Aspectos relacionados a aplicação do calor à esterilização ...gerson.luqueta.com.br/index_arquivos/Butanta2010.pdf · possível detectá-los no meio de cultura padrão no qual

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Eng° Gerson Roberto Luqueta

Aspectos relacionados a

aplicação do calor à esterilização,

a despirogenização e a

Biossegurança



Cinética de morte microbiana

Tópicos a serem apresentados

Esterilização por vapor saturado

Esterilização por calor seco

Validação de processos de esterilização

Tópicos especiais em biossegurança

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Evolução do processo

1° AUTOCLAVE - 1880 CHARLES CHAMBERLAND

1° DIGESTOR DE DENYS PAPIN - 1680

AUTOCLAVE DIGITAL BAUMER - 2007


O que é esterilização ?

Definição do método pela Farmacopéia Brasileira:

“Método...tem por finalidade remover ou destruir todas as formas de vida, animal ou vegetal,macroscópicas ou microscópicas, saprófitas ou não,presentes no produto considerado, sem garantir a Inativação

completa de toxinas ou enzimas celulares.”

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Pela NBR-ISO17665-1:2010

“3.51. Esterilização: Processo validado usado

para deixar um produto livre de

microorganismos viáveis.”


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Esterilização mal sucedida ?

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Conceito Mecanístico – Sterile Assurance Level

Processo pelo qual os microorganismos são

inviabilizados a tal ponto que não seja mais

possível detectá-los no meio de cultura padrão

no qual previamente haviam proliferado.

Convencionalmente considera-se um artigo

estéril quando a probabilidade de sobrevivência

dos microorganismos é menor do que

1:1.000.000 (10-6) (SAL - Bruch & Bruch).


Material a ser esterilizado

Variáveis para escolha do processo

Microorganismo alvo

Agente esterilizante compatível

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Vapor Saturado

Agentes esterilizantes

Óxido de Etileno

Formoldeído

Plasma de peróxido

Calor Seco - Estufas

Processos químicos

Raios ionizantes

Por que a escolha pelo calor?

Processo seguro e eficaz

Fácil de validar

Rápido

Ecologicamente correto

Não deixa resíduos perigosos

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Mecanística

Teorias dos mecanismos de ação

Estequiométrica

Vitalística

Destruição dos centros de controle - Matemática

Alterações quantitativas nas substâncias essenciais

Intervenção localizada do processo metabólico


Mecanismos de ação

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Material a ser esterilizado

Variáveis para escolha do processo

Microorganismo alvo

Agente esterilizante compatível


Probabilidade de Sobrevivência (biocarga)

Métodos de Esterilização

Esterilização por Sobre-morte (Overkill)

Probabilidade de Sobrevivência (combinado)

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Materiais não degradáveis ao agente esterilizante

Sobre-morte (Overkill)

Super exposição do material

Método seguro – primeira escolha

Bioburden somente para abordagem parcial

Letalidade alta e excedente

Duas abordagens: ciclo completo e parcial


Materiais facilmente degradáveis ao agente esterilizante

Inativação com base na Biocarga

Limiares de sub e sobre-processamento

Conserva o produto – menor energia

Letalidade controlada por incremento

Requer monitoramento contínuo

Requer controle sobre a biocarga

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Materiais Relativamente degradáveis ao agente esterilizante

Combinado biocarga / indicador biológico

Baseado em um desafio microbiológico

Requer inoculação e estudo de penetração

Letalidade controlada

Combina os dados do bioindicador com o Bioburden

Maior desafio na validação x economia no processo


Estudo de Letalidade de Processo

Determinação do tempo de Esterilização

Determinação da temperatura de Esterilização

Estudo da resistência do bioindicador ao AE

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Fatores de resistência ao agente esterilizante

Biomassa do contaminante (log N/g)

Fatores de proteção internos

Fatores de proteção externos

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Um MO para cada agente esterilizante

Geobacillus sthearotermophilus

Bacillus atropheus

Clostridium sporogenes

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Indicadores químicos e bioindicadores

Bioindicadores auto-contidos

Bioindicadores em fitas

Integradores químicos

Indicadores de processos


Microorganismos Emergentes

Bacillus sporothermodurans

Prions (GM ?)

Fonte:merriam-webster.com

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Inativação microbiana por calor

Depende do agente esterilizante

Da concentração do MO

Do substrato

Da temperatura de exposição

Do tempo de exposição, etc...


Inativaçao térmica - modelo matemático

Modelos lineares

Modelos não lineares

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Modelos matemáticos

Ombro

Cauda


Desenvolvimento do modelo matemático

Valores DT do Microorganismo

Curva Fantasma – valor Z

Letalidade de processo – F0 e FZ

Tempo equivalente Te

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Valor D

Definição: Tempo, em minutos, para reduzir a população de MO em 10 vezes a

uma determinada temperatura.


Variação do valor D

0,000001

0,00001

0,0001

0,001

0,01

0,1

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

Po

pu

laç

ão

N

0T 1T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T 10T 11T 12T

Tempo t30

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Valor Z

Definição: Temperatura, em graus Celcius, para reduzir a população de MO em 10 vezes.


Gráfico do valor Z

Curva Fantasma - Valor Z

ESPOROS DE N.fischeri EM POLPA DE MAÇÃ pH 3,6

0,10

1,00

10,00

100,00

84,5 85 85,5 86 86,5 87 87,5 88 88,5 89 89,5 90 90,5 91 91,5 92 92,5 93 93,5

Temperatura

Va

lore

s D

Temperatura

Z= 5,3

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Letalidade de Processo

)log(log 0 NNDF

Valor F – Tempo mínimo de processo

Exemplo:

min18125,1)10log10(log5,1

10

10

5,1

66

6

6

0

121

F

N

N

D


dtF

t

Z

TrefT

z

t

0

)(

10


Valor F0 – letalidade equivalente a 121°C

dtF

t T

0

10

)1,121(

100

Valor Fz – letalidade

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10

1,121

10

T

z

tF


min15,19

18

min5,1910

)121min(18

134

10

)1,121134(

134

F

FTe

F

CF

Z

Exemplo tempo equivalente



0,5 MINUTOS124°C

1 MINUTO121°C

2 MINUTOS118°C

Letalidades equivalentes

Pequenas variações de temperatura demandamvariações consideráveis de tempo de exposição

para manter a letalidade do processo !

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min185,1.665,1.10.1log10.1log

:2

min7,186,1.67,56,1.10.1log10.9,4log

:1

66

min

65

min

T

Caso

T

Caso

Problema proposto: Qual o MO mais resistente ao AE?

Geobacillus sthearotermophilus : 1) N=4,9.105 , D121= 1,6 min e Z=102) N=1,6.106 , D121= 1,5 min e Z=10


Letalidade – esterilização de Prions

Departament of Health and Social Security (DHSS) – 18 logs

DHSS 1984 – 18 minutos a 134°C ±4°C

The American Neurological Association (ANA) – 50 logs

ANA (1986) - 60 minutos a 132°C

São considerados Valores Z=10 e F0 de 200 e 600

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Matemática, palestrando baixinho...


Esterilização a vapor

Método eficaz

Método rápido

Melhor relação custo / Benefício

Validação / Monitoração

Baixo impacto ambiental

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Esterilização a vapor

Presença de Vapor Saturado Seco

Tempo de Exposição

Temperatura de esterilização

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Agente esterilizante – Vapor Saturado

Forma Gasosa

Sujeito à lei dos gases ideais

O título do vapor é importante

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Condicionamento (remoção de ar / umidificação)

Obtenção da temperatura e pressão

Tempo de Exposição

Exaustão / Secagem

Aeração

Ciclo de esterilização


0%

136°C

118 °C

Ciclo de esterilização – Mistura ar/Vapor

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Teste Bowie & Dick – Mistura ar/Vapor


A RDC-17 determina que ciclos com vácuodevem ter controle periódico de hermeticidade.

Este ciclo é fixo conforme EN-286 (Leak-Test)

Falhas no Leak-Test requerem intervenção de manutenção

Controle periódico de hermeticidade

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SS

•Válvulas solenóide

•Válv. pneumáticas

•Filtros

•Válv. de retenção

•Reducões

•Purgadores

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SS

•Válvula solenóide

•Válv. pneumática

•Filtro

•Válv.retenção

•Reducão

•Purgador


SS

•Válvula solenóide

•Válv. pneumática

•Filtro

•Válv.retenção

•Reducão

•Purgador

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B3

50


B3

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SS


B3

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SS


SS

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SS


SS

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SS


SS

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SS


SS

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SS



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I2



I1

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Hora do...


Esterilização no ambiente de biossegurança

Preparo do material

Carga na autoclave

Esterilização

Descarga e Armazenamento

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Carga na Autoclave – tipos de portas

Porta tipo “Aranha”

Fechamento por presilhas

Porta tipo guilhotina


Porta tipo travamento radial

Vantagens

Suporta grandes pressões

Boa relação custo/benefício

Desvantagens

Pesada / Provoca LER

Susceptível a falhas e fadigas

Se quebrar, é projetada para frente

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Porta com travas – modelo vertical

Vantagens

Simplicidade de fabricação

Fácil de manipular

Desvantagens

Somente para equipamentos pequenos

Requer atenção do usuário

Se quebrar, é projetada para cima


Porta tipo guilhotina

Vantagens

Extremamente leves / fácil de usar

Desvantagem

É o modelo mais caro

Economiza espaço

Requer mais manutenção (lubrificação)

Menor índice de quebra / projeção

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Carga na autoclave


Embalagem do material

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Carga na autoclave


Carga na autoclave

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Carga na autoclave


Deve ser dimensionada para demanda adequada

Prever Alvenaria / Barreira

Instalação hidráulica

Instalação pneumática

Instalação elétrica / Aterramento

Tratamento de água / vapor

Instalação da autoclave

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Contenção

Fonte: FUNASA, Segurança em laboratórios biomédicos e de microbiologia. 2001

Fotos: http://biosafety-level.wikispaces.com/N%C3%ADvel+de+biosseguran%C3%A7a+4

Barreiras Primárias

Barreiras Secundárias


Descarte - sobremorte

Processo – letalidade controlada

Autoclaves em laboratórios NB-2

Equipamento para processo

Equipamento para descarte

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Descarte – sobremorte – dupla porta

Processo – letalidade controlada - 1 porta


Equipamento para processo

Equipamento para descarte em barreira


Descarte

sobremorte – dupla porta

Processo

etalidade controlada

1 porta


Uso de Equipamento intermediário

Processo internediário

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Contenção – O conceito de Bioselo

Barreira mecânica

Combina construção do equipamento e área

Pode ser simples ou dupla

Existem modelos que combinam várias tecnologias

Testes de contenção devem ser realizados anualmente


Água para esterilização

Água conforme a NBR-ISO 11.816:2003

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GERADOR DE VAPOR PURO

GERADOR DE VAPOR LIMPO

Geração de vapor


Instalações hidráulicas - Dreno

Devem ser direcionados para tratamento

Ter sistemas de prevenção de refluxo

Tipicamente queimados em caldeiras

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Fornecimento de energia estável

Aterramento adequado

Conformidade NBR-ISO11.816 e NBR5410

Fornecimento de energia

NB-4 - equipamento deve ser ligado a gerador

NB-4 – dutos de energia selados


Falhas nas instalações

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Utilização de estufas específicas

Circulação forçada com pressão positiva

Requer temperatura e tempo bem maiores que vapor

Esterilização e/ou despirogenação


90


Esterilização – Fh com temperatura ref. 170ºC e Z=20ºC

Despirogenização – Fh com temperatura ref. 250ºC e Z=46,6ºC

Controle de esterilização – Bacillus Atrophaeus

Controle da endotoxina bacteriana – testes “in vivo” e testes “in vitro”


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Teste “in vitro” – uso do Limulus Amebocyte Lysate

Procedimentos e metodologia - FDA –Technical Guide 40/1985

Controle da endotoxina bacteriana


Circulação forçada – Alto índice de troca

Esterilização por calor seco - requisitos

Fluxo turbulento – troca térmica com variação de ± 5ºC

Ar de circulação na mesma classificação do envase

Uso de filtro de retenção microbiológica é mandatório

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Para descontrair...


REU

Especif.

Funcional

Especif.

Detalhada

Construção

do Sistema

IQ

OQ

PQ

Metodologia GMP

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Pela RDC-17 o termo Qualificação é normalmenteutilizado para equipamentos, utilidades e sistemas

O termo validação é aplicado a processos

Distinção entre validação e qualificação


Qualificação do projeto - DQ

Aceitação em fábrica - FAT

Aceitação no local de uso - SAT

Qualificação das instalações - IQ

Deve consistir dos seguintes pontos

básicos:

Passos principais da validação - Esterilização

Qualificação de operação - OQ

Qualificação de desempenho - PQ

Controle de procedimento de manutenção

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QUALIFICAÇÃO DE OPERAÇÃO

Qualificação térmica (a vazio)

Estudo de penetração de carga (letalidade)

Validação de processo - Esterilização

100


Qualificação de operação - Esterilização

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USO DO VALIDADOR

Qualificação de operação


Variação na esterilização - ciclo 3

133

133,5

134

134,5

135

135,5

136

136,5

11:29:28

11:30:00

11:31:00

11:32:00

11:33:00

11:34:00

11:35:00

11:36:00

11:37:00

11:38:00

11:39:00

11:40:00

11:41:00

11:42:00

11:43:00

11:44:00

11:45:00

Hora

Tem

pera

tura

(°C

)

S 01

S 02

S 03

S 04

S 05

S 07

S 08

S 09

S 10

S 11

S 12


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Validação de sistemas computadorizados

Como definir o que é sistema computadorizado?

Consiste (mas não se limita) a equipamentos defabricação automatizados, equipamentos de laboratórioautomatizados, controle de processo, processo analítico,execução de fabricação, gerenciamento de informação,

planejamento de fabricação, gerenciamento dedocumentos e monitoramento.

Os sistemas podem classificados como ser novos ou legados

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Guia de validação de sist. computadorizados

Série de perguntas para avaliar a necessidade de validação

O sistema armazena dados que impliquem na

rastreabilidade de produtos?

O sistema gerencia a operação automatizada de equipamentos produtivos críticos ou de laboratórios individualmente?


Reação ao software não validado?

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São todas as ações necessárias para manter

um equipamento ou sistema em operação

ou para restituí-lo ao funcionamento.

Manutenção inclui conservação, reparo,

modificação , modernização, revisão, inspeção e

determinação de eficiência de trabalho

Conceito de Manutenção


Manutenção

Programa fornecido pelo Fabricante

Com registros formais dos procedimentos

Executado com profissionais qualificados

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Manutenção mal sucedida ?


Normas, portarias e resoluções

NBR-ISO 17.665-1:2010

NBR-ISO 11.816:2003

RDC 17 de 16 de Abril de 2010 - ANVISA

NR-13 – Caldeiras a vapor – Disposições gerais

Nacionais:

B1

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Autoclaves Laboratoriais

Divisão Industrial

Autoclaves para Produção

Termodesinfectoras

Câmaras de passagem

Incubadoras para produção

Geradores de vapor puro

Estufas de eliminação de pirogênio

Secadores de granulado

tks

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Eng° Gerson Roberto LuquetaThe End ©2003 - 2005

Eng. Gerson Roberto [email protected]

www.baumer.com.br

Downloads: www.gerson.orgfree.com

(link saúde)


PV=nRT

P ~ T

cte cte

Lei dos gases ideais

http://www.baumer.com.br/

http://www.gerson.orgfree.com/

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Relaciona o tipo de Gás , Pressão e Temperatura

Pressão absoluta

(kgf/cm2)

Temperatura (°C)

4,85150

3,19135

2,02120

1,23105

1,03100

0,8695

Lei dos gases ideais

VOLTAR


Exemplo: Vapor com 100g de gás e 5g de líquido

100/105 = 0,952

idaMassa_liqusaMassa_gaso

saMassa_gasoorTitulo_Vap

Título de vapor

VOLTAR

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• Metodologia relacionada às boas práticas de

fabricação para sistemas de automação.

• Representa um conjunto de ações para

validação de processos automatizados.

GAMP 4 METODOLOGY

Good Automation Manufacturing Practice


NR 13 – Caldeiras a vapor

Autoclaves – Grupo risco 5

Classe C – Vapor de água

Cosntruídos conforme norma ASME

Requer teste hidrostático a cada 25 anos

VOLTAR

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