La verifica di sterilità è un processo che deve essere eseguito nell'ambito della produzione di prodotti sterili, per garantire che siano privi di microrganismi vitali che potrebbero danneggiare i pazienti. Dal momento che non è possibile analizzare ogni singola fiala o ampolla di prodotto che viene fabbricata, un certo numero di campioni rappresentativi dell'intero lotto viene prelevato in momenti diversi durante l'operazione di riempimento e analizzato per verificare la presenza di contaminazione microbica.

L'Organizzazione Mondiale della Sanità ha adottato dei requisiti per le verifiche di sterilità nel 1973 e oggigiorno le linee guida per la conduzione dei controlli di sterilità sono presenti in varie farmacopee del mondo, tra cui la Farmacopea degli Stati Uniti (USP) e la Farmacopea Europea (EP).

Esecuzione in sede o esternalizzazione

Nell'implementazione di questa procedura obbligatoria, i fabbricanti di prodotti sterili hanno due opzioni. Possono eseguire il processo all'interno di un laboratorio dedicato alle verifiche di sterilità oppure esternalizzarlo a un servizio di analisi di terze parti.

L'esternalizzazione presenta in genere più vantaggi per i piccoli produttori, in quanto l'allestimento di un laboratorio di verifica della sterilità può comportare un costo iniziale elevato così come costi di gestione significativi.

Tuttavia, l'esternalizzazione presenta degli svantaggi, come i tempi di attesa più lunghi per i risultati dei test, che comportano un aumento dei costi di stoccaggio, in particolare per i prodotti che richiedono una conservazione a freddo. Inoltre, molti servizi di verifica richiedono il pagamento di una somma per ogni test, il che può generare costi elevati, in particolare per i grandi produttori che fabbricano molti prodotti e richiedono quindi un gran numero di test.

Infine, esternalizzare la verifica di sterilità a terzi significa avere un minor controllo sul processo, che può portare all'inutile scarto di prodotti validi, come verrà spiegato più avanti in questo articolo.

Metodi

Esistono due metodi per testare la sterilità dei prodotti: la filtrazione a membrana e l'inoculazione diretta. Il metodo di gran lunga più comune è la filtrazione a membrana, che prevede il passaggio del prodotto liquido attraverso due recipienti, ciascuno contenente un filtro in grado di trattenere i microrganismi vitali, quindi il riempimento di ognuno dei recipienti con diversi tipi di terreni di coltura, uno per la crescita di organismi aerobici e l'altro per gli organismi anaerobici. L'inoculazione diretta, invece, prevede l'inserimento del prodotto direttamente nei due recipienti ed è tipicamente utilizzata per prodotti che non possono essere filtrati, come i dispositivi medici. Con entrambi i metodi, i recipienti vengono sottoposti a incubazione alla temperatura appropriata per 14 giorni. Se dopo questo periodo non vi sono segni di crescita, la verifica viene considerata superata e il prodotto può essere distribuito ai pazienti. Se un recipiente mostra segni di crescita (torbidità), la verifica si considera fallita.

Fallimento della verifica

L'impatto di un fallimento di una verifica può essere significativo per un produttore farmaceutico, in quanto in genere comporta:

• Sospensione del rilascio del prodotto e potenziale dismissione del lotto di prodotto che non ha superato la verifica
• Coinvolgimento di enti normativi
• Esecuzione di indagini tempestive
• Interruzione della fabbricazione di altri prodotti durante lo svolgimento delle indagini
• Ulteriore pulizia e disinfezione delle aree di produzione

In definitiva, il fallimento di una verifica di sterilità comporta perdite finanziarie per il produttore e, potenzialmente, carenze di farmaci per i pazienti. Un reale fallimento dei test impedisce che un prodotto contaminato venga somministrato e possa danneggiare un paziente.

Tuttavia, i fallimenti delle verifiche di sterilità non sono sempre causati dalla contaminazione del prodotto.

Falsi positivi

Un risultato falso positivo si genera quando la contaminazione proveniente da una fonte estranea al prodotto, come l'ambiente o l'operatore che esegue il test, si insinua nel test e causa un fallimento. In questo caso, il prodotto risulterà contaminato quando invece potenzialmente è privo di microrganismi. In caso di fallimento della verifica di sterilità, l'onere della prova spetta al produttore, che deve dimostrare che il fallimento è il risultato di una contaminazione dovuta all'operatore e/o all'ambiente di laboratorio. In realtà, è molto difficile dimostrarlo, per cui un risultato falso positivo porta spesso alla dismissione di prodotti perfettamente sicuri ed efficaci.

Ambiente

Per ridurre il rischio di falsi positivi, il processo di verifica della sterilità deve essere eseguito in un ambiente asettico. Storicamente, l'approccio comune per raggiungere questo obiettivo consisteva nell'eseguire il processo in una cabina di sicurezza biologica (BSC) o in una cappa a flusso d'aria laminare (LAF). Tuttavia, ciò significava che il processo era ancora influenzabile dall'ambiente e dall'operatore e quindi il rischio di falsi positivi permaneva.

Oggigiorno, il settore si sta orientando verso l'uso di isolatori che forniscono una barriera fisica tra l'operatore/l'ambiente e il test, riducendo sostanzialmente il rischio di risultati falsi positivi.

È importante notare che le autorità di regolamentazione e i comitati consultivi farmaceutici di tutto il mondo stabiliscono requisiti e raccomandazioni riguardanti l'ambiente in cui devono essere condotte le verifiche di sterilità.

Regolamenti

L'allegato GMP dell'UE 1: Fabbricazione di medicinali sterili, sezione 10.6, recita: "Il test di sterilità deve essere eseguito in condizioni asettiche". Le linee guida della FDA per l'industria per i prodotti farmaceutici sterili fabbricati mediante trattamento asettico fanno un ulteriore passo avanti e affermano nella sezione XI: "L'uso di isolatori per i test di sterilità riduce al minimo la possibilità di un risultato falso positivo della verifica".

Inoltre, lo schema di cooperazione per l'ispezione farmaceutica (PIC/S) fornisce un intero documento guida (PI 014-3) sugli isolatori utilizzati per la lavorazione asettica e le verifiche di sterilità.

Pertanto, sebbene non esista un obbligo preciso di eseguire verifiche di sterilità negli isolatori, è molto utile farlo al fine di ridurre il rischio di falsi positivi, che possono comportare perdite finanziarie per i fabbricanti di prodotti e carenze di farmaci per i pazienti.

Che cos'è un isolatore?

Secondo l'allegato GMP dell'UE 1, un isolatore è: "Una cabina in grado di essere sottoposta a biodecontaminazione interna riproducibile, con una zona di lavoro interna che soddisfa le condizioni di grado A e che fornisce un isolamento continuo e senza compromessi del suo interno dall'ambiente esterno". Gli isolatori presentano diverse caratteristiche che permettono di mantenere le condizioni di grado A e l'isolamento dall'ambiente esterno, quali:

• Guarnizioni ermetiche / gonfiabili su tutte le porte
• Interblocchi per impedire l'apertura delle porte una volta raggiunte le condizioni asettiche (dopo la biodecontaminazione)
• Flusso d'aria unidirezionale tra 0,36-0,45 m/s (per conformarsi ai valori guida dell'allegato GMP dell'UE 1)
• Filtri HEPA per la pulizia dell'aria in ingresso
• Pressione positiva
• Prova di tenuta/pressione della cabina e dei guanti separatamente
• Sistemi di monitoraggio ambientale per assicurarsi che l'ambiente rimanga asettico durante l'uso
• Allarmi di flusso d'aria e di pressione
• Sistemi di bio-decontaminazione a perossido di idrogeno per agevolare l'inattivazione dei microrganismi sulle superfici delle cabine e dei materiali in ingresso necessari per il processo di verifica

I vantaggi degli isolatori

In primo luogo, gli isolatori riducono il rischio di falsi positivi durante le verifiche di sterilità, il che può far risparmiare milioni di dollari ai fabbricanti di prodotti sterili, riducendo al minimo l'inutile scarto dei prodotti. Come vantaggio secondario, gli isolatori possono anche consentire un risparmio sostanziale sui costi operativi. A differenza dei BSC/LAF, che devono essere posizionati in una camera bianca di grado B, gli isolatori per test di sterilità possono essere collocati in una camera bianca di grado D inferiore, poiché sono isolati dall'ambiente circostante. In questo modo si possono ottenere risparmi sostanziali derivanti da:

• Riduzione delle bollette energetiche grazie alla minore capacità del sistema HVAC
• Riduzione dei costi dei materiali di consumo per la pulizia e la disinfezione
• Riduzione delle risorse di manodopera (per la pulizia e la disinfezione)
• Riduzione degli indumenti necessari
• Minore manutenzione della camera bianca
• Maggiore efficienza degli operatori, che grazie alla riduzione degli indumenti necessari possono lavorare per periodi più lunghi

Di fatto, uno studio¹ ha rilevato che gli isolatori possono ridurre i costi di gestione della camera bianca fino al 72%. Nonostante i vantaggi sopra descritti, è importante notare che gli isolatori presentano alcuni svantaggi rispetto agli ambienti LAF/BSC aperti:

• In genere hanno un costo iniziale/di apparecchiature più elevato. Tuttavia, questo aspetto può essere compensato dai risparmi derivanti dall'abbassamento del grado della camera bianca e dalla riduzione del rischio di scarto dei prodotti.
• Gli operatori devono svolgere le proprie mansioni utilizzando guanti collegati a maniche, il che può essere più difficile rispetto alle mani guantate che operano all'interno di un BSC/LAF, portando potenzialmente a una minore efficienza lavorativa e a un rallentamento del processo. Ciononostante, nelle camere bianche di grado D gli operatori non devono indossare indumenti così restrittivi, pertanto possono lavorare per periodi più lunghi in condizioni più confortevoli.
• Infine, sebbene la biodecontaminazione automatizzata di un isolatore richieda un minor carico di lavoro per l'operatore rispetto alla disinfezione manuale degli articoli in un BSC/LAF, il processo di caricamento e biodecontaminazione richiede in genere più tempo, in alcuni casi ore, il che può aggiungere tempo sostanziale al processo di verifica o richiedere la modifica dei modelli lavorativi, in modo da prevedere il carico e la biodecontaminazione dell'isolatore durante la notte per iniziare il processo di verifica al mattino. Tuttavia, esiste un modo per bypassare il problema dei lunghi tempi di ciclo...

Isolatori modulari

Uno dei maggiori ostacoli da superare quando si passa da un BSC/LAF a un isolatore è mantenere la stessa produttività, cioè il numero di verifiche, a causa del lungo ciclo di biodecontaminazione. Ma ecco che l'isolatore Bioquell Qube di Ecolab risolve questo problema adottando un approccio modulare ai sistemi di isolamento. Invece di avere un'unica grande camera di isolamento, che viene riempita con tutti i materiali necessari per un'intera giornata di verifica e che successivamente esegue un lungo ciclo di biodecontaminazione, l'isolatore Bioquell Qube utilizza il principio della camera multipla, in cui una piccola camera viene riempita con una piccola quantità di materiali per eseguire diversi test di sterilità ed essere biodecontaminata. Poi i materiali vengono trasferiti in una camera adiacente dove risiede la pompa, la porta di interconnessione viene chiusa e, mentre si esegue una verifica in una camera, i materiali necessari per i test successivi vengono biodecontaminati nella camera adiacente. Grazie a una camera di biodecontaminazione di dimensioni ridotte e a un carico di materiale relativamente leggero, è possibile ottenere tempi di ciclo di biodecontaminazione di appena 30 minuti (a seconda della quantità e della capacità di assorbimento del carico).

¹ Costo di una camera bianca per piede quadrato, Cleanroom Technology, 28 febbraio 2018, https://www.cleanroomtechnology.com/news/article_page/Costing_a cleanroom_per_square_foot/139470