La industria farmacéutica productora de medicamentos, ingredientes activos (API´s, por sus siglas en inglés) y dispositivos médicos (DM) que sean implantables temporal o en forma definitiva, se encuentra altamente regulada a nivel mundial, porque todos los que participamos en ella sabemos que los insumos para la salud deben cumplir con los atributos de calidad críticos, es decir, deben ser seguros, puros y efectivos, ya que de estos atributos depende la vida de los pacientes.
Uno de los insumos más importantes que se usa en la industria farmacéutica es el agua que, de acuerdo a las farmacopeas de todo el mundo, debe tener un alto grado de pureza, misma que debe ser confirmada diariamente con base en los requisitos establecidos en la Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos (FEUM), así como en cada operación donde intervenga el agua, ya que se utiliza tanto para fabricar los medicamentos e insumos para la salud, -piense por favor en un jarabe, emulsión, un producto o material inyectable o implantable, mismo que puede ser reconstituido o lavado con agua de alta pureza-; o bien, como el agua que se utiliza para todas las operaciones de limpieza de áreas, equipos, envases, etc.
De aquí que el agua se considera el insumo más crítico de toda planta farmacéutica o de DM y, por lo tanto, los fabricantes de insumos para la salud deben producir el agua que ellos consumen, en cualquiera de sus operaciones. Hoy por hoy, el sistema de producción de agua para uso farmacéutico se considera un sistema crítico y debe ser tratado y vigilado como tal.
La producción del agua del sistema crítico involucra el uso de varios mecanismos de purificación, mismos que se deben definir desde el inicio y diseño del sistema crítico, ya que dependen totalmente del “agua materia prima”. No es lo mismo el agua proveniente de una red municipal, que el agua de un pozo, o bien el agua de un río, y tampoco es igual el agua de Cuernavaca o de Saltillo, que el agua de la Ciudad de México; los mecanismos de purificación deben establecerse con base en las impurezas presentes en el agua, como materia prima.
El análisis de agua en las plantas farmacéuticas y de DM es un trabajo diario que se realiza desde hace más de 150 años; sin embargo, los parámetros de medición que se establecieron desde entonces, correspondían a pruebas semi-cuantitativas; para este fin, se elaboraban soluciones de referencia como mecanismos de comparación visual, - por ejemplo, coloración o turbidez-, mismas que permitían definir si una impureza se encontraba presente, pero en una cantidad menor al límite especificado en la farmacopea. Obviamente, este tipo de pruebas estaban sujetas a varios factores de error, ya que dependían de las habilidades del químico analista, tanto para preparar las soluciones de referencia, como para observar y comparar contra las mismas, y de esta manera, tomar la decisión de aprobar o rechazar el agua que se había producido durante el día de operación; en fechas más recientes, se confirmó que, por ejemplo, la prueba de sustancias oxidables no tenía la capacidad de leer todas las sustancias de origen orgánico que pueden ser oxidables, o bien, podían presentar una coloración diferente a la esperada y, por lo tanto, no se podía concluir ningún resultado confirmatorio de la prueba.
Sin duda, era imperativo que estas pruebas establecidas desde hacía 150 años debían actualizarse y cambiar, para ahora si contar con pruebas cuantitativas que reflejaran con absoluta claridad y confianza el grado de pureza del agua para uso farmacéutico.
En un giro de la ciencia en la historia, que siempre está a la busqueda de mejorar la vida humana, surgió la propuesta de romper este paradigma: la NASA convocó a todas las comundades científicas para que diseñaran un instrumento capaz de monitorear la calidad del agua para consumo de los astronautas que iban a vivir en la Estación Espacial Internacional (EEI) por varios meses, ya que resultaba totalmente inoperante “subir” miles de litros de agua para la subsistencia de los mismos; por lo tanto, en su lugar se requería de un sistema de purificación muy efectivo y un sistema de monitoreo que garantizara la pureza del agua obtenida.
Este concurso lo ganaron investigadores de la Universidad del Colorado, el Profesor Robert Sievers y el Dr. Misha Plam, basado en la medición de conductividad, después de que las impurezas orgánicas presentes fueran oxidadas, y los residuos orgánicos convertidos en CO2 fueran separados a través de una membrana conductométrica para leer la conductividad final, misma que mediante un algoritmo convertía los valores en lecturas de TOC. De esta forma, la cantidad de residuos orgánicos en el agua, una vez purificada, fue medida en forma precisa y rápida. El instrumento ganador fue probado e instalado en la EEI en el año 1992 y, desde entonces, el monitoreo se realiza con la tecnología de membrana conductimétrica, diseñada para esta aplicación.
Obviamente, se observó que esta tecnología tenía oportunidad de estar presente en más aplicaciones. Las industrias electrónica y farmacéutica fueron las primeras que aprovecharon esta tecnología patentada dado su facilidad de uso, su exactitud, su confiabilidad y la rapidez de respuesta. Hoy en día, la mayor parte de las compañías de estos giros en el mundo, incluídas las 50 multinacionales denominadas “Big Farma”, son usuarias de la tecnología de TOC con membrana conductométrica desde fines de la década de los años 90. Cabe mencionar que la medición de TOC con la membrana conductométrica es la tecnología de elección por su absoluta confiabilidad, dado que es un método 100% validable.
Fue así como en el año 1996 -hace más de 30 años-, se incluyó por parte de la USP (United States Pharmacopeia) el ingreso de las dos pruebas analíticas obligatorias en la monografía del agua para uso farmacéutico, aplicable tanto para “Agua Purificada” (PW), como para “Agua Para Inyección” (WFI), ambas consideradas como Métodos Generales de Análisis, mismas que son 100% cuantitativas:
- Carbono Orgánico Total (TOC, por sus siglas en inglés). Prueba responsable de cuantificar las impurezas orgánicas presentes en el agua producida en la planta.
- Conductividad (en 3 etapas). Prueba responsable de cuantificar la cantidad de impurezas inorgánicas presentes en el agua producida en la planta.
Tanto el TOC como la Conductividad han sido establecidos como Métodos Generales de Análisis en la USP y, unos años después, se incluyeron ambas pruebas en todas las farmacopeas del mundo, así como en nuestra FEUM, desde la Novena edición.
Todos los analizadores de TOC tienen dos funciones que realizar:
- Oxidar la muestra de agua, para que los compuestos orgánicos presentes se degraden hasta convertirse en CO₂ (dióxido de carbono) y H₂O (agua). Algunos equipos realizan el proceso de oxidación por medio de combustión a altas temperaturas (650 a 900ºC), o bien, con luz ultravioleta y agentes químicos super-oxidantes, o la combinación de estos dos últimos métodos.
- Cuantificar la cantidad de CO₂ presente en la muestra. Algunos equipos hacen dicha medición a través de la absorbancia que genera el CO₂ en la longitud de onda específica ubicada en el rango de infrarojo cercano, o bien, hace la cuantificación por medio del incremento de conductividad que se genera con el ion disociado del CO2 en presencia de agua a pH ácido, para convertirse en ion bicarbonato (HCO₃-) y carbonato (CO₃-).
Dado que los parámetros de TOC y Conductividad no son mediciones de magnitudes primarias, el proceso de calibración de estos equipos se realiza por un método de comparación utilizando soluciones estándar o patrón, mismas que han sido preparadas con materiales certificados de referencia (sustancias químicas grado USP o NIST) a una concentración conocida. Dependiendo del método de cuantificación de la cantidad de CO₂, en algunos equipos se recomienda realizar la calibración anualmente, y en otros se debe realizar con mayor frecuencia, ya sea mensual o inclusive semanalmente.
Así mismo, dado que las pruebas de TOC y Conductividad se encuentran establecidas como Métodos Generales de Análisis en todas las farmacopeas, deben cumplir con los criterios de Validación del Método Analítico que exige se realicen las siguientes determinaciones:
- Exactitud.
- Precisión.
- Linealidad.
- Especificidad.
- Robustez.
- Límite de Detección.
- Límite de Cuantificación.
- Calibración.
- Aptitud (o mejor conocida, como adecuabilidad).
Justamente, estos análisis son los que sustentan tanto el cumplimiento regulatorio como la confianza que se genera en las lecturas obtenidas en el equipo analizador de TOC y Conductividad, mismas que al final permitirán a los usuarios tomar decisiones sobre la calidad del agua para uso farmacéutico que producen diariamente en sus plantas de producción. Si un equipo no cuenta con estos protocolos, o bien, no cumple estas pruebas, significa que el equipo no es 100% confiable y, por lo tanto, no se considera apto para tomar decisiones con base en las lecturas que se obtienen del mismo; tal es el caso de los equipos sensores de TOC, que no cumplen con todos los criterios de validación establecidas como Método General de Análisis.
Actualmente, el monitoreo de la calidad de agua con los instrumentos de TOC es la mayor aplicación, ya que se pueden realizar en línea en el propio sistema de agua -con el consecuente ahorro del muestreo y tiempo analitico-, o bien en laboratorio; sin embargo, se han expandido sus aplicaciones a muchas industrias globales, más allá del cumplimiento compendial; otras aplicaciones incluyen la validación de limpieza, la verificación de la limpieza en industrias como la farmacéutica, bebidas y alimentos, cosméticos y dispositivos médicos, así como la cuantificación de substancias orgánicas extractables y lixiviables, provenientes de los envases de vidrio y plásticos.
Además, es importante mencionar que la mejor solución para el monitoreo de TOC en línea, es con el analizador M500, ya que cumple con los criterios de la iniciativa PAT (Process Analytical Technology) promovida por la FDA desde hace varios años, y los criterios de RTT (Reat Time Testing) que soportan la reducción significativa de costos por análisis de muestras directas, uso de viales y tiempo/costo efectivo del Laboratorio de Control de Calidad.
Para el caso específico del agua para inyección y los DM implantables, existe una prueba adicional que es considerada crítica: se trata de la prueba biológica Endotoxinas Bacterianas (BET, por sus siglas en inglés).
La primera pregunta que seguramente vamos a hacer es: ¿Qué es una endotoxina? Es un componente de la membrana celular externa de las bacterias Gram Negativas y tiene la capacidad de ser pirogénico al ser inyectado en un paciente; esto significa que puede generar fiebre, dolor de cabeza, náuseas, hipertensión y, en casos críticos, puede causar sepsis y muerte. Por esta razón, a todos los medicamentos y DM inyectables/implantables (intravenosos, intramusculares o intratecales), se les debe realizar la prueba BET, la cual es una prueba exigida a nivel mundial para garantizar una fabricación correcta y la seguridad del paciente.
Para ejecutar esta prueba se utiliza un reactivo muy especial que se conoce como el Lisado de Amebocitos de Limulus (LAL); el Limulus Polyphemus es el animal marino conocido como el Cangrejo de Herradura, y de él se extrae el lisado de sus células sanguíneas para realizar la prueba, ya que las Endotoxinas Bacterianas sí reaccionan con las enzimas provenientes del LAL. Es una prueba extremadamente sensible, en donde se enfrenta el reactivo LAL diluido con la muestra y se incuba a 37 ºC; se espera una reacción que dependiendo del instrumento será visible y cuantificable. Lo métodos de medición para cuantificar a las Endotoxinas Bacterianas son:
- Cromogénico cinético.
- Turbidimétrico cinético.
- Gel – Clot (o conocido como gel coágulo).
Nuevamente, el equipo que se decida utilizar para la medición de Endotoxinas Bacterianas, deberá ser capaz de ser validado, ya que se trata de un Método General de Análisis establecido en todas las farmacopeas del mundo.
Vale la pena mencionar que nuevamente la ciencia buscó desarrollar un reactivo LAL substituto, para hacer sustentable la existencia de los Cangrejos Herradura, así que hoy día ya existe el Reactivo Recombinante que se puede utilizar en la determinación de la prueba BET.
El impacto de las mediciones de los parámetros críticos del agua para uso farmacéutico y de los DM tienen una importancia fundamental, ya que de ellas depende la vida del paciente, dada la infinidad de productos inyectables que son reconstituidos con agua para inyección envasada, o bien los DM implantables, ya sea en forma temporal o definitiva. En la industria farmacéutica y de DM para la cual trabajamos, no podemos arriesgar en ningún momento y por ningún motivo, el no hacer mediciones, o bien, hacer mediciones incompletas y/o incorrectas, utilizando instrumentos de poca confiabilidad; finalmente nuestra tarea imperativa y prioritaria, sigue siendo producir insumos para la salud que son seguros, puros y efectivos.
Pro QFI. Deyanira Chiñas Ramírez, directora Comercial en T5DC S.A. de C.V.
