Esterilización por radiación APLICACIONES

“III JORNADAS REGIONALES DE ARQUITECTURA, INGENIERÍA Y
ESTERILIZACIÓN HOSPITALARIA”
31 de mayo y 1 de junio de 2007
Esterilizació
Esterilizaci
ón por radiació
radiación
OBJETIVOS
Las radiaciones ionizantes se utilizan
para tratar una gran diversidad de
productos con distintos objetivos:
descontaminació n
esterilizació n
Lic. Celina I. Horak
Centro At ómico Ezeiza
Comisión Nacional de Energía Atómica
[email protected]
p r o l o n g a c i ón de vida útil de
alimentos
desinsectaci ón
inhibición de brotación
Modificaci ón p r o p i e d a d e s
eliminación d e m i c r o o r g a n i s m o s
causantes de enfermedades
APLICACIONES
ØP r o d u c t o s
de Uso Médico
APLICACIONES
ØP r o d u c t o s
ØA l i m e n t o s
ØI n s u m o s
ØB a n c o
ØA l i m e n t o
de Tejidos
ØP r o d u c t o s
Odontol ógicos
ØE n v a s e s
ØP r o d u c t o s
farmacéuticos
ØC o s m é t i c o s
EL PROCESO
Los productos y/o materia prima se
exponen a la radiació n durante un
t i e m p o p r e d e t e r m i n a d o,
o el necesario
para que los productos absorban la
e n e r gí a s u f i c i e n t e p a r a a l c a n z a r e l
objetivo buscado
otros
uso veterinario
para bioterios
para mascotas
ØM a t e r i a l
de laboratorio
ØM a t e r i a l
a pí c o l a
ØO b r a s
de arte y antigü edades
ØO t r a s
aplicaciones
¿Es un proceso seguro?
Øe n
n i n gú n m o m e n t o e l p r o d u c t o e s t á
en contacto con la fuente de
radiaci ón
Øl a
energía involucrada no activa al
producto expuesto
ØI n s t a l a c i ó n
con alto nivel de
seguridad y personal capacitado
Lic. Celina Horak
PRINCIPALES
VENTAJAS
¿Es un proceso seguro?
Ø
El tiempo de irradiaci ón es el
Ø
ú nico par ámetro a controlar
alto grado de penetraci ó n
controlada:
durante el proceso
Ø
los productos son tratados
en su embalaje final
evitando riesgo de
recontaminaci ó n posterior
Al final del proceso se verifica
que todo el producto haya
recibido una dosis comprendida
en el rango especificado
PRINCIPALES VENTAJAS
Øl a
r a d i a c i ón n o d e j a r e s i d u o s
productos procesados:
en
PRINCIPALES VENTAJAS
los
Ø
no hay aumento significativo
temperatura de los productos:
de
la
se pueden tratar materiales sensibles al
calor
FUENTES DE RADIACIÓN
ØF u e n t e s
137
r a d i a c t i v a s i n d u s t r i a l e s (6 0 C o ,
Cs)
ØM á q u i n a s
g e n e r a d o r a s d e r a d i a c i ón
Má q u i n a s d e r a y o s X ( 5 M e V )
A c e l e r a d o r e s d e e l e c t r o n e s ( 1 0 M e V)
Lic. Celina Horak
es
el
único
alta confiabilidad del proceso
posibilidad de uso inmediato
Ø
e l t i e m p o d e i r r a d i a c i ón
pará metro a controlar:
Ø
No
requiere
e s t e r i l i z a c i ó n:
tratamiento
una vez tratado el producto puede
consumirse inmediatamente
ESQUEMA DE PLANTA DE
IRRADIACIÓN
p o s t-
INSTALACIONES SEGURAS
En
Argentina,
REGULATORIA
organismo
nuclear
y
es
la
AUTORIDAD
NUCLEAR
(ARN)
el
que
regula
la
actividad
tiene
a
su
cargo
el
otorgamiento
de
autorizaciones
y
licencias, así como la fiscalizació n de
cumplimiento
de
las
normas
y
requerimiento que de ella deriven
ETAPAS DEL PROCESO DE
IRRADIACIÓN
REQUISITOS PARA LA
OPERACIÓN DE PLANTAS
ØL i c e n c i a
instalaci ó n ( A R N )
ØP e r s o n a l
Licenciado con
A u t o r i z a c i ó n E s p e c íf i c a v i g e n t e
(ARN)
ØD o c u m e n t a c i ó n
Mandatoria
actualizada
DOSIS
ØE n
R E C E P C I ÓN
el procesamiento por radiaciones
ionizantes, la magnitud de principal
ALMACENAJE
i n t e r é s e s l a e n e r gí a t r a n s f e r i d a a l
P R E P A R A C I ÓN Y
CARGA
material irradiado.
I R R A D I A C I ÓN
ØD i c h a
DESCARGA
e n e r gí a – dosis absorbida - e s l a
responsable de producir en el material
V E R I F I C A C I ÓN D E
DOSIS
REGISTROS
de Operaci ó n de la
irradiado el objetivo buscado
ALMACENAJE
ENTREGA
DOSIMETRÍA
DOSIS
E s l a e n e r gí a a b s o r b i d a p o r u n i d a d d e
masa de producto
L a d o s i m e t ría e s l a m e d i c i ó n
absorbida
mediante
el
dos í metros y permite conocer:
dosis absorbida
D= E (Joule) = G y
m ( k g)
( SI)
de la dosis
uso
de
distribuci ó n de
tasa de dosis
Uniformidad de Dosis
Es la herramienta fundamental para el control
del proceso de irradiaci ó n
Lic. Celina Horak
BUENAS PRÁCTICAS DE
IRRADIACIÓN
D a d o q u e e l p r o c e s o d e i r r a d i a c i ón
es parte del proceso de fabricació n
BUENAS PRÁCTICAS DE
IRRADIACIÓN
Bá s i c a m e n t e c o m p r e n d e n :
validaci ó n d e l p r o c e s o
del producto, las instalaciones deben
a p l i c a r b u e n a s p rácticas de
control de proceso de rutina
irradiació n.
revalidaciones peri ó dicas
Sistema de Gestió n de Calidad
ETAPAS DEL PLAN DE VALIDACIÓN DEL
PROCESO DE IRRADIACIÓN
VALIDACIÓN
Programa documentado que provee un
ØC a l i f i c a c i ó n
del producto y envase
alto grado de seguridad de que un
ØC a l i f i c a c i ó n
de la instalació n
proceso específico producirá en forma
consistente un producto que cumple con
ØC a l i f i c a c i ó n
del proceso utilizando un
producto real
los atributos de calidad y
especificaciones predeterminadas
ØV e r i f i c a c i ó n
y aprobación
elementos anteriores
ØM a n t e n i m i e n t o
ESQUEMA DE VALIDACIÓ N (ISO 11137:06)
CALIFICACION DEL PRODUCTO
Dosis máx i m a
Dosis mínima
CALIFICACIÓ N DE LA INSTALACIÓN
Documentació n
Ensayo
Calibració n
Mapeo de dosis
CALIFICACIÓ N DEL PROCESO
Esquema de carga del producto
Mapeo de dosis del producto
CERTIFICACIÓ N
Acumulación de documentació n y evaluación
Revisió n y aprobació n
MANTENIMIENTO DE LA VALIDACI ÓN
Programa de
calibració n
Lic. Celina Horak
Recalificació n del
irradiador
Auditoría de dosis de
esterilización
de la validació n
de
los
CALIFICACIÓN DEL PRODUCTO
Objetivo
Radiación
Øe s t a b l e c e r
Ø
Efecto biológico sobre los
microorganismos
organismos/medio
↓
cambios químicos
↓
cambios biológicos
↓
muerte
la dosis esterilizante
d e t e r m i n a r l a d o s i s má x i m a a l a q u e
puede someterse el producto sin
deterioro de su funcionalidad
Factores que influyen sobre la
radiosensibilidad:
Efecto de las radiaciones
ionizantes sobre los organismos
Ø Tipo de organismo
Ø E f e c t o d i r e c t o:
Ø Estado fisiológico del organismo
Ø E f e c t o i n d i r e c t o:
Ø Composición del medio
Reacci ó n de los radicales libres con
los compuestos del medio
Ø Dosis
Ø Condiciones de irradiación
Genoma celular: sitio significativo para
inducir muerte.
(temperatura, tasa de dosis)
Ø Condiciones ambientales previo,
durante y posterior a la irradiación
Efecto de las radiaciones ionizantes
sobre el organismo
Cambios en ADN
Alteración en la membrana
Alteració
celular
Alteració
Alteraci
ón mitocondria
Desorden
metabó
metab
ólico
Muerte
Lic. Celina Horak
- Ionizaci ó n
- E x c i t a c i ón
Sobrevida
(reparaci ón ADN)
Radio sensibilidad de
organismos
kGy
100
10
1
0,1
0,01
0,001
DL50
Virus; bacterias radio -resistentes,
Esporos bacterianos
Bacterias vegetativas,
hongos, levaduras
Parásitos
Insectos
Mamíferos
Radio-sensibilidad de los
microorganismos
Virus
•esporas
bacterianas
•levaduras
y bacterias
vegetativas
Número de sobrevivientes
•
Curva de inactivación
100
75
50
•hongos
Curva de inactivación
Log Nº org. sobrevivientes
Log N = Log N0
4
–
D
—
D10
Dosis (kGy)
-2
-4
0
2
6
14 20
Dosis (kGy)
Es la dosis necesaria para reducir el
90% o reducir 1 ciclo de logaritmo de
una
2
0
0
Valor D10
8
6
N = N0.10-kD
25
población
homogénea
de
microorganismos, donde se asume que
la muerte de los mismos siguen una
D 10
reacción cinética de primer orden.
-6
-8
Estéril
Libre de microorganismos viables
Coeficiente de seguridad de
esterilidad (CSE)
Probabilidad de que un microorganismo
viable esté presente en una unidad de
producto luego de haberse sometido a un
proceso válido de esterilización
Estéril: CSE 10-6
Lic. Celina Horak
Factores que influyen sobre la
radiosensibilidad:
Curva sobrevivencia
•5
• Dosis de descontaminaci ó n
•4
Ø Tipo de organismo
•3
Ø Estado fisiológico del organismo
•2
•1
Ø Composición del medio
• Dosis de esterilizaci ó n
Ø Dosis
•0
• -1 • 0
• -2
Ø Condiciones de irradiación
• -3
• -4
(temperatura, tasa de dosis)
• Dosis de esterilizaci ó n
•1
•0
El producto médico específico a ser sometido al
proceso de esterilizació n debe estar fabricado bajo las
Buenas Pr ácticas de Fabricaci ón de Productos
Médicos, para asegurar una producción uniforme y
controlada del mismo.
Ø
Tener acceso a los servicios de un
microbiolog ía competente
•6
Ø
Tener acceso a instalaciones o equipos que entreguen
dosis desde 1 kGy, pudiendo ser:
• 8 • 10 • 12 • 14 • 16 • 18 • 20 • 22 • 24 • 26
60Co ó 137Cs
- Irradiadores de haces de electrones o rayos -X .
• -4
(Resol. 255/94)
• -5
• -6
Ø
Determinación de la dosis de esterilización:
Método 1, ISO 11137:2006 (ex ISO 11137:1995)
Ø Determinación de la carga microbiana en el producto
previa a la esterilización
ØVerificación experimental de la respuesta de la
microflora del producto a la radiación, si es ≤ que la
Distribución Standard de Resistencias (W/G, 1979),
mediante ensayos de esterilidad de 100 muestras
irradiadas para un CSE de 10-2 .
•Lotes producción frecuentes
(>1/3 meses)
Determinació n de dosis sobre 3
lotes consecutivos
•Lotes producción infrecuentes
(<1/3 meses) ó únicos
Determinació n de dosis sobre
1 lote
Se debe tener en cuenta que los niveles energía y tasa
de dosis de estos equipos sean similares a aquellos
usados en el proceso de esterilizació n del producto.
Curva de inactivación
8
6
4
2
Dosis
de verificación
Dosis
esterilizante
0
-2
-4
-6
-8
Lic. Celina Horak
laboratorio de
- Fuentes de radiación de
• Dosis (kGy
(kGy )
Log Nº de organismos
sobrevivientes
•4
• Dosis (kGy
(kGy )
Ø
• Dosis de descontaminaci ó n
•2
• 8 • 10 • 12 • 14 • 16 • 18 • 20 • 22 • 24 • 26
• -6
•5
• -1 • 0
• -2
• -3
•6
Requerimientos técnicos básicos para la
selección de la dosis de esterilización
Curva sobrevivencia
•2
•4
• -5
Ø Condiciones ambientales previo,
durante y posterior a la irradiación
•4
•3
•2
Dosis (kGy)
Determinación de la dosis de esterilización:
Método – 2, ISO 11137:2006
Para el cálculo de la dosis de esterilización, se estima el
valor D10 de la población natural del producto
ØIrradiación de muestras (20 unidades) con 9 dosis
crecientes
ØEnsayos de esterilidad
ØGraficación curva de dosis -respuesta
ØDeterminación de la dosis de esterilización
Para la definición de la dosis de esterilización de
un producto se debe determinar la dosis de 3 lotes
fabricados consecutivamente.
Determinación de la dosis de esterilización:
Método VDMAX 15 kGy - ISO 11137:2006
Ø Determinación de la carga microbiana en el producto previa a
la esterilización
ØVerificación experimental de la respuesta de la microflora del
producto a la radiación, si es ≤ que la Distribución Standard de
Resistencias (W/G, 1979), mediante ensayos de esterilidad de
10 muestras irradiadas para un CSE de 10-1 .
ØConvalidación de la dosis de 15 kGy para lograr un CSE 10 -6
•Lotes producción frecuentes
(>1/3 meses)
Determinació n de dosis sobre 3
lotes consecutivos
•Lotes producción infrecuentes
(<1/3 meses) ó únicos
Determinació n de dosis sobre
1 lote
Fármacos estables a la
radioesterilización
Ø
Alcaloides ( bromo
neostigmina /polvo/ungü ento,
atropina/ unguento,
pilocarpina/polvo, cafeí n a benzoato de sodio/s l n
ac. 2 0 % )
Ø
Ø
nicotinamida,
pantotenato C a, ac. asc órbico,
cianocobolamina,)
Anest és i c o s ( novocaí na,
Antibi ót i c o s *
Sulfonamidas
H i d r a t o s d e C ( a l m i d ó n,
glucosa, lactosa, goma
ará biga)
Lic. Celina Horak
Aceites, grasas,
materiales oleaginosos
(aceite oliva, castor, lanolina,
parafina, silicona, polietilen
glicol, carbopol 940).
trimecaí na )
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
(ex ISO/TR 13409:1996 y ex AAMI/TIR 27:2001)
Ø Determinación de la carga microbiana en el producto previa
a la esterilización
ØVerificación experimental de la respuesta de la microflora del
producto a la radiación, si es ≤ que la Distribución Standard de
Resistencias (W/G, 1979), mediante ensayos de esterilidad de
10 muestras irradiadas para un CSE de 10-1 .
ØConvalidación de la dosis de 25 kGy para lograr un CSE 10 -6
•Lotes producción frecuentes
(>1/3 meses)
Determinació n de dosis sobre 3
lotes consecutivos
•Lotes producción infrecuentes
(<1/3 meses) ó únicos
Determinació n de dosis sobre
1 lote
Factores que influyen en la
radioesterilización de fármacos.
Ø Estado físico (sólido, líquido)
Ø Concentración
Ø Dosis, Tasa de dosis
Ø Temperatura
Ø Composición del medio
Fármacos estables a la
radioesterilización. Antibióticos
V i t a m i n a s (tiamona,
riboflavina, poridoxina ,
Ø
Determinación de la dosis de esterilización:
Método VDMAX 25 kGy - ISO 11137:2006
Enzimas
Hormonas
(testosterona/oleoso, TSH,
ACTH, LH, HC/ polvo).
Ø Penicilinas
( benzil
pen., ampicilina,
oxacilina, cloxaciclina,
dicloxaciclina, o t r o s )
Ø Cefalosporinas
(c e f a z o l i n N a,
cefadroxil , ceforonida,
cefotoxina )
Ø Tetraciclinas
( tetraciclina base, C l H,
metaciclina , oxitraciclina)
Ø Otros
( estreptomicina,
dihidroestreptom /sulfato
, neomicina,
kanamicina, o t r o s )
Radioesterilización de Productos
Biológicos
ØS u e r o s
ØA l o i n j e r t o s
Consideraciones generales para los ensayos de
determinació n de la dosis de esterilización:
Ø
En el caso de juegos, que contiene múltiples
dispositivos del mismo producto dentro de un
único envase, se considera cada uno como
unidad de producto.
Ø
Cuando contienen múltiples productos,
considera cada producto individualmente.
Ø
En la irradiación de muestras con la dosis de
verificación, la dispersión de la dosis entregada
no debe ser mayor del ±10% respecto de la
dosis solicitada.
( p i e l , m e m b r a n a a m n ió t i c a ,
hueso, cart ílagos)
ØX e n o i n j e r t o s
(dermis porcina, hueso
bovino)
®
®
®
®
Metales
Vidrios
MATERIALES
C e r ám i c o s
P o l ím e r o s
• Naturales
• Maderas
• Papeles y cartones
• A l g o d ó n y otras fibras
• G o m a l át e x
• Catgut
• Sint ét i c o s
• Plás t i c o s
• G o m a s s i n t éticas
• Termoestables
EFECTOS SOBRE LOS POLÍ
POLÍ MEROS.
EFECTOS POSIBLES
ØC a m b i o s
en peso molecular
ØF r a g i l i d a d
ØM a y o r
r e s i s t e n c i a té r m i c a y
m e c á nica
Polímero
Rotura de cadenas
(Degradación)
Lic. Celina Horak
γ ↓↓
Entrecruzamiento
ØD u r e z a
ØC o l o r a c i ó n
permanente o reversible
ØD e s p r e n d i m i e n t o
de gases
se
Algunos polímeros
naturalmente estables
frente a las radiaciones
ESTABILIDAD ESTABILIZACIÓ
ESTABILIZACI
ÓN
• Poliestireno
Capacidad de absorber energ ía extra sin
rupturas de uniones
ØA d i t i v o s
• Polietileno, todas las
densidades
•
•
•
•
•
•
a r o má t i c o s
ØA t r a p a d o r e s
ØD e s t r u c t o r e s
d e r a d i c a l e s (e j . : R- S H , I 2 )
d e p e ró x i d o s
Poliamidas
Poliuretanos
Poliésteres
EVA
Goma natural
Siliconas
• Epoxis
DETERMINACIÓN DE LA DOSIS
DETERMINACIÓ
MÁXIMA
ØU n
Ø Norma
ISO
11137:06
dedicada
a
radioesterilizaci ó n d e p r o d u c t o s p a r a
a t e n c i ón d e l a s a l u d .
la
la
i r r a d i a -c i ó n d e d i s p o s i t i v o s o m u e s t r a s d e
material con niveles de dosis variados
entre 10 y 100 k G y . En cualquier caso, la
Ø Norma
ISO
11607:97:
envases
para
dispositivos mé dicos esterilizados en su
envase final
Ø N o r m a A A M I / T I R 1 7 p r o v e e u n a g uí a p a r a l a
calificaci ó n d e m a t e r i a l e s d e p r o d u c t o s a
s e r e s t e r i l i z a d o s p o r r a d i a c i ó n.
ENSAYOS PARA EVALUACIÓ
EVALUACIÓ N DE
MATERIALES
• PROPIEDADES DE TRACCIÓN
p r o t o c o l o tí p i c o p u e d e r e q u e r i r l a
mí nima dosis a aplicar a las muestras
debe ser tomando en cuenta la dosis
esterilizante y el factor homogeneidad de
dosis de la instalació n.
ENSAYOS DE COLORACIÓ
COLORACIÓN
ISO/R 527
– Resistencia a la tracción
ØAMARILLEO
– A S T M D 6 2 9 0 - 0 5 S t a n d a r d T e s t Method for
– Elongación ú ltima
– Módulo de elasticidad
Color Determination of Plastic Pellets
– Trabajo
• PROPIEDADES DE FLEXIÓN
• DUREZA
– Shore
– Rockwell
ISO 178
– A S T M E 3 1 3 - 0 5 S t a n d a r d Practice for
ISO 868
ISO 2039
• RESISTENCIA AL IMPACTO
ISO 180
• RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
ISO 604
• RESISTENCIA AL RASGADO
ISO
Lic. Celina Horak
34
Calculating Y e l l o w n e s s and W h i t e n e s s Indices
from Instrumentally M e a s u r e d Color C o o r d i n a t e s
ØESPECTROMETRÍA
ÓPTICA
CALIFICACIÓN DE LA
INSTALACIÓN
Objetivo
♣ demostrar
que
el
irradiador
y
sistemas
auxiliares han sido instalados y operan de
acuerdo a su especificaci ó n
♣ evaluar la capacidad del mismo para realizar
el proceso de acuerdo a las especificaciones
del mismo.
Aprobación y Mantenimiento
de la Validación
CALIFICACIÓN DEL PROCESO
Objetivo: demostrar que el resultado del
proceso aplicado al producto satisface
los requisitos especificados
(de
acuerdo
a
los
resultados
de
la
Calificació n del Producto).
Ø
D e t e r m i n a c i ó n del P a t r ó n d e C a r g a
Ø
Mapeo d e
irradiació n
Dosis
en
condiciones
reales
de
y
monitoreo
proceso,
manipuleo
durante
y
d e s p ué s
mantenimiento
dosis,
de
equipos
producto
de
rutina,
continuidad
d o c u m e n t a c i ón.
de
del
del
la
y Aprobació n
Elementos Anteriores
ØM a n t e n i m i e n t o
de
la
del
•FABRICANTE
•Nexo Coordinador
antes,
irradiaci ó n,
monitoreo
de
proceso
y
los
Validació n
•Producto médico
fabricado bajo las
BPF
•Laboratorio de
microbiologíí a
microbiolog
•Dosis mí
mí nima de
esterilizaci ó n
•Laboratorio de
ensayos de
materiales/quí mico
materiales/quí
• Irradiador
•Dosis má
m áxima
compatible
• Mapeo
dosimetrico y
modelo de carga
• Esterilizaci ó n del producto
Lic. Celina Horak
de
(revalidaciones peri ó dicas y toda vez
que se produzcan modificaciones en
la instalació n, producto, sistemas o
proceso)
SECUENCIA DEL
PROCESO DE
ESTERILIZACION
POR RADIACION
CONTROL DEL PROCESO DE
RUTINA
Control
ØV e r i f i c a c i ó n
Gracias!!
Lic. Celina Horak