Techniques de stérilisation dans la fabrication des médicaments en petites quantités

La préparation des médicaments parentéraux à l’hôpital

Jean-Christophe Devaud

Séminaire MAS du 10/04/2014

Une histoire de bactérie….

Historique

• Nicolas APPERT (1749 -1841) – 1795 : Appertisation (conservation des aliments par la chaleur) • Louis PASTEUR (1822 -1895) – 1861: Rôle des micro-organismes dans l’infection et la transmission des maladies – 1863 : Pasteurisation • Charles CHAMBERLAND (1851 -1908) – 1880 : Premier stérilisateur à vapeur d’eau (autoclave) • Dr Gaston POUPINEL (1858 -1930) – 1885 : Premier stérilisateur à air chaud (étuve du Dr Poupinel) • Stérilisation chimique (liquides, gaz) • Stérilisation physique (radiations) • Stérilisation plasma (Menashi, 1968)

Historique

Plan

Définition Les types de stérilisation Techniques courantes de stérilisation à la pharmacie

Stérilisation à la chaleur sèche Stérilisation à la chaleur humide Stérilisation filtrante

Conclusion

Définition – la stérilisation

Transmission Contamination Porte d’entrée

Agression Invasion

Infection (maladie)

Inoculum

Facteurs de pathogénicité: virulence et toxinogénèse (agents infectieux vivants)

Défenses locales, régionales et générales

Détruire tous les micro-organismes

sur un objet ou contaminant un produit pour éviter…

Définition – la stérilisation A ne pas confondre avec…

La désinfection

Ammonium quaternaire, alcool 70%, hypochlorites , etc…

Résultat momentané

Isolateur

Vaporisateur

Air comprimé Enregistreur

La décontamination

Acide periodique et/ou peroxyde d’hydrogène

Simple réduction du nombre de germe

Définition – les types de stérilisation

Vaubourdolle, médicaments 2ème édition, pp. 149 - 165

Stérilisation

Oxyde d’éthylène

Chaleur humide

Chaleur sèche

Filtration Formaldéhyde

Rayonnements

Plasma gazeux

Définition – les types de stérilisation

Compromis entre

Endommagement du produit

Stérilisation acceptable

•Chaleur •Rayonnements •Oxyde d’éthylène •Plasma gazeux •Formaldéhyde

Risque d’infection minimum

Stérilisation à la chaleur La sensibilité des micro-organismes à une stérilisation par la chaleur est fonction :

de l'espèce microbienne

de la forme microbienne*

de la durée du traitement

de la contamination initiale

de la température

du milieu dans lequel se trouvent les germes

*les spores sont plus résistantes que les formes végétatives.

Paramètres à maîtriser

Stérilisation à la chaleur Hypothèse

chaleur = rayonnement (porteur de quanta d'énergie). Chaque type de germe va supporter une quantité maximale de quanta d'énergie sans être détruit. La limite de viabilité est d'autant plus vite atteinte que la longueur d'onde est courte (plus énergétique). Quand cette limite est atteinte, le germe meurt.

HOLWEK et LACASSAGNE CHICK et MARTIN

La chaleur entraîne la coagulation des protéines

Stérilisation à la chaleur Sur une population de micro-organismes, la durée de survie est inversement proportionnelle à la durée de temps (à température déterminée). Ainsi, le nombre de micro-organismes viables peut être déterminé par la loi exponentielle suivante :

)(

0

exp tk

NN ⋅−=

où N = le nombre de germes viables au temps t N0 = nombre de germes initiaux k = constante

Il est donc impossible d'atteindre la stérilité absolue en théorie. La stérilité est une probabilité, non une certitude. On considère qu'un produit est stérile si la probabilité de trouver un produit non stérile soit inférieure à 1 sur 1 million. On dit que le Niveau d'Assurance de Stérilité (NAS) est inférieur à 10-6.

% germes viables

temps

Stérilisation à la chaleur La stérilité d'un produit dépend de la contamination initiale. Le risque de survie après traitement thermique est d'autant plus faible qu'il y a moins de germes au départ. Avant la stérilisation, le nombre de germes doit être le plus petit possible pour augmenter les chances de stérilité après stérilisation. Pour éviter les germes initiaux :

employer du matériel propre et stérile

utiliser de l'eau fraîchement distillée

utiliser des matières premières les plus pures

travailler la plus proprement possible

travailler dans une atmosphère la plus propre possible.

Les bactéries sont des auto-stoppeurs

Stérilisation à la chaleur sèche

L’étuve

Stérilisation à la chaleur sèche Principe:

•Exposition à de l’air chaud (160 à 200°C) •La chaleur agit par dégradation des protéines des germes (oxydation).

Matériel/Matière

Ne supportant pas l’humidité ou

la pression

Devant être sec à la fin de la stérilisation

Résistant à la chaleur élevée

Les produits rencontrés

Liquides non-aqueux

Poudres

Filtres poreux

Verre/acier inox

Semi-solides

p.ex.: Talc

p.ex.: verres frittés p.ex.: mesures en inox et flacon

p.ex.: vaseline

p.ex.: huile d’arachide

Stérilisation à la chaleur sèche

140 – 170 °C : Température de stérilisation

> 170 °C : Dépyrogénisation

> 250 °C pendant 30 minutes

Stérilisation à la chaleur sèche

Endotoxines ou pyrogènes:

Présent dans membrane externe de certaines bactéries Gram négatives

Peut être à l’origine d’un syndrome de réponse inflammatoire systémique (SRIS)

Choc septique

Mort

Stérilisation à la chaleur sèche

Stérilisation à la chaleur sèche

Stérilisation à la chaleur sèche Mécanismes de transfert de chaleur

Conduction Convection forcée

Importance du mapping de température!!

Stérilisation à la chaleur humide

L’autoclave

Stérilisation à la chaleur humide Principe:

•Exposition à de la vapeur d’eau (> 100°C) •La vapeur d’eau chaude forme des liaisons hydrogène avec les protéines bactériennes et les hydrolysent.

Matériel/Matière

Les produits qui contiennent de l’eau et qui sont résistant à la

chaleur

Matériel résistant à la chaleur

Stérilisation à la chaleur humide

Organisme Cellules végétatives Spores

Levures 5 minutes à 50-60°C 5 minutes à 70-80°C

Moisissures 30 minutes à 62°C 30 minutes à 80°C

Bactéries 10 minutes à 60-70°C 2 à > 800 minutes à 100 °C

Virus 30 minutes à 60°C

Prescott, microbiologie 2ème édition, p. 140

Temps Température La stérilisation par autoclave

dépend

Stérilisation à la chaleur humide

121°C pendant 15 minutes

Raymond et Al, Pharmaceutical Engineering, July/August 2002

Température F0 Equivalence donnée par rapport à 121.1°C

115°C 0.25 min 1 minute à 115°C provoque la même létalité que 0.25 minutes à 121.1°C.

121.1°C 1 min 1 minute à 121.1°C provoque la même létalité que 1 minute à 121.1°C.

125°C 2.45 min 1 minute à 125°C provoque la même létalité que 2.45 minutes à 121.1°C.

Idée pré-faite qui provient d’une série d’études extensives qui ont toutes eu la même variable critique choisie (la température).

10/)1.121(0 10 −= TF

Le temps équivalent de stérilisation (F0) est une exponentielle croissante qui dépend de la température (T)

Permet de choisir la température de stérilisation en fonction du produit

Stérilisation à la chaleur humide Exemple des 4 phases d’un cycle de stérilisation

1. Montées simultanées en pression et en température (vapeur ou eau surchauffée). 2. Palier ou stérilisation. La température est maintenue pendant un temps donné par le barème de stérilisation. 3. Refroidissement. Diminution du couple température / pression. 4. Retour à la pression atmosphérique

Stérilisation à la chaleur humide Les différents graphiques des cycles de stérilisation

Charge dure: tous les types de verrerie et les contenants ayant un grand diamètre d’ouverture

Charge enveloppée: les réservoirs, tuyaux, les objets ayant des petites connectiques et tout contenant ayant un faible diamètre d’ouverture et/ou un col très long. L’air résiduel dans une charge empêche d’avoir une vapeur pénétrante suffisamment efficace.

Liquides: Plus la quantité de liquide est grande plus il faudra de temps pour que la charge arrive à la température permettant une stérilisation.

Stérilisation à la chaleur humide Mécanismes de transfert de chaleur

Condensation

Importance du mapping de température!!

La chaleur latente dans la vapeur est libérée instantanément au moment où la vapeur se condense sur l’objet pour devenir liquide. La chaleur latente libérée est de 2 à 5 fois supérieure à la chaleur contenue dans de l'eau chaude après condensation.

Stérilisation à la chaleur

Contrôles pendant la stérilisation : – indication sur l ’appareil (T°, pression) – enregistrement permanent et identifiable.

Stérilisation à la chaleur Contrôles après la stérilisation :

– indicateurs de passage/sachets

– vérification des paramètres de stérilisation : libération paramétrique (diagramme, intégrateurs)

– indicateurs biologiques

Stérilisation filtrante

Les filtres

Stérilisation filtrante Principe:

•Membranes filtrantes dont les pores (0.22 μm) ont une dimension inférieure à celle des bactéries. •La répartition se fait de manière aseptique (Zone A)

Matériel/Matière

Ne supportant pas les hautes températures (p.ex. solutions de sucre, les hormones ou les sérums)

On ne tue pas les bactéries, on les enlèves

Stérilisation filtrante Ne convient pas aux

Solutions visqueuses Suspensions Emulsions

Risque d’abîmer le filtre Perte de matière

Stérilisation filtrante Spectre des membranes filtrantes

Les pores des membranes vont de 0.1 à 5 μm (stérilisation filtrante ≤ 0.22 μm)

Stérilisation filtrante

Stérilisation filtrante Mécanismes de rétention

Adsorption Interactions

Eléments à adsorber

Principe actif

Piège dans la matrice

Colmatage du filtre dépend de sa capacité filtrante

Stérilisation filtrante Adsorption protéique

Prot

éine

fixé

e (μ

g/cm

2 )

400

350

300

250

200

150

100

50

0

Stérilisation filtrante

Membrane PVDF

Membrane nylon

Membrane PES

R = RÉSISTANT L = RÉSISTANCE LIMITÉE N = PAS RÉSISTANT • = DONNÉES INSUFFISANTES

Compatibilité chimique des filtres

Stérilisation filtrante Contrôle du filtre

1. Alimentation (240 V CA) 2. Pression (Air comprimé ; 3000 mbar min

et 8000 mbar max) 3. Electrovanne externe (Raccordé au filtre à

tester sur INLET avec tuyaux en PVC ainsi que bague de serrage)

Test de l’intégrité

Point de bulle

Conforme ou non conforme Calcium chlorure 88.2 mg/ml amp. de 5 ml

Conclusion « Il n ’est de produit stérile que de produit dont l ’ensemble des traitements qui lui sont

appliqués est contrôlé »

Remarque: depuis 1998, la Pharmacopée helvétique se réfère à la Ph. Eur. pour ce domaine

Préparation parentérale Préparation non - parentérale

Ph. Eur. 2.6.14 Essai des pyrogènes

Ph. Eur. 2.6.1. Essai de stérilité

(N’assure pas qu’un produit est stérile ou a été stérilisé, mais qu’aucun germes n’a pu être décelé! La méthode de détection doit donc être sensible)