Пути обеспечения и методы оценки апирогенности парентеральных лекарственных форм

Министерство здравоохранения РФ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

ХИМИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Фармацевтический факультет

Кафедра промышленной технологии лекарственных препаратов

ЧЕРНОВА  ЮЛИЯ  СЕРГЕЕВНА

4 КУРС 307 ГРУППА

 

ПУТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ И МЕТОДЫ ОЦЕНКИ АПИРОГЕННОСТИ ПАРЕНТЕРАЛЬНЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ФОРМ

 

 

Курсовая работа

 

 

Руководитель: кандидат фармацевтических наук, старший преподаватель кафедры ПТЛП  Астахова Татьяна Викторовна

 

 

Работа защищена  «___ » ________________ 2014 г.

 

Санкт-Петербург

2014

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. ВВЕДЕНИЕ..........................................................................................................3

2. СВЕДЕНИЯ О ПИРОГЕНАХ.............................................................................4

3. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ АПИРОГЕННОСТИ................................................................................................7

3.1 ПОЛУЧЕНИЕ АПИРОГЕННОЙ ВОДЫ ДЛЯ ИНЪЕКЦИЙ............7

3.2 МЕТОДЫ ДЕПИРОГЕНИЗАЦИИ....................................................10

3.2.1 ХИМИЧЕСКИЕ........................................................................10

3.2.2 ФИЗИЧЕСКИЕ.........................................................................11

4. МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ  ПИРОГЕНОВ...................................................25

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.....................................................................................................30

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.....................................................................................32 
Введение

 

В соответствии с Государственной фармакопеей XI издания, к лекарственным средствам для парентерального применения относятся стерильные водные и неводные растворы, суспензии, эмульсии и сухие твердые вещества (порошки, пористые массы, таблетки), которые растворяют в стерильном растворителе непосредственно перед применением. Одним из основных требований ко всем лекарственным средствам для парентерального применения является апирогенность – отсутствие веществ (пирогенов), способных при попадании в сосудистое русло вызывать у человека лихорадку – патологический процесс, сопровождающийся повышением температуры тела, ознобом и другими реакциями, вплоть до потери сознания и летального исхода.  Наиболее резкие пирогенные реакции наблюдаются при внутрисосудистых, внутричерепных и спинномозговых инъекциях; тяжелые последствия может также повлечь длительное внутрисосудистое вливание (инфузия) растворов, содержащих пирогенные вещества.

В связи с тяжестью возможных последствий попадания пирогенов в организм необходимо при производстве парентеральных лекарственных форм использовать комплекс мер, направленных на обеспечение апирогенности – строгое соблюдение санитарного режима на производстве, депирогенизация оборудования и посуды, исходных веществ и воды. Помимо этих мер разработаны и используются различные методы депирогенизации растворов и сухих твердых веществ. Для контроля эффективности мероприятий по депирогенизации разработаны методики оценки содержания пирогенов в лекарственных препаратах.

Цель работы: с помощью различных источников ознакомиться с проблемой обеспечения и оценки апирогенности при производстве парентеральных лекарственных форм в заводских условиях, выявить наиболее эффективные методы депирогенизации.

 

Задачи работы:

1) Ознакомиться со свойствами пирогенов и их ролью в патогенезе лихорадки;

2) Рассмотреть различные методы депирогенизации, сравнить их, выявить наиболее эффективные для применения в заводской технологии лекарственных форм;

3) Изучить методы оценки апирогенности, критерии признания препарата пирогенным в рамках каждого из методов, определить наиболее перспективные методы;

4) Сделать выводы о том, какие методы депирогенизации используются в современной заводской технологии парентеральных лекарственных форм.

 

Сведения о пирогенах

 

При парентеральном, особенно при внутрисосудистом введении препаратов, иногда наблюдается быстрое повышение температуры тела до 40°С - лихорадка. Это явление сопровождается учащением пульса, ознобом, потовыделением, тошнотой и головной болью. В особо тяжелых случаях эти явления приводят к смертельному исходу. Они связаны с присутствием в растворе пирогенов. Пирогены подразделяются на первичные (экзогенные) и вторичные (эндогенные). Первичный пироген - это главный этиологический фактор для развития лихорадки, а вторичный пироген - это основное звено патогенеза лихорадки. Первичные пирогены могут быть инфекционного и неинфекционного происхождения. Инфекционные пирогены в основном представляют собой  эндотоксины грамотрицательных бактерий. По химической структуре это липополисахаридные мембранные комплексы, в состав которых входит липидная часть (липоид А), полисахаридная и белковая части. Из эндотоксинов были получены путем очистки от белка высокоактивные пирогенные препараты, такие как пирогенал, пиромен, пирексаль. Эти вещества оказывают пирогенное действие в малых дозах(при введении пирогенала в дозе 1 мкг/кг через 60-90 минут возникает выраженная лихорадка, продолжающаяся 6-8 ч), но при повторном введении они становятся менее активными, т.е. по отношению к ним развивается толерантность. Как показали исследования, развитие толерантности к липополисахаридам связано с тем, что при повторном их введении образуется меньше цитокинов, обладающих пирогенной активностью. Кроме высокой пирогенной активности и развития толерантности  к бактериальным эндотоксинам следует отметить такие их свойства, как  низкая токсичность, отсутствие видовой специфичности и термостабильность. Кроме липополисахаридов, роль экзопирогенов могут играть полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты некоторых возбудителей инфекций.

Неинфекционными первичными пирогенами являются продукты распада нормальных и патологически измененных тканей и лейкоцитов, иммунные комплексы, фрагменты комплемента, в связи с этим неинфекционная лихорадка может наблюдаться при наличии в том или ином участке тела очагов некроза или воспаления, внутренних кровоизлияниях и гемолизе эритроцитов, и, что наиболее важно относительно технологии лекарственных препаратов, после гемотрансфузий, парентерального введения вакцин, сывороток и других белоксодержащих жидкостей, жировых эмульсий.

В 50-е гг. ХХ в. было доказано, что через 30-60 мин после введения в организм животного как инфекционных, так и неинфекционных пирогенов, в крови накапливаются особые вещества пептидного строения, обладающие пирогенной активностью в нанодозах. Эти пептиды получили название эндопирогенов.

Эндопирогены, образующиеся в организме, являются истинными медиаторами лихорадочной реакции. Их образование в организме связано с фагоцитозом бактерий или пиноцитозом их токсинов клетками белой крови. Способностью вырабатывать эндопирогены обладают нейтрофильные лейкоциты; моноциты; макрофаги, фиксированные в легких, печени, селезенке, лимфатических узлах. Эндопирогены получены и in vitro из лейкоцитов перитонеального экссудата – отсюда их название «лейкоцитарные пирогены».

Свойствами вторичных пирогенов обладают IL-1 и IL-6, фактор некроза опухолей (TNF) α; менее выраженное пирогенное действие оказывают интерферон, катионные белки и гранулоцитарномакрофагальный колониестимулирующий фактор (ГМ-КСФ). Эндопирогены  - это полипептиды с молекулярной массой 15000-30000. Несмотря на белковую природу, эндопирогены видонеспецифичны. Они не обладают токсичностью, термолабильны, к ним не развивается толерантность.

Продукция вторичных пирогенов вышеперечисленными клетками иммунной системы осуществляется в условиях активации их функции при контакте с первичными пирогенами в процессе фагоцитоза различных микроорганизмов, погибших или поврежденных клеток, иммунных комплексов, продуктов деградации фибрина и коллагена. В условиях in vitro установлено, что образование пирогенов прекращается при нагревании лейкоцитов до 56°С в течение 30 мин, а также при добавлении в инкубационную среду 2,4-динитрофенола, подавляющего окислительное фосфорилирование.

Внутривенное введение вторичных пирогенов вызывает лихорадку уже через 10-20 мин, а введение их в очень малых количествах (нанограммы) в область теплорегулирующего центра (преоптическая область гипоталамуса) стимулирует развитие лихорадки почти немедленно. Введение в преоптическую область первичных пирогенов развитием лихорадки не сопровождается, а после внутривенной инъекции очищенного эндотоксина повышение температуры происходит примерно через 45 мин.

Развитие лихорадки является результатом воздействия вторичных пирогенов на центр теплорегуляции, локализующийся в преоптической зоне гипоталамуса. Действие пирогенов на нейроны гипоталамуса реализуется через образование простагландинов, которые в данном случае играют роль медиаторов (рис. 1).

Рис. 1. Патогенез лихорадки

 

             Пирогены  растворимы в воде, нерастворимы в спирте и ацетоне, устойчивы к воздействию повышенной температуры.

Пирогенные вещества чувствительны к действию окислителей, например, перекиси водорода или перманганата калия, обладают очень малыми размерами и проходят через самые плотные фильтры с размерами пор более 0,1 мкм.[8;9]

 

Методы обеспечения апирогенности

 

Получение апирогенной воды для инъекций

Качество растворов для инъекций во многом зависит от чистоты воды, используемой для их приготовления. Согласно требованиям ФС 42-2620-89 вода для инъекций (Aqua pro injectionibus) должна удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к воде очищенной, а также должна быть стерильной и апирогенной.

В промышленных условиях получение воды для инъекций и воды очищенной осуществляют с помощью высокопроизводительных корпусных аппаратов, термокомпрессионных дистилляторов различных конструкций и установок обратного осмоса.

Чаще всего применяются трехступенчатые колонные аппараты с тремя корпусами (испарителями), расположенными вертикально или горизонтально (рис.2). Особенностью колонных аппаратов является то, что только первый испаритель нагревается паром, вторичный пар из первого корпуса поступает во второй в качестве греющего, где конденсируется и получается дистиллированная вода. Из второго корпуса вторичный пар поступает в третий – в качестве греющего, где также конденсируется. Таким образом, дистиллированную воду получают из ІІ и ІІІ корпусов. Производительность такой установки до 10 т/ч дистиллята. Качество получаемого дистиллята хорошее, так как в корпусах достаточная высота парового пространства и предусмотрено удаление капельной фазы из пара с помощью сепараторов.

Рис.2. Трехкорпусной аквадистиллятор «Финн-аква» (Финляндия)

1 – регулятор давления; 2 – конденсатор-холодильник;

3 -теплообменник камер предварительного нагрева; 4 – парозапорное устройство;

5 – зона испарения; 6, 7, 8 – труба; 9 – теплообменник

 

Для обеспечения апирогенности получаемой воды необходимо создать условия, препятствующие попаданию пирогенных веществ в дистиллят. Эти вещества нелетучи и не перегоняются с водяным паром. Загрязнение ими дистиллята происходит путем переброса капелек воды или уноса их струей пара в холодильник. Поэтому конструктивным решением вопроса повышения качества дистиллята является применение дистилляционных аппаратов соответствующих конструкций, в которых исключена возможность переброса капельно-жидкой фазы через конденсатор в сборник. Это достигается устройством специальных ловушек и отражателей, высоким расположением паропроводов по отношению к поверхности парообразования. Целесообразно также регулировать обогрев испарителя, обеспечивая равномерное кипение и оптимальную скорость парообразования, т.к. чрезмерный нагрев ведет к бурному кипению и перебросу капельной фазы. Проведение водоподготовки путем обессоливания также уменьшает пенообразование и, следовательно, выделение капелек воды в паровую фазу.

Главным недостатком метода дистилляции являются большие затраты энергии. Среди других недостатков следует отметить громоздкость оборудования и большую занимаемую им площадь; возможность присутствия в воде пирогенных веществ; сложность обслуживания.[6]

Этих недостатков лишены методы мембранного разделения. Новые методы разделения через мембрану, все больше внедряемые в производство, протекают без фазовых превращений и требуют для своей реализации значительно меньших затрат энергии. Эти затраты сопоставимы с минимальной теоретически определяемой энергией разделения.

Мембранные методы очистки основаны на свойствах перегородки (мембраны), обладающей селективной проницаемостью, благодаря чему возможно разделение без химических и фазовых превращений.

В качестве примера можно привести установку получения воды для инъекций и апирогенных растворов (УПИР), производимую ЗАО «Владисарт» (г.Владимир) (рис.3).

Установки  УПИР  предназначены  для  получения инъекционных  растворов  и воды для инъекций в условиях  больниц,  клиник,  госпиталей и аптек. Установки обеспечивают  получение воды,  отвечающей  требованиям воды для инъекций и  дистиллированной  воды. Установки  с  использованием  ультрафильтрационных мембран 10 и 20 кД позволяют удалять пироген из воды, полученной дистилляцией.

Установка представляет собой закрытую систему  со  сменными  мембранными  фильтрами. Она состоит непосредственно из блока фильтрации (предфильтрации и ультрафильтрации), нагнетательного насоса и ёмкости с устройством для стерильного "дыхания". Два варианта  установки  рассчитаны  на  производительность до 100 л/ч и до 800 л/ч по апирогенной  воде,  блок  фильтрации  состоит  из стального  зажимного  устройства  с  манометрами и сменными модулями в форме кассет. 

В зажимное устройство вставляются от 1 до 5 кассет  (вариант  до  100  л/ч)  или  от  1  до  10  кассет  (вариант до 800 л/ч), что позволяет не только

повышать или понижать пропускную способность системы, но и производить регенерацию  и  проверку  фильтров  на  целостность параллельно  процессу  фильтрации.  Мембранные фильтры изготовлены из механически прочной ультрафильтрационной мембраны из полиэфирсульфона, обеспечивающей 

надёжное  задержание  клеток  микроорганизмов и их фрагментов и выдерживающей давление до 4 бар. Фильтры подвергаются стерилизации  и  очистке  специальным  химическим  средством.  После  очистки  и  регенерации  фильтры  могут  использоваться многократно.[4]

 

 

 Рис.3 Установка получения  воды для инъекций и апирогенных растворов (ЗАО «Владисарт») [4]