Contaminación por patógenos emergentes

Muchas preparaciones se comportan como excelentes medios nutritivos para el desarrollo de microorganismos, como por ejemplo las fórmulas para nutrición enteral, de elevado contenido en aminos ácidos, carbohidratos y oligoelementos, y otras similares con actividad acuosa suficiente. La utilización de sustancias conservantes, cuando sea el caso, debe acompañarse siempre de un estudio adecuado que asegure las condiciones más adversas posibles en el seno del producto para la supervivencia microbiana.

Un caso especial de contaminación microbiana de formulaciones es el de los microorganismos patógenos para el hombre, que suele provenir de materias primas de origen vegetal o animal deficientemente controladas o de los propios procesos de fabricación de dichas materias. La lista de microorganismos causantes de toxiinfecciones alimentarias (TIA) hasta hace no mucho tiempo incluía un número reducido de especies, a las que se han ido incorporando nuevos patógenos como consecuencia de mecanismos de adaptación, resistencia antimicrobiana y otros factores como la capacidad de formar películas biológicas (biofilms). Dicha característica permite a ciertas especies eludir los tratamientos de limpieza, desinfección e incluso de conservación en muchos casos. Además, se conoce la existencia de formas "viables pero no cultivables" de algunas de estas especies patógenas, como Campylobacter spp., Helicobacter pylori, H. pullorum, Listeria monocytogenes, Mycobacterium tuberculosis, Vibrio cholerae 01 y 0139 y Arcobacter spp., lo cual dificulta aún más su control.

Muchas de estas bacterias patógenas "emergentes" no solo son consecuencia del desarrollo de resistencias a antibióticos y antimicrobianos, sino también de la adquisición de genes codificadores de factores de virulencia, habiéndose constatado un aumento de su incidencia durante las tres últimas décadas. La siguiente tabla muestra algunas de las más importantes.

3.5. Patógenos emergentes

Confirmados (1970-1985)

Salmonella enterica serovar Enteritidis Campylobacter jejuni;  Campylobacter coli Clostridium botulinum (botulismo infantil) Helicobacter pylori Escherichia coli O157:H7 Vibrio cholerae O1;  Vibrio parahaemolyticus;  Vibrio vulnificus Yersinia enterocolitica Listeria monocytogenes Cryptosporidium parvum Norovirus, Rotavirus Virus de la hepatitis A

Posteriormente

Prion de la Encefalopatía Espongiforme Bovina (EEB)............................................. (1986) Arcobacter spp..................................................................................................... (1991) Escherichia coli EHEC, serotipos no-O157............................................................ (1996) Vibrio cholerae O139........................................................................................... (1997) Salmonella enteritidis subsp. enterica biovar Typhimurium DT104......................... (1997) Adenovirus, Saprovirus, Astrovirus, Coronavirus, Aichivirus, virus hepatitis E ….. ......(1998)

Actualmente o en un futuro próximo

Otras subpoblaciones de S. enteritidis Otros tipos patógenos y/o serotipos de E. coli Yersinia pseudotuberculosis Otros Campylobacter spp. Otros Arcobacter spp. Cronobacter spp. Complejo Enterobacter cloacae Bacteroides fragilis Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis Enterococos resistentes a la vancomicina y E. faecalis con múltiples factores de virulencia Staphylococcus aureus resistentes a la meticilina (MRSA) Saccharomyces boulardii Otros virus, además de los citados Otras bacterias, virus y parásitos derivados de la transmisión horizontal de factores de virulencia o de otros mecanismos de recombinación genética

Las TIA constituyen un riesgo potencial en todas aquellas preparaciones que integren en su composición, materias de origen animal o vegetal, pero además tienen una especial relevancia en ciertos tipos de medicamentos en razón de su método de fabricación. Es el caso de ciertos medicamentos inmunológicos (vacunas) producidos a partir de pollos, embriones y cultivos celulares animales, de los piensos medicamentosos o de los denominados « preparados a base de órganos animales », definidos en la terapéutica homeopática. Los medicamentos biológicos obtenidos a partir de tejidos (hemoderivados, enzimas, hormonas, etc.), o por propagación de agentes vivos en embriones animales (sueros), o por fermentación de cultivos microbiológicos (vitaminas, aminoácidos, polisacáridos usados en Fluidoterapia, etc.), pueden presentar, así mismo, un riesgo potencial en este sentido.

Algunas de estas toxiinfecciones emergentes han sido incluidas en farmacopea, como la de encefalopatías espongiformes transmisibles (EET), describiendo las materias primas involucradas en su transmisión (colágeno, gelatina, carbón animal, derivados de la lana, aminoácidos, hemoderivados bovinos y leche y sus derivados). La reglamentación alimentaria en este campo es muy extensa, destacando el paquete de reglamentos de higiene adoptados por la Unión Europea en 2006, como consecuencia de estas patologías emergentes, y que va dirigido especialmente a los productores primarios.

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Título	FORMULACIONES FARMACEUTICAS
Autor	Luis Fernando Montero Ángel
2022

Potencial Redox de Formulaciones

El potencial redox (Eh) es una medida de la tendencia de un sistema reversible a dar o a recibir electrones. Muchas de estas reacciones en medio acuoso son catalizadas por iones hidronio o hidroxilo y por tanto se ven influidas por el pH de la formulación. Las concentraciones de equilibrio de las formas reducida y oxidada se rigen por la conocida ecuación de Nerst, determinando el valor del potencial de oxido-reducción Eh, que puede ser utilizado para desplazar el equilibrio hacia el estado químico del principio activo que más interese en la formulación.

Hay que tener en cuenta que las oxido-reducciones que puede sufrir una fórmula pueden provenir también de los sistemas enzimáticos de oxido-reducción de los microorganismos ya que dichos procesos constituyen su fuente de energía principal. Referidos a la presencia de oxigeno en la formulación, pueden apuntarse unos límites de crecimiento para los microorganismos aerobios entre +350 y +500 mV de potencial redox, entre +100 y +350 mV para los anaerobios facultativos y por debajo de +150 mV para los anaerobios estrictos. Si bien, otros factores de crecimiento deben considerarse. Por ejemplo, ciertos macerados de origen vegetal con valores Eh propicios al crecimiento de microorganismos aerobios, al presentar pH ácido, favorecen el crecimiento de levaduras aerobias y de mohos, principalmente. Aunque es difícil considerar y medir un potencial redox global o conjunto de la fórmula, puede aceptarse a nivel práctico que, en general, el metabolismo bacteriano disminuye el Eh del medio donde se encuentra. 

Los valores óptimos redox bacterianos son dependientes de factores como el pH o la temperatura y a la vez condicionan otros. Así, por lo general, la mayor o menor presencia de oxígeno disuelto en la fórmula (pO2) condiciona directamente los requerimientos de nutrientes y el valor mínimo de actividad acuosa (aw) para la flora contaminante presente.

Casi todas las funciones orgánicas que no se encuentran en estado completamente oxidadas, son susceptibles de degradarse por mecanismos redox. Evitar la oxidación de formas reducidas comúnmente usadas en las formulaciones puede lograrse disminuyendo el pH en muchas ocasiones, y asegurando la ausencia de iones metálicos en el preparado, mediante agentes quelantes o sistemas de filtración especiales. Otras medidas preventivas son, la protección de la luz y la eliminación del oxígeno mediante la desaireación efectiva durante el proceso de elaboración o fabricación del preparado, el uso de atmósferas inertes, o técnicas de arrastre como el burbujeo de nitrógeno. El uso de sustancias antioxidantes como medida inhibitoria de la oxidación, debe apoyarse en todas estas medidas de pre-conservación de la fórmula en cada caso. La mayor parte de sustancias antioxidantes son de naturaleza orgánica tipo fenólico o amino-fenólico, pero estos últimos suelen presentar altas toxicidades. Numerosas sustancias naturales con poder antioxidante son ricas en compuestos fenólicos, como el Guaiacum officinalis, o especias como el tomillo, romero, salvia, cassia, etc. Las sustancias antioxidantes suelen ser liposolubles o muestran una lipofilia equilibrada de interfase, y al igual que ocurre con los conservantes, sus mezclas suelen presentar sinergismo, esto es, mayor efectividad.

Un tipo de degradación oxidativa importante lo constituye el fenómeno de auto-oxidación de lípidos insaturados en presencia de agua y oxígeno, siendo el más común de los procesos oxidativos en preparados químico-farmacéuticos. El mecanismo transcurre a través de radicales peróxidos y es iniciado o activado por la luz, el calor, etc. Son reacciones complejas (varios mecanismos simultáneos) que afectan, además de a lípidos, a muchas otras sustancias químicas insaturadas, como vitaminas, flavonas, implicando por ello a una amplia variedad de componentes de la formulación, como aromas, antibióticos, corticoides, etc. Suele recurrirse a la determinación de la concentración de los peróxidos secundarios formados o índice de peróxidos (I. P.), como indicador del avance de la degradación. La evaluación del estado de auto-oxidación del componente lipídico se realiza determinando el llamado periodo de inducción, mediante el ensayo de SWIFT o con el del Oxigeno Activo. Ambos métodos se basan en que el indice de peróxidos progresa lentamente durante el periodo inicial, llamado de inducción, tras el cual, se produce un aumento brusco de la velocidad de formación de peróxidos, originados por la oxidación auto-catalítica de la sustancia.

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Título	FORMULACIONES FARMACEUTICAS
Autor	Luis Fernando Montero Ángel
2022

La "Actividad del Agua" como factor de crecimiento microbiológico

Habitualmente, el que predomine un crecimiento de tipo bacteriano o fúngico en una materia prima o en una fórmula farmacéutica dada, depende, entre otros factores, del parámetro "actividad del agua". En general, las bacterias requieren un valor de a_w mayor que las levaduras para su crecimiento, y éstas mayor que los hongos filamentosos. Los valores óptimos para cada microorganismo o cepa, se determinan en condiciones óptimas de otros factores, incluso pueden depender de la naturaleza del soluto. 

La a_w  (Water Activity) es un índice de la disponibilidad del agua de un medio cualquiera, referida a la disminución del “escape” (Presión de vapor, P) de las moléculas de agua en su superficie, como consecuencia de los solutos disueltos, con relación a la que presentaría sola (presión de vapor en estado puro, P₀). Las materias primas consideradas “secas”, suelen presentar valores de a_w inferiores a 0,75. Un nivel seguro de conservación se considera el de 0,70 o menor.

En soluciones ideales diluidas, la actividad del agua de una solución, es equiparable a su fracción molar (N), o proporción entre su número de moles (n₂) y los totales, que resultan de sumar los del soluto disuelto (n₁). La actividad del agua, por tanto, es cuantificable a través de mediciones de presiones de vapor, obteniéndose una buena concordancia con sus valores teóricos, para concentraciones molales de hasta 3 o 4, mediante:

En general, la tasa de crecimiento microbiano en un medio cualquiera aumenta a medida que aumenta la actividad del agua presente, hasta un valor máximo, a partir del cual se ve limitada. Al llegar al valor 1, el crecimiento es nulo. Cada microorganismo presenta unos valores de actividad del agua (a_w), óptima, máxima y mínima, siendo el valor mínimo de sumo interés práctico desde el punto de vista de la conservación de formas farmacéuticas, puesto que por debajo de su valor no se producirá crecimiento bacteriano, facilitando el desarrollo de otras formas vegetativas. Así por ejemplo, las soluciones azucaradas concentradas presentarán un a_w  bajo,  y serán susceptibles de crecimiento de levaduras osmofílicas. Las soluciones diluidas, de actividad acuosa elevada, son susceptibles de un crecimiento de tipo bacteriano que superará al de los hongos, destruyéndolos.

Un método teórico rápido para el cálculo de la Actividad del Agua que puede ayudar a optimizar y acotar las condiciones de estabilidad de las formulaciones se describe en la Farmacopea Americana (USP), en el método <1112> sobre "Determinación de Actividad de agua en Productos No estériles". La herramienta es una práctica ayuda para descartar y/o reducir ensayos microbiológicos durante los estudios de estabilidad.

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2022