Métodos del ensayo de integridad

El ensayo de integridad de los filtros esterilizantes es un requisito fundamental en los procesos críticos de filtración de la industria farmacéutica. Las normas de la FDA exigen realizar el ensayo de integridad en los filtros utilizados en el procesado de soluciones estériles, como parenterales de gran volumen (LVP) y parenterales de pequeño volumen (SVP). La FDA también exige que se incluya la documentación correspondiente del ensayo en los registros de lote del producto.

Hay ensayos de integridad destructivos y no destructivos. Como criterio para lanzar un lote al mercado, Millipore realiza ensayos destructivos con las muestras de cada lote, y ensayos no destructivos en cada filtro de grado esterilizante para asegurar su integridad.

Ensayos destructivos

Millipore realiza ensayos destructivos de reto bacteriano siguiendo la metodología ASTM F838-83. La mejor forma de determinar la capacidad de un filtro esterilizante para retener las bacterias, es someterlo a un ensayo destructivo de reto bacteriano. Ello asegura que la membrana y el dispositivo fabricado cumplen los requisitos críticos de rendimiento de un filtro esterilizante. El ensayo se realiza con una muestra estadística de cada lote de membrana y de los dispositivos fabricados.

Durante el ensayo de reto bacteriano de Millipore, se prueban dispositivos y discos filtrantes de 0,22 µm con un medio de cultivo que contiene bacterias (Brevundimonas diminuta ATCC 19146) con una concentración mínima de 10⁷ por cm². El efluente se pasa después por un segundo disco filtrante de 0,45 µm, que posteriormente se coloca sobre una placa de agar y se incuba.

Ensayos no destructivos

Las pruebas no destructivas de integridad se deben realizar antes y después de usar el filtro. Los ensayos antes de usar el filtro controlan la integridad del filtro antes de procesar un lote de producto, evitando el uso de un filtro no íntegro.
Los ensayos de integridad después de que un lote de producto haya sido filtrado pueden detectar si la integridad del filtro se ha visto comprometida durante el proceso de filtración. La detección de un filtro defectuoso alerta inmediatamente a los técnicos responsables de cualquier problema después de haber procesado el lote, eliminando demoras y permitiendo un reprocesado rápido.

Hay tres tipos de ensayos no destructivos: el ensayo de punto de burbuja, el ensayo de difusión y el ensayo de caudal de agua en filtros hidrófobos (ensayo HydroCorr™). Los ensayos de retención de presión, caída de presión o de caudal en el sentido de la filtración, son variantes del ensayo de difusión. Los estrictos requisitos de la industria farmacéutica obligan a que los ensayos no destructivos de integridad se realicen antes y después de cada aplicación esterilizante.

Para poder utilizar un ensayo de integridad no destructivo durante el proceso, se desarrollaron ensayos físicos que se correlacionan con el ensayo de reto bacteriano. Una especificación del ensayo físico se correlaciona directamente con el ensayo de reto bacteriano. Una vez que se ha establecido esta correlación, se determina que un cartucho que pase el ensayo físico es un filtro esterilizante íntegro.

Ensayo de punto de burbuja

El ensayo de punto de burbuja es posiblemente el ensayo de integridad no destructivo que se usa con más frecuencia. Se basa en el hecho de que los líquidos se retienen en los poros del filtro por tensión superficial y fuerzas capilares. La presión mínima necesaria para desalojar el líquido de los poros es inversamente proporcional al diámetro del poro (ver fórmula).

P = presión de punto de burbuja
d = diámetro de poro
k = factor de correlación de forma
cos Θ = ángulo de contacto líquido-sólido
Σ = tensión superficial

Integrity Testers

Procedimiento del punto de burbuja

1. Humedecer el filtro con el líquido apropiado, habitualmente agua para las membranas hidrófilas y una mezcla de alcohol y agua para las membranas hidrófobas.

2. Presurizar el sistema hasta alrededor del 80% de la presión de punto de burbuja que se indica en la información técnica del fabricante.

3. Aumentar lentamente la presión hasta que se observe un burbujeo continuo en la salida del filtro.

4. Un valor de punto de burbuja inferior a la especificación indica una de las siguientes causas:
- Líquido con una tensión superficial diferente a la del líquido recomendado
- Filtro íntegro, pero con un tamaño de poro equivocado
- Temperatura alta
- Membrana no humectada suficientemente
- Falta de integridad en la membrana o juntas

Ensayo de difusión

A presiones diferenciales por debajo del punto de burbuja, las moléculas de gas migran a través de los poros llenos de agua de una membrana humectada, siguiendo la Ley de Difusión de Fick. El caudal de difusión de un gas a través de un filtro es proporcional a la presión diferencial y a la superficie total del filtro. Para determinar la integridad del filtro, se mide el gas que difunde a través de la membrana aplicando una presión de aproximadamente el 80% del punto de burbuja. El caudal difusivo es muy bajo en los filtros de áreas pequeñas, pero es significativo en filtros de gran superficie. Se han establecido especificaciones de máxima difusión aceptable para cada membrana y dispositivo, y se utilizan para predecir los resultados de la prueba de retención bacteriana.

Procedimiento para el ensayo de difusión

1. Humedecer bien el filtro con el líquido de prueba apropiado, normalmente agua para las membranas hidrófilas y una mezcla de alcohol y agua para las membranas hidrófobas.

2. Aumentar la presión lentamente a la entrada del filtro hasta alcanzar la presión de ensayo recomendada por el fabricante, habitualmente 80% del punto de burbuja mínimo.

3. Dejar que el sistema se equilibre.

4. Medir en la salida el caudal de gas durante un minuto con una probeta invertida o un caudalímetro.

5. Un caudal de difusión más alto que el especificado indicaría:
- Tamaño de poro equivocado
- Temperatura diferente a la ambiental
- Membrana no humectada suficientemente
- Falta de integridad en la membrana o juntas
- Líquido y/o gas de ensayo diferentes de los recomendados
- Tiempo de estabilización inadecuado

Ensayo de retención de la presión

El ensayo de retención de presión, también conocido como ensayo de caída de presión, es una variante del ensayo de difusión. En este ensayo se usa un manómetro para monitorizar los cambios de presión de entrada debidos a la difusión de gas a través del filtro. Ya que no se necesita medir el caudal de gas a la salida del filtro, se elimina cualquier riesgo de esterilidad.

El valor de retención de la presión depende del caudal de difusión y del volumen antes del filtro. Puede calcularse utilizando la ecuación:

Donde:
D = Velocidad de difusión (ml/min)
T = Tiempo (minutos)
Pa = Presión atmosférica (1 Atm o 14,7 psi)
Vh = Volumen de entrada del aparato (ml)
ΔP = Caída de presión (bar o psi)