Стерилизация лекарственных средств в зависимости от их природы, формы, лабильности к химическим и физическим факторам

Стерилизация лекарственных средств и вспомогательных материалов имеет важное практическое значение для обеспечения асептики.

Стерилизация — полное уничтожение в том или ином объекте живых микроорганизмов и их спор.

Создание условий асептики необходимо и в случае изготовления лекарственных форм для инъекций и для нестерильных лекарственных форм, при этом стерилизация рассматривается как неотъемлемый этап технологического процесса.

Проблема выбора вида и режима стерилизации лекарственных форм основывается, с одной стороны, на многообразии видов микроорганизмов и их высокой жизнеспособности, с другой — невозможностью проведения термической стерилизации из-за термолабильности многих лекарственных веществ и форм или невозможности использования других методов стерилизации. При применении любого метода стерилизации преследуется цель сохранения структуры и свойств лекарственных форм при полном освобождении их от микроорганизмов.

При этом данный метод должен быть удобным для применения в аптечных условиях (в аптеках лечебно-профилактических учреждений, например, 60−80% рецептуры составляют стерильные растворы).

Существуют различные способы стерилизации лекарственных средств и вспомогательных материалов:

• 1. физические, основанные на действии высокой температуры, ультрафиолетовых лучей, токов высокой частоты, ионизирующих излучений, вызывающих гибель микроорганизмов;
• 2. механические, заключающиеся в отделении микробов фильтрованием жидкостей через микропористые фильтры, задерживающие микробы в своих порах;
• 3. химические, основанные на бактерицидности различных химических веществ.

Основные методы стерилизации, используемые в технологии лекарственных форм:

• 1. Термическая стерилизация.
• 2. Стерилизация фильтрованием.
• 3. Стерилизация ультрафиолетовой радиацией.
• 4. Радиационная стерилизация.
• 5. Химическая стерилизация.

Строгое соблюдение режимов стерилизации обеспечивает надежность используемого метода.

Термическая стерилизация. Тепловые процессы широко используются для увеличения скорости приготовления ряда лекарственных средств и скорости растворения и смешивания жидкостей. Кроме того, тепловые процессы используются для стерилизации, в частности, инъекционных растворов. При приготовлении инъекционных растворов стерилизации подвергают посуду, вспомогательные материалы, исходные продукты и готовый раствор. В аптечной практике для стерилизации посуды и лекарств пользуются исключительно способами, основанными на воздействии высоких температур, — тепловой обработкой. Использование высокой температуры основано на необратимой коагуляции протоплазмы, пирогенетическом (температурном) ее разрушении и на повреждении ферментных систем в микробной клетке. Температура и длительность нагревания различны для различных видов микрофлоры. Большинство микроорганизмов погибает при температуре 60 °C, но их споры выдерживают и значительно более высокую температуру. Текучий пар и кипящая вода убивают микроорганизмы значительно быстрее, но многие споры и в этих условиях сохраняются в течение нескольких часов (особенно в вязкой среде). Чистый водяной пар действует сильнее, чем в смеси с воздухом. Пар под давлением (при температуре выше 100 °С) убивает все микроорганизмы очень быстро. Сухой горячий воздух убивает бактерии и их споры при более высокой температуре по сравнению с водяным паром. Выбирая метод стерилизации, стремятся к полной ликвидации микрофлоры и спор, сохраняя в то же время неизменность лекарственного вещества. В фармацевтической практике применяются следующие методы.

Фильтрование через мелкопористые фильтры — механический способ избавления растворов от нерастворимых образований с малым поперечником частиц, каковыми могут считаться микробные клетки и споры. Этот метод стерилизации используется для стерилизации термолабильных растворов. Материалом для изготовления фильтров при этом являются такие материалы, как неглазурованный фарфор (керамика), стекло, асбест, пленки, пропитанные коллодием, и другой пористый материал.

В данное время используются фильтры различных конструкций, глубинные и мембранные (размеры их пор не превышают 0,3 мкм).

Фарфоровые фильтры перед применением должны быть простерилизованы термическим способом.

Продолжительность фильтрования должна составлять не более 8 ч.

Недостатками фильтрования через фарфоровые свечи является, во-первых, значительная длительность процесса, во-вторых, потеря части раствора в порах толстого фильтра при трудоемкости процесса очистки фильтров.

Стеклянные микропористые фильтры чаще, чем другие мелкопористые фильтры, употребляются в аптечном производстве.

В стеклянных сосудах закрепляются фильтры, имеющие вид дисков или пластинок (изготовленных из зерен стекла с диаметром до 2 мкм). Для фильтрования при помощи вакуума удачной моделью являются стеклянные бактериологические фильтры-воронки, впаянные в колокол. В боковой поверхности колокола имеется трубка, посредством которой создаются условия вакуума. Фильтруемые растворы пропускаются через стеклянные пластины с диаметром пор 0,7−1,5 мкм (фильтр-воронку). Далее стерильный фильтрат поступает в склянку, расположенную внутри колокола под фильтром-воронкой. Перед применением фильтры-воронки стерилизуют паром при избыточном давлении при температуре 120 °C в течение 20 мин или воздушным методом при температуре 180 °C в течение 1 ч.

После использования фильтрационные пластины промываются струей дистиллированной воды. Если с поверхности пластин требуется удалить не только механические частицы, то проводят химическую очистку: пластины на 10−12 ч погружают в смесь равных частей 2%-ного раствора натрия или калия нитрата и перхлората в концентрированной кислоте серной, подогретой до температуры 100 °C (образовавшиеся продукты реакции растворимы в воде и не адсорбируются фильтром). По возможности для каждого раствора применяют отдельный фильтр. При длительном сроке эксплуатации керамических и фарфоровых фильтров существует угроза образования микротрещин, прорастания микроорганизмов, а качество стерилизации оказывается ненадежным.

Для стерилизации инъекционных растворов бумажно-асбестовые фильтры не рекомендуются, так как введение волокон в составе инъекции может повлечь патологические реакции со стороны организма человека.

Для стерилизации инъекционных растворов наиболее подходящими являются микропористые мембранные фильтры. Механизм задержания микробных клеток — ситовый. Размер пор этих фильтров постоянен. Изготавливаются мембранные фильтры из полимерных материалов в виде тонких пластин толщиной 100−150 мкм. При стерилизации больших объемов растворов принято использовать одновременно два типа фильтров, различающихся между собой диаметром пор. Сначала стерилизуемый раствор пропускают через более крупные поры предфильтра, а затем через фильтр со средним диаметром пор — около 0,3 мкм.

Установки для стерилизующего фильтрования состоят из следующих элементов:

• 1. фильтродержателя;
• 2. фильтрующей среды.

Фильтродержатели бывают в основном пластинчатые (круглые или прямоугольные) и в виде патронов с одним или несколькими трубчатыми фильтрами.

Непосредственно перед фильтрованием проводят стерилизацию фильтра в держателе и емкости для сбора фильтрата насыщенным водным паром при температуре 120 °C или горячим воздухом при температуре 180 °C.

Стерилизация фильтрованием очень удобна и экономически выгодна для использования в аптечных условиях (например, для стерилизации глазных капель (особенно с витаминами), которые готовят в аптеках в большом количестве). Другим преимуществом по сравнению с методами термической стерилизации является возможность стерилизации термолабильных веществ. Таким образом, стерилизация фильтрованиемперспективный метод стерилизации инъекционных растворов, глазных капель, жидких лекарственных форм для новорожденных и детей до 1 года.

Ультрафиолетовая радиация используется для обеззараживания воздуха, воды и многих других объектов в различных отраслях народного хозяйства. Применение данного вида обеззараживания в аптечных условиях приобрело большое практическое значение благодаря тому, что имеет множество преимуществ перед другими способами обеззараживания. Ультрафиолетовая радиация — очень мощный стерилизующий фактор, убивающий вегетативные и споровые формы микроорганизмов, при этом исключающий вероятность адсорбирования лекарственными веществами резких запахов (как это часто бывает при использовании дезинфицирующих средств).

Для создания условий асептики и стерилизации объектов метод стерилизации ультрафиолетовой радиацией часто применяется в аптеках и производственных помещениях.

Ультрафиолетовая радиация — невидимая коротковолновая часть солнечного света с длиной волны менее 300 нм. Воздействие на протоплазму микробной клетки приводит к фотохимическому нарушению ферментных систем, образованию ядовитых пероксидов и фотодимеризации тиаминов.

Бактерицидное воздействие ультрафиолетовой радиацией зависит от ряда факторов:

• 1. длины волны излучателя;
• 2. дозы излучения;
• 3. вида микроорганизмов;
• 4. запыленности и влажности среды.

Лучи с длиной волны 254−257 нм обладают наиболее высокой бактерицидной активностью. Воздействие излучения на микробные клетки вызывает в них следующие стадийные изменения: стадию стимуляции, стадию угнетения и стадию гибели. Разная доза излучения требуется для гибели вегетативных клеток и для споровых форм (для спор доза выше в среднем в 10 раз).

Но следует отметить, что ультрафиолетовая радиация создает условия для протекания специфических химических реакций в молекулах лекарственных веществ (фотосенсибилизации, фотораспада, фотоперегруппировки). Например, к веществам, не поглощающим излучение в области 254 нм, относят магния сульфат, калия, кальция и натрия хлориды, натрия цитрат, а папаверина гидрохлорид, анальгин, новокаин, апоморфин являются веществами, в которых воздействие радиации вызывает фотохимические реакции. Суть данных процессов полностью не объяснена, поэтому все лекарственные вещества, находящиеся в помещениях, обеззараживаемых ультрафиолетовой радиацией, хранят в таре, не пропускающей ультрафиолетовые лучи (из полистирола, стекла, окрашенного полиэтилена). Также при стерилизации данным способом требуется соблюдение определенных правил техники безопасности. В первую очередь это касается защиты глаз и кожных покровов. Смотреть на включенную лампу категорически запрещено, а кожу рук при работе защищают 2%-ным раствором или 2%-ной мазью новокаина или кислоты парааминобензойной, помещение систематически проветривают (при ультрафиолетовом излучении образуются озон и окислы азота).

Стерилизация дистиллированной воды ультрафиолетовой радиацией имеет важное значение при изготовлении нестерильных лекарственных форм, так как позволяет поддерживать условия асептики и при этом в воде не накапливаются пероксидные соединения, а некоторые пирогенные вещества инактивируются. Для стерилизации воды используются источники ультрафиолетовой радиации непогруженного и погруженного типа. При использовании первого водопровод в местах облучения изготавливается из кварцевого стекла (кварц, в отличие от стекла, пропускает ультрафиолетовые лучи). А при использовании второго, аппарат, покрытый кожухом из кварцевого стекла, помещен в толщу проточной воды. Чтобы снизить стоимость данного оборудования предпринимаются попытки заменить кварцевые детали полиэтиленовыми.

Ультрафиолетовая радиация удобна для стерилизации вспомогательного материала, аптечного инвентаря, а также поступающих в аптеку бумаг и рецептов, что является одним из условий поддержания асептических условий. Но пока не будут досконально исследованы и объяснены причины фотохимических реакций, протекающих в лекарственных веществах под действием ультрафиолетовых излучений, применение этого метода стерилизации будет оставаться на незаслуженно низком уровне.

Радиационная стерилизация используется главным образом для стерилизации термочувствительных материалов и продуктов. Многие лекарственные средства и некоторые упаковочные материалы чувствительны к ионизирующему излучению. В связи с этим данный метод допускается только в случаях, когда экспериментально подтверждено отсутствие его вредного влияния на продукт. Как правило, облучение ультрафиолетовым излучением не является приемлемым методом стерилизации. Во время процесса стерилизации должна измеряться поглощенная доза ионизирующего излучения. Для этого должны использоваться дозиметры, показания которых не зависят от применяемой мощности дозы, которые дают количественное значение поглощенной дозы непосредственно в продукции. Для каждой загрузки в стерилизуемой продукции должно находиться достаточное количество дозиметров, расположенных достаточно близко друг от друга так, чтобы в облучаемой зоне всегда находился дозиметр. Полимерные дозиметры можно применять только в течение установленного срока действия калибровки. Оптическая плотность этих дозиметров должна быть измерена в течение короткого времени после облучения.

В качестве средства дополнительного контроля могут использоваться биологические индикаторы. Методики аттестации (валидации) должны гарантировать учет возможных изменений плотности укладки стерилизуемой продукции. При проведении процесса не должно допускаться смешивания облученной и необлученной продукции. На каждой упаковке следует использовать чувствительные к излучению цветовые индикаторы для того, чтобы различить прошедшие и не прошедшие облучение упаковки.

Суммарная поглощенная доза излучения должна набираться в течение времени, отведенного на процесс стерилизации.

При химическом методе стерилизации уничтожение микроорганизмов и их спор достигают с помощью некоторых химических веществ (антисептиков). Многие микроорганизмы обладают высокой специфической чувствительностью к различным химическим веществам. Положительной стороной химического метода стерилизации является то, что лекарственная форма не подвергается термическому воздействию. Вместе с тем химический метод стерилизации позволяет сохранять стерильность раствора при неоднократном открывании сосуда. Поэтому данный метод представляет интерес для стерилизации растворов, содержащих лекарственные вещества, изменяющиеся при воздействии высокой температуры.

Вещества, которые могут применяться для стерилизации химическим методом, должны удовлетворять следующим требованиям: обладать бактерицидным действием, проявляющимся уже в очень низких концентрациях, быть химически инертными и совместимыми с другими компонентами раствора, не токсичными и не раздражающими ткани. В качестве антисептиков находят применение: фенол, трикрезол, хинозол, нипагин, нипазол, хлорэтон, меркурофен и цефирол. В литературе имеются также сообщения о применении для этой цели хлоркрезола, хлорбутола, фенилмеркурнитрата, соединений четвертичного аммония (бензалконий, цетримид) и некоторых других веществ.

Выбор метода стерилизации зависит рт материала, подлежащего стерилизации и, в частности, от физико-химических свойств ингредиентов, входящих в лекарственную форму. При этом надлежит учитывать устойчивость к высокой температуре стерилизуемого материала и иметь уверенность в том, что материал во всей своей массе окажется стерильным.

Для различных медикаментов, предметов или лекарственных форм предусмотрены соответствующие методы их стерилизации.

Стерилизация лекарства, приготовленного без соблюдения асептики, не освобождает его от мертвых микробных тел и от выделенных ими токсинов, которые при инъекции лекарства могут иногда вызвать повышение температуры у больного и другие побочные явления. Вместе с тем одно асептическое приготовление лекарства без стерилизации не гарантирует достижения полной его стерильности. Поэтому одним асептическим приготовлением ограничиваются только в тех случаях, когда лекарство для инъекции не выдерживает высокой температуры, а также при приготовлении глазных капель и примочек, глазных мазей, лекарств, содержащих антибиотики, присыпок для ран и некоторых других лекарств.

При асептическом приготовлении предварительно все предметы, приходящие в соприкосновение с приготовляемым лекарством, по возможности стерилизуют в завернутом виде. Растворитель, основу для мази, приборы и инструменты (весочки, шпатели и т. д.), посуду стерилизуют отдельно.

Взвешивание лекарственных веществ, их растворение в стерильном растворителе или смешивание со стерильной основой, помещение лекарства в стерильную тару, а также все другие операции производят с соблюдением высокой чистоты и условий, предохраняющих приготовляемое лекарство от попадания в него микрофлоры.