El futuro de las pruebas de contaminación microbiana: rápidas y en tiempo real

Cómo las empresas farmacéuticas garantizan la seguridad del agua y combaten la carga biológica con el monitoreo en línea

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18 Apr, 2025

Areen Kalantari, Thornton

En el ámbito de la fabricación farmacéutica, la pureza del agua es primordial. La contaminación microbiana, o carga biológica, representa una amenaza significativa tanto para la salud del consumidor como para la reputación de las empresas farmacéuticas. Los métodos tradicionales de pruebas microbianas suelen llevar mucho tiempo, son propensos a errores y requieren mucha mano de obra. La aparición de los analizadores microbianos en tiempo real ofrece una solución prometedora a estos desafíos, revolucionando la forma en que los fabricantes farmacéuticos abordan el control de la carga biológica.

Pruebas de agua Fabricación farmacéutica

La contaminación microbiana, también conocida como carga biológica en el contexto de las aguas farmacéuticas, se refiere al número y los tipos de microorganismos viables presentes en una muestra de agua, incluidas bacterias y hongos. Esta contaminación es motivo de gran preocupación para las empresas farmacéuticas, ya que la contaminación microbiana puede comprometer la seguridad y la eficacia de los medicamentos. Las aguas farmacéuticas deben cumplir con estrictos estándares de pureza establecidos por los organismos reguladores, ya que sirven como un componente crítico en la fabricación de medicamentos. En consecuencia, las pruebas microbianas rigurosas son esenciales para garantizar la pureza del agua y proteger tanto la salud del paciente como la integridad de los procesos de fabricación farmacéutica.

Los peligros de la carga biológica en aguas farmacéuticas

No se pueden exagerar los riesgos asociados a la contaminación microbiana en las aguas farmacéuticas. El agua contaminada representa una amenaza directa para la salud de los consumidores, particularmente para las personas con sistemas inmunológicos comprometidos o aquellos que se someten a tratamientos críticos. Ingerir o estar expuesto a agua contaminada con microorganismos patógenos puede provocar complicaciones graves de salud, como infecciones del torrente sanguíneo, enfermedades gastrointestinales y otras afecciones potencialmente mortales.

Para muchas compañías farmacéuticas, las implicaciones de la contaminación del agua pueden ser igualmente devastadoras en términos de daño financiero y de reputación. La industria farmacéutica estima que el costo de un solo retiro puede oscilar entre cientos de miles y millones de dólares, dependiendo de la gravedad y el alcance del problema. Un incidente de este tipo puede empañar la reputación de una empresa a través de la erosión de la confianza del consumidor y la asociación negativa duradera de la marca.

En una época en la que la información se propaga rápidamente a través de las redes sociales y las plataformas en línea, la publicidad negativa puede provocar caídas sustanciales en las ventas, los precios de las acciones y la confianza de los inversores.

Para las marcas farmacéuticas, lo que está en juego es increíblemente alto: navegar por el equilibrio entre mantener la eficiencia operativa y garantizar el cumplimiento normativo con los más altos estándares de calidad del agua es imperativo para el éxito sostenible.

Métodos de prueba tradicionales para monitorear los límites microbianos

La historia de las pruebas microbianas se remonta a finales del siglo XIX, durante el floreciente campo de la microbiología. Científicos pioneros como Louis Pasteur, Julius Petri y Robert Koch sentaron las bases para comprender el papel de los microorganismos en la salud y la enfermedad. A principios del siglo XX, a medida que la industria farmacéutica comenzó a crecer y la producción de medicamentos se volvió más compleja, se hizo evidente la necesidad de métodos confiables para detectar la contaminación microbiana en los productos, incluida el agua.

Las primeras pruebas de enumeración de la carga biológica se basaron principalmente en técnicas de observación directa y cultivo. No fue hasta mediados del siglo XX que se desarrollaron métodos estandarizados para cuantificar los microorganismos en el agua, lo que llevó al establecimiento de las primeras directrices de la farmacopea. En los Estados Unidos, la Farmacopea de los Estados Unidos (USP) comenzó a describir los límites microbianos aceptables y los métodos de prueba para los productos farmacéuticos, enfatizando la importancia del control de calidad en el agua utilizada para la fabricación.

Conteo de placas

El conteo directo en placa consiste en recolectar muestras de agua, cultivarlas en un laboratorio y contar las colonias que se forman durante varios días. Si bien estas técnicas han sido una práctica estándar, tienen limitaciones significativas:

Requiere mucho tiempo: El recuento de placas es un proceso laborioso que suele requerir de 5 a 7 días para producir resultados.

Subjetivo: La numeración de las colonias puede ser subjetiva y propensa a errores humanos debido al conteo manual y las variaciones en las condiciones de incubación.

Sensibilidad y especificidad limitadas: El recuento de placas puede no ser lo suficientemente sensible como para detectar niveles bajos de contaminación. Además, el conteo de placas proporciona solo una instantánea de los niveles de contaminación en un momento específico, en lugar de una vista continua de la calidad del agua.

Filtración por membrana

La filtración por membrana se hizo popular a mediados del siglo XX, particularmente para analizar grandes volúmenes de agua. En esta técnica, las muestras de agua se pasan a través de un filtro con poros lo suficientemente pequeños como para atrapar microorganismos (normalmente de 0,45 μm de diámetro). A continuación, el filtro se coloca en un medio de cultivo y se incuba, de forma similar al método de recuento de placas. Por lo tanto, la filtración por membrana se enfrenta a inconvenientes similares:

Largo proceso: La filtración por membrana puede llevar mucho tiempo, especialmente si se analizan grandes volúmenes de agua.

Propenso a errores: El proceso requiere un manejo meticuloso y puede ser sensible a las propiedades físicas y químicas de la muestra de agua, lo que podría inhibir el crecimiento microbiano. Además, cualquier microorganismo que esté presente pero que no sea cultivable no se detectará, lo que provocará posibles lagunas en el seguimiento y un posible crecimiento excesivo de peligrosas unidades formadoras de colonias.

Si bien los métodos tradicionales para las pruebas de carga microbiana han servido como herramientas críticas durante muchos años, presentan limitaciones significativas que pueden poner en peligro la calidad del agua y, en consecuencia, la seguridad del paciente. Ambas técnicas mencionadas se basan específicamente en el recuento de unidades formadoras de colonias (UFC), lo que requiere tiempo para que los microbios se conviertan en colonias que se puedan contar físicamente. Por lo tanto, estas técnicas requieren muchos recursos, tiempo y mano de obra significativos para la recolección, el procesamiento y el análisis de muestras, y solo proporcionan una instantánea de los niveles microbianos en un momento específico. Por lo tanto, no proporcionan un monitoreo continuo de la calidad del agua. En una industria donde los eventos de contaminación pueden ocurrir rápidamente y tener consecuencias inmediatas, este retraso en la obtención de resultados puede ser particularmente problemático.

Además, no todos los microorganismos se pueden cultivar fácilmente en entornos de laboratorio, lo que significa que algunos patógenos pueden pasar desapercibidos. Esta selectividad puede llevar a una subestimación de la carga microbiana total, ya que algunos microorganismos presentes en la muestra pueden no ser capaces de crecer en el medio elegido.

Ingrese a los analizadores microbianos continuos en tiempo real, que presentan una solución moderna a los desafíos que plantean los métodos tradicionales. Estos sistemas avanzados proporcionan una detección inmediata de la contaminación microbiana, lo que permite una intervención proactiva.

La detección microbiana en tiempo real, como la que se utiliza en analizadores como el 7000RMS, se basa en dos técnicas de medición óptica establecidas: fluorescencia inducida por láser (LIF) y dispersión de Mie. Estas técnicas trabajan en conjunto para detectar y cuantificar microorganismos en aguas de alta pureza como las que se utilizan en la producción farmacéutica.

Así es como funciona el proceso:

La fluorescencia inducida por láser (LIF) ocupa un lugar central al aprovechar la fluorescencia natural de los metabolitos microbianos, como el NADH y la riboflavina. Cuando el láser de 405 nm del analizador ilumina el agua que fluye a través de él, estos metabolitos absorben la luz y entran en un estado excitado. A medida que vuelven a su estado original, liberan energía en forma de luz fluorescente, que luego es capturada por un fotodiodo en el 7000RMS.

La dispersión de Mie complementa este proceso midiendo cómo la luz interactúa con los propios microorganismos. A medida que la luz láser pasa a través del agua, los microorganismos presentes dispersan la luz. Un detector registra cómo se dispersa la luz, revelando información crítica sobre el tamaño y la cantidad de las partículas. El 7000RMS sintetiza los datos de los detectores de fluorescencia y dispersión. Cuando ambas señales se alinean según criterios específicos, el analizador identifica un solo microorganismo como una unidad autofluorescente (AFU). Los resultados se muestran en vivo en una interfaz de pantalla táctil fácil de usar, que proporciona información clara e inmediata sobre la calidad del agua.

En un nivel básico, el conteo de AFU es como tomar instantáneamente una foto vibrante y detallada, mientras que el conteo de CFU es como esperar a que se renderice un boceto básico y hueco. Esta capacidad en tiempo real es vital para las industrias farmacéuticas, donde la detección rápida de la contaminación es crucial.

Además, AFU permite un método de conteo directo para numerar células individuales, a diferencia del conteo de UFC, que solo estima la población de una colonia completa. Las mediciones posteriores de AFU se pueden tomar directamente dentro del entorno del proceso, lo que reduce el riesgo de contaminación asociado con los métodos de muestreo tradicionales. Este monitoreo in situ proporciona información continua sobre la calidad del agua, ofreciendo una visión dinámica de la actividad microbiana

Beneficios de las pruebas continuas de agua

Velocidad	Continuo	Mediciones directas	Sensibilidad mejorada	Acciones inmediatas
Con resultados cada dos segundos, el monitoreo en tiempo real ofrece una detección rápida de la contaminación. Mientras que el recuento de placas puede tardar entre 5 y 7 días, el 7000RMS captura 216.000+ mediciones en el mismo período de tiempo.	A diferencia de los recuentos de placas estáticos, que proporcionan una instantánea en un solo momento, el 7000RMS analiza continuamente el flujo de agua, lo que permite la identificación proactiva de tendencias e intervenciones tempranas.	La tecnología avanzada de medición óptica cuenta los microorganismos individuales y no se basa en el crecimiento, lo que elimina las variaciones que provienen de la formación de colonias en los métodos de placas.	El 7000RMS es capaz de detectar microorganismos tan pequeños como 0,3 μm. El analizador también revela bacterias viables pero no cultivables (VBNC), microorganismos que los métodos tradicionales podrían pasar por alto.	Los datos de tendencias del 7000RMS ayudan a determinar cuándo es necesario desinfectar el sistema de agua y facilitan respuestas rápidas a la contaminación. Este enfoque proactivo permite reducir el riesgo de liberación de agua contaminada al tiempo que optimiza la frecuencia de desinfección.

Cómo el monitoreo de agua en línea apoya el cumplimiento de la industria farmacéutica

En la industria farmacéutica, el monitoreo microbiano de agua purificada, agua ultrapura y agua para inyección no es simplemente una buena práctica de control de calidad; Es un requisito reglamentario. Las normas establecidas por la Farmacopea de los Estados Unidos (USP) dictan las condiciones en las que se debe analizar la contaminación microbiana.

Por ejemplo, la USP <61> describe los requisitos para los límites microbianos, especificando los niveles aceptables de microorganismos en productos no estériles y enfatizando la importancia de la calidad del agua. USP <62> detalla métodos para detectar patógenos específicos, como E. coli, Salmonella y Pseudomonas aeruginosa, en agua esterilizada. Además, la USP <1231> sobre el agua para fines farmacéuticos de la USP ha respaldado sistemáticamente el monitoreo continuo en línea de las aguas farmacéuticas. Este enfoque garantiza que se recopilen datos históricos durante el proceso, lo que permite un control eficaz de los sistemas de agua y mantiene la producción de agua que cumple con los estándares de calidad aceptables.

El 7000RMS se alinea con USP <1223>, que fomenta la validación de métodos alternativos que demuestren ventajas en precisión y sensibilidad. También se adhiere a las directrices publicadas por la FDA y la EMA para métodos alternativos de medición microbiológica, lo que garantiza el cumplimiento de las normas reglamentarias y mejora el proceso de seguimiento.

El futuro de las pruebas de los niveles de carga biológica en el agua farmacéutica radica en la adopción de analizadores microbianos en tiempo real. Estas tecnologías avanzadas ofrecen un cambio de paradigma en la forma en que las empresas farmacéuticas pueden abordar el control de la contaminación microbiológica, lo que permite un enfoque más proactivo y basado en datos.

Al adoptar analizadores microbianos en tiempo real, las empresas farmacéuticas no solo pueden garantizar la seguridad y la calidad de sus productos, sino también demostrar su compromiso con el cumplimiento normativo.

Los avances en las pruebas microbianas, ejemplificados por el 7000RMS , garantizan que los fabricantes farmacéuticos puedan ofrecer productos seguros y eficaces, salvaguardando tanto la salud del paciente como su propia integridad operativa en un panorama normativo cada vez más exigente.

A medida que la industria continúa evolucionando, la adopción del monitoreo en tiempo real será primordial para mantener los más altos estándares de calidad del agua, reducir los riesgos para la salud del consumidor y proteger la reputación de la marca.

Monitorización microbiana en línea en tiempo real de aguas farmacéuticas

El 7000RMS™ de METTLER TOLEDO Thornton es un analizador en línea para la medición en tiempo real de la contaminación microbiana (biocarga) en el agua farmacéutica. La tecnología basada en láser permite la detección y cuantificación inmediatas de microorganismos directamente desde la muestra de agua, superando las limitaciones de los métodos basados en el crecimiento que consumen mucho tiempo.

Areen Kalantari

Especialista en el Segmento Farmacéutico Global

Areen Kalantari es licenciada en Ingeniería Biológica/Química y tiene un Máster en Administración de Empresas (MBA) en Negocios Internacionales. Tiene experiencia tanto en aplicaciones biotecnológicas como en aguas farmacéuticas. Areen ha trabajado anteriormente como gerente de productos de pH, oxígeno disuelto y CO2, trabajando con clientes farmacéuticos y biotecnológicos globales para implementar SOP efectivos y capacitar al personal para sus procesos de fermentación y cultivo celular. Areen es miembro con derecho a voto del comité de normas de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos - Equipos de Bioprocesos (ASME-BPE). Contribuye al subgrupo de Instrumentación de Procesos para ayudar a implementar estándares para las industrias farmacéutica y de bioprocesamiento, centrándose en la conductividad, el pH, el COT y otras tecnologías de proceso. En su puesto actual, apoya el mercado global de sistemas de agua farmacéuticos y los aspectos regulatorios de USP de los sistemas WFI y PW con respecto a las pruebas requeridas que se deben realizar.