Perxido de hidrognio como agente despirogenizantede componentes para produtos mdico-hospitalares

Hydrogen peroxide as depyrogenation agent for medicaldevices components

Terezinha de Jesus A. PintoDepartamento de Farmcia da Faculdade de Cincias Farmacuticas

da Universidade de So Paulo - Brasil.

A atual busca de solventes alternativos aos fluorados, frente ao problema de depleo de oznio da estratosfera,obriga a desenvolvimentos de processos aplicveis fabricao de produtos mdico-hospitalares. Frente ao desafio,e considerando a gua estar sendo opo de escolha de outros segmentos industriais, preocupa a rpida proliferaomicrobiana na mesma, tornando-a fonte potencial de endotoxinas. Tal risco incompatibiliza-se por exemplo, com aproduo de itens destinados ao emprego em procedimentos cirrgicos da rea cardiovascular. Desta forma foiralizada pesquisa com o objetivo de investigar possibilidade de emprego da gua como agente de limpeza decomponentes para tais produtos, desde que incorporada de perxido de hidrognio. Trabalhou-se inoculando guae solues de perxido com nveis de 0,1, 0,25, 0,5 e 1,0 UE/ml; obteve-se a confirmao de efetividade de ao aconcentrao de 5% de perxido de hidrognio, atravs de determinao analtica pelo mtodo "in vitro". Investigou-se, em peas injetadas em policarbonato, destinadas a fabricao de oxigenadores e reservatrios sangneos,inoculadas com endotoxina, a efetividade no uso do perxido. Os resultados permitem concluir pela possibilidade desucesso do processo proposto, seja pelo aspecto biolgico ou pela remoo de sujidades.

Perxido de hidrognio. Endotoxinas. Pirognios. Contaminao de equipamentos, preveno & controle.

Introduo

Assim como na indstria eletrnica, naquelade artigos mdico-hospitalares, empregando es-sencialmente matria-prima polimrica, conside-ra-se essencial a lavagem dos componentesinjetados, anteriormente montagem dos mesmosem ambientes limpos.

O solvente ideal para tal lavagem tem sido oclorofluorcarbono, particularmente o freon 12. Istodevido s caractersticas fsico-qumicas, princi-palmente pela sua inrcia qumica frente ao mate-rial polimrico alm de atoxicidade. Entretanto,frente ao impacto causado pelo conhecimento dadepleo de oznio na estratosfera e ao visar obe-dincia ao protocolo de Montreal se buscam alter-nativas, ainda que menos eficientes no aspectotcnico. Um substituinte bem sucedido, encontradopela indstria eletrnica, foi a gua.

Na rea mdico-hospitalar, o desafio existeparticularmente envolvendo produtos destinados rea cardiopulmonar como o oxigenador sang-neo. Este por apresentar, no geral, grande dimen-so e seu uso representar elevado risco ao pacien-te5,8, impe preocupao adicional quela rea. Ademanda de grande volume de gua destilada paraenxage das peas induz ao seu armazenamento,o que acarreta a preocupao quanto contamina-o pirognica1,15. Tambm a permanncia degotculas de gua aderidas ao componente at suasecagem completa pode comprometer a qualidadedo produto com a mesma questo. A proliferaode bactrias gram-negativas na gua destiladaorigina elevada carga de endotoxinas, respon-svel pela pirogenicidade15. Ainda, o cartertermolbil dos componentes em questo afasta aaplicao dos mtodos convencionais de destrui-o das endotoxinas4,9. Deve-se buscar outros

Separatas/Reprints: T. de J. A. Pinto - Caixa Postal 30786 -05340-901 - So Paulo, SP - Brasil.Edio subvencionada pela FAPESP. Processo 94/0500-0.Recebido em 20.7.1994. Aprovado em 19.12.1994.

recursos para sua remoo ou inativao. Aperspectiva de inativao de endotoxinas porperxido de hidrognio motivou o presente estu-do, levando em considerao o processo oxidativosem permanncia do prprio agente oxidante.

Material e Mtodo

Material

Foi empregado como substrato polimricoo policarbonato, que submetido ao processo demoldagem por injeo permite testar 2 tipos depeas: o primeiro (A) de conformao geomtri-ca correspondente ao cilindro do OxigenadorSangneo, com rea total de 1.188 cm2 , osegundo (B), de conformao parcialmente ci-lndrica terminando em calota esfrica, com reatotal de l. 164 cm2, sendo componente emprega-do na fabricao de Reservatrio de Cardiotomia.A amostragem foi de 27 unidades de cada tipo.

A endotoxina de Escherichia coli 055:135foi adquirida no comrcio local sob formaliofilizada, e quando reconstituda em 5,0 ml degua apirognica apresentava o teor de 2 ng/ml. Oreagente para deteco de endotoxinas na formaliofilizada, com sensibilidade igual a 0,06 UE/ml,foi adquirido do mesmo fornecedor daquela. Operxido de hidrognio, P.A, a 32% (v/v) serviucomo agente oxidante.

Mtodo

Mtodo de Contaminao por Endotoxinas

Assepticamente, as peas de ambos tipos,comprovadamente apirognicas, foram contami-nadas atravs de l ml de gua destilada contendoquantidades conhecidas de endotoxinas, cujaalquota foi espalhada na superfcie interna. As-sim, 15 unidades, tanto de A como B, receberam2,0 UE por pea, enquanto 1,0, 0,5 e 0,25 UEforam aplicadas para rplica de 3 peas, igual-mente para ambos tipos. As peas contaminadasforam mantidas em capelas de fluxo laminar atsecagem completa da gua destilada.

Processamento Oxidativo das AmostrasContaminadas

Doze das 15 unidades, tanto do tipo A comodo B, contaminadas com 2,0 UE foram lavadascom soluo aquosa de detergente Vetec, a 3% v/v,mantendo-as imersas durante 5 minutos em 8

litros contidos em cuba plstica.O tratamento subseqente foi a imerso de

cada rplica de 3 peas, de ambos tipos durante 5min, em 8 litros de soluo aquosa de perxido dehidrognio nas concentraes de 1,0, 2,0 e 5,0%(v/v). A repetio seqencial do banho em 3outras cubas foi em idnticas condies, respei-tando o mesmo tratamento oxidativo, completan-do 4 banhos em srie, para cada concentrao deperxido de hidrognio.

Comprovao de Interao entre Perxido deHidrognio e Endotoxina

Cinqenta ml de perxido de hidrognio a1,0, 2,0 e 5,0% foram contaminados comendotoxina a fim de obter 0,10, 0,25, 0,50 e 1,00UE/mL e estas misturas foram mantidas a tempe-ratura de 22 +/- 2 C durante 2 horas e submetidas reao de gelificao, em comparao soluoaquosa de endotoxina padro.

Avaliao das Amostras aps Tratamento comPerxido de Hidrognio

A superfcie interna das peas foi submetidaao processo extrativo da endotoxina atravs decontato de 10 ml de gua destilada livre deendotoxinas, com agitao manual durante 15min. Cada extrato foi analisado quanto reaopositiva ou negativa de gelificao.

Validao do Processo Extrativo

As amostras contaminadas com diferentesquantidades de endotoxina e que no foram trata-das com detergente e gua oxigenada foram igual-mente extradas com gua destilada e submetidas reao de gelificao.

Reao de Gelificao

O procedimento analtico foi segundo USPXXII, usando reagente LAL17; considerou-se comocontrole positivo a concentrao de 0,125 UE/ml.

Influncia da Lavagem das Peas com Detergente

De cada tipo de peas, separadas em funodo tratamento ou no com detergente, foram reu-nidos 40 ml a partir dos extratos de 12 e 9unidades, respectivamente, independente do teorcontaminante de endotoxinas. Estas alquotasforam filtradas pela membrana celulsica de 0,45

mm e 55 mm de dimetro e observadas em mi-croscpio ptico (400x) quanto presena departculas ou pontos translcidos.

Resultados

Os resultados obtidos para confirmao dacapacidade inativante do perxido de hidrognioesto descritos na Tabela 1.

Dados das Tabelas 2 e 3 mostram resultadosde presena de endotoxinas em peas do tipo A eB, apenas inoculadas (Tabela 2) e submetidas atratamento aps inoculao (Tabela 3). A Tabela4 expressa os resultados quanto a presena desujidades, em extratos obtidos de peas submeti-das ou no ao procedimento de lavagem proposto.

Discusso

Entre as vrias e possveis fontes deendotoxinas, particularmente envolvendo proce-dimentos cirrgicos cardacos, esto os compo-nentes de circulao extracorprea, solues deinfuso, material cirrgico e auto-contaminaopor bactrias gram-negativas do trato intestinal13.

Atendo-se particularmente aos componentesde circulao extracorprea contemplados peloscomponentes polimricos de escolha para o pre-sente trabalho, deve-se salientar a afinidade entreendotoxinas e material plstico, relatada por Sawadae col.14, embora discordante dos dados obtidos porRoslansky e col.12 para polipropileno e poliestireno.Associando ao conhecimento expresso por Nilssone col.11, que enfatizam a importncia da anlise deendotoxinas ligadas superfcie polimrica, queainda assim induzem a reaes de ativao docomplemento, justifica ateno particular a estesegmento, buscando a garantia na liberao destescorrelatos livres da presena de endotoxinas.

O perxido de hidrognio foi h muitos anosconsiderado efetivo na destruio de endotoxinas,dependendo de concentrao, tempo de contato etemperatura2,10,16, embora sem elucidao com-pleta do mecanismo da reao3,6,7. Na aplicaoproposta inexistem riscos de incompatibilidade,sendo resduo nico a umidade, eliminada quan-do da secagem final dos componentes. A presenteproposta no de eliminao de altos teores deendotoxina contaminante de material reciclado,e sim prevenir que nveis reduzidos envolvidosno ciclo produtivo permaneam nos produtosoferecendo risco ao paciente.

Pelos dados da Tabela l pode-se dizer quea inativao da endotoxina total frente a 5% deperxido de hidrognio; entretanto, mesmo a2% nveis da ordem de 0,5 UE/ml apresentamresposta negativa gelificao com parmetroanaltico correspondente a inverso dos tubos de180, fato comprovado com 0,1 UE/ml do pa-dro. Neste ensaio foi testada a concentrao de

at l ,0 UE/ml, apesar de nveis de "pyroburden"esperados em processo industrial no ultrapas-sar tal ordem.

Quanto tcnica extrativa de endotoxinasinoculadas s amostras houve, evidentemente,preocupao para este fato, uma vez que dife-rentes autores salientam sobre a afinidade entresuperfcie polimrica e molcula de LPS. Aolado disto, a conformao e dimenso das amos-tras em questo acarretaram limitaes de or-dem mecnica, o que provocou freqncia deresposta positiva de 7/12 (Tabela 2). Assim,seguramente a resposta positiva para gelificaocom inverso dos tubos est significandoextrao de endotoxinas igual ou maior que0,125 UE/ml.

Quando se procura relacionar estaconstatao com os dados da Tabela 3, em quepeas contendo 2,0 UE foram submetidas

extrao aps a interao com perxido dehidrognio, a 3 diferentes concentraes, pode-sedizer que a 5% a situao equivalente no mxi-mo condio de 0,5 UE/pea da Tabela 2, ouseja, 0,05 UE/ml.

Outro aspecto de qualidade destes produ-tos com vistas segurana do paciente dizrespeito s partculas, de um modo geral, assimcomo presena de material graxo resultante doprocesso de moldagem. Quando se efetuou acomparao entre os 2 grupos, os extratos fil-trados aps o tratamento com tensoativo apre-sentaram nvel inferior em relao a estescontaminantes (Tabela 4).

Diante destes dados restaram detalhamentospara adaptao industrial do processo na linha deproduo de equipamento mdico-hospitalares,particularmente para a rea cardiovascular.

Concluses

possvel a substituio de solventesclorofluorados por aquosos na lavagem de com-ponentes destinados a emprego na rea mdico-hospitalar. Para tanto, monitorao da carga ini-cial e final de endotoxina, assim como aspectosfsicos devem ser controlados.

O perxido de hidrognio mostra-se efetivona reduo de teores de endotoxina de Escherichiacoli em solues aquosas.

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Abstract

The current search for alternative solvents to fluorina ted products, in face of the depletion of ozone in the stratospherecalls for the development of alternative processes applicable to the manufacture of medical devices. In view of thechallenge and as water is serving particularly as the choice for other industrial segments, the fast macrobial proliferationin it is of concern, as it is a potencial source of endotoxins. Such a risk is inconsistent with the production of itemsdesigned for example, for use in surgical procedures in the cardio-vascular field. Thus research was undertaken forthe purpose of investigating the possibility of using water as a cleansing agent for components for such products,providing that hydrogen peroxide is added. The work was carried out by inoculating water and peroxide at levels of 0. 1,0.25, 0.5 e 1.0 UE/ml. The confimation was obtained as to the active effectiveness at a 5% concentration of hydrogenperoxide by means of analytical determination using the "in vitro" method. The effectiveness of the use of peroxide wasinvestigated on polycarbonate injected parts designed for the manufacture of oxigenators and blood reservoirs andcontainated with endotoxins. The findings permit one to draw a favorable conclusion regarding the adequacy of theproposed process both biologically as well as regards the removal of impurities.

Hydrogen peroxide. Endotoxins. Pyrogens. Equipment contamination, prevention & control.