جنبه های مدرن فساد میکروبی فرآورده های دارویی

جنبه های مدرن فساد میکروبی فرآورده های دارویی – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه پزشکی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

جنبه های مدرن فساد میکروبی فرآورده های دارویی

چکیده

هدف این مقاله بازبینی بعضی از داده های علمی است که به اثر برخی از عوامل محیطی (فعالیت آب، pH و دما) بر فساد میکروبی می پردازند. آلودگی فرآورده های دارویی با میکروارگانیسم ها می تواند تغییراتی در ویژگی های فیزیکی- شیمیایی و همچنین سمی شدگی این فرآورده ها ایجاد کند. تمام محتوایات مرتبط با شکل دارویی (ترکیبات فعال و اکسیپینت ها) مستعد آلودگی ها و فساد میکروبی هستند. اندازه گیری های دقیقی برای کنترل آلودگی میکروبی در فرمولاسیون فرآورده های دارویی مورد نیاز است.

کلمات کلیدی: فساد میکروبی، عوامل محیطی

جنبه های مدرن فساد میکروبی فرآورده های دارویی

مقدمه

فرآورده های دارویی غیراستریل با میزان بالای آب ممکن است با میکروارگانیسم ها آلوده شوند. میکروارگانیسم های آلوده کننده از طریق از بین بردن خواص درمانی محصول باعث فساد آن می شوند، و اگر بیماریزا باشند، سبب بروز عفونت های جدی خواهند شد [۱].

تحقیقات مدرن اقدام به شناسایی انواع مختلف میکروارگانیسم ها از مواد اولیه خام، مورد استفاده برای تولیدات دارویی، نموده اند. این ارگانیسم ها شامل گونه های Aspergillus spp و Penicillium spp هستند [۲].

پژوهشی توسط موگویلا و موامبیت [۳]، شامل انتخاب ساختاری انواع قرص ها، شربت ها، و کپسول ها از یک داروخانه بیمارستان سرپایی در تانزانیا، انجام گرفت. آنها دریافتند که عمده آلودگی های میکروبی در داروهای غیراستریل از گونه های Aspergillus ، گونه های Penicillium، کاندیدا آلبیکان ها، و گونه های Klebsiella هستند.

جدای از مسائل بهداشتی آلودگی میکروبی مواد دارویی [۴و۵]، آثار فساد در فرآورده ها، محدوده متغیری از متابولیت های سمی و شکاف های سلولی گرفته تا اصلاحات فیزیکی و شیمیایی، را شامل می شود [۶، ۷].

گزارشات متعددی منتشر شده اند که خطرات بالینی قابل استناد به داروهای آلوده شده میکروبی را توصیف می کنند [۸]. در ۱۹۶۶، بیش از ۲۰۰ نفر در سوئد پس از مصرف قرص های تیروییدی که شدیدا با Salmonella muenchen آلوده شده بود بیمار شدند[۹، ۱۰]. در دو مرکز متفاوت در سوئد به سال ۱۹۶۴ پس از خارج کردن اجسام  خارجی هشت مورد عفونت چشمی مشاهده شد. عفونت ها توسط Pseudomonas aeruginosa ایجاد شده بودند [۹]. گزارش هایی از هند، ژاپن و اندونزی نیز موکد  آلودگی میکوفلورا و میکوتاکسین های در داروهای گیاهی بوده است [۱۱، ۱۲].

جنبه های مدرن فساد میکروبی فرآورده های دارویی

آلودگی میکروبی داروها

یک ماده خام دارویی، ماده فعال یا غیرفعالی است که در تولید شکل دارویی داروها کاربرد دارد و شامل موادی می شود که با فرایندهایی از قبیل ترکیب شیمیایی، تخمیر، DNA بازپیوسته یا دیگر روش های زیست فناورانه، جداسازی/بازیابی از منابع طبیعی، یا هر ترکیبی از این فرایندها ساخته شده اند [۱۳]. آلودگی میکروبی فرآورده های دارویی ممکن است از مواد خام نشأت گرفته باشد، چنانکه میکروارگانیسم ها همواره به فرآورده منتقل می شوند [۱۴].

علاوه بر این، عوامل بسیاری در بار میکروبی حمل شده توسط فرآورده های دارویی در هر مرحله شرکت می کنند. این مورد شامل: مواد خام استفاده شده، فرایندها یا پرسنل تولید، شرایط ذخیره یا بسته بندی مواد می باشد [۱۵].

بیشتر مواد خام فرآورده های دارویی بسته به خواص غذایی و مقدار رطوبت برخی از شکل های رشد میکروبی را پشتیبانی می کنند. از این رو، پودرها یا قرص های خشک مستعد برخی از اشکال فساد یا تنزل میکروبی هستند. مشکل جدی تر آلودگی میکروبی قرص ها در جایی است که هیچ نشانه مشهودی از فساد دیده نمی شود؛ از این رو، معمولا توصیه می شود در مورد محتوای میکروبی همه داروها چه استریل باشند چه غیر استریل اطلاعات مورد نیاز کسب شود. منبع دیگری از آلودگی میکروبی، نگهدارنده ای است که برای محافظت از فرمولاسیون در برابر میکروارگانیسم ها در نظر گرفته شده است. آنها را می توان بعنوان منبع آماده ای برای تغذیه میکروبی استفاده کرد، بخصوص اگر از سطحشان کاسته شده باشد و اگر بطور طبیعی معطر باشند [۱۶].

جنبه های مدرن فساد میکروبی فرآورده های دارویی

آلودگی میکروبی قرص ها

مزیت اصلی قرص ها بعنوان شکل دارویی، این است که دوز دقیقی از ماده فعال فراهم می آورند. هر قرص باید حاوی مقدار شناخته شده ای از دارو و اکسیپینت باشد.

لاکتوز یکی از پرکاربردترین اکسیپینتها در قرص هاست. لاکتوز در اصل سفید رنگ بوده و بیشتر قرص ها زمانی که به میکروارگانیسم ها آلوده شوند یک هفته پس از دوران نهفتگی قهوه ای رنگ می شوند.

مقالات ارائه شده همچنین نشان می دهند که سایر تغییرات پس از آلودگی میکروبی شامل تَرَک در کناره ها و سخت شدن سطح قرص می شود. تغییر رنگ، نمود فیزیکیِ تغییر شیمیاییِ اجزای قرص مثل نشاسته توسط میکروارگانیسم هاست. که باعث از بین رفتن خواص بسته بندی شده و بصورت ترک هایی نمودار می شود. همچنین قرص ها همانطور که از مقادیر کم قدرت کششی شان مشاهده می شود، سه هفته پس از تلقیح نرم تر می شوند. زمان تجزیه بطور قابل ملاحظه ای با زمان پس از تلقیح با ارگانیسم های ذخیره شده افزایش می یابد. مقالات ارائه شده نشان می دهند که این اثر برای گونه های Aspergillus مهم می باشد [۲].

عوامل محیطی تاثیرگذار بر رشد میکروبی

عوامل غذایی

الزامات غذایی ساده و سازگاری متابولیک بسیاری از میکروارگانیسم های فساد پذیر شایع آنها را قادر می سازد بسیاری از اجزای فرمولاسیون را به عنوان زیرلایه برای بیوسنتز و رشد بکار گیرند. فرمولاسیونی حاوی سبزیجات خام یا فرآورده های حیوانی محیط غذایی بیشتری فراهم می کند. حتی آب کانی زدایی شده که با روش تبادل یونی تهیه شده معمولا حاوی موادغذایی کافی برای رشد برخی گونه های  Pseudomonas می باشد. بیماریزاهای حاد نیازمند عوامل رشد خاصی هستند که اغلب در فرمولاسیون های دارویی حضور ندارند و بخاطر همین تکثیر نمی شوند اما برای مدت قابل ملاحظه ای زنده و قابل سرایت باقی می مانند.

مقدار رطوبت (اکتیویته آب – a_w)

میکروارگانیسم ها برای رشد نیاز به نفوذپذیری بی درنگ آب در مقادیر قابل ملاحظه ای دارند. اکتیویته آب فرمول های آبدار را می توان با افزودن غلظت های بالای قند یا PEG یا با خشک کردن کاهش داد. قابلیت انبتشتگی لایه های غلیظ آب بعلت ذخیره شدن آب در محیط های نمناک که باعث رشد قارچی می شوند بر روی سطح فرآورده های خشک مثل قرص یا روغن فله وجود دارد.

اثر اکتیویته آب (aw) بر رشد میکروبی و تولید مواد سمی

جروایس، بنسوسان، و گراجک [۲۵] اثرات مقادیر محتوای آب و فعالیت / اکتیویته آب (aw) سلولز زیرلایه را بر رشد قارچ رشته ای Penicillium roqueforti مقایسه کردند. چهار مقدار فعالیت آب (۹۴/۰، ۹۶/۰، ۹۷/۰، ۹۹/۰) و چهار مقدار محتوای آب: ۴/۰، ۶/۰، ۸/۰، ۱ (گرم بر گرم ماده خشک) در طول آزمایش تست شدند. اثر اکتیویته آب قابل توجه است در حالیکه سطح محتوای آب بطور چشمگیری پیشرفت قارچ را کاهش نداد. اثر اکتیویته آب بر رشد تخمینی و نرخ رشد همانطور که اندازه گیری قطری نشان داد بشدت قابل توجه بود (سطح ۱/۰ %)؛ هرچند محتوای آب اثر قابل توجهی نداشت. بنابراین بخوبی معلوم شد که کاهش aw شدیدا رشد قارچ را صرف نظر از سطح محتوای آب کاهش داده است.

پتانسیل اکسایش-کاهش

رشد میکروبی در محیط از تعادل اکسایش-کاهش آن تاثیر می پذیرد، همچنانکه برای کار کردن مجاری تنفسی ش نیازمند پذیرنده الکترون نهایی سازگار است. پتانسیل اکسایش-کاهش در امولسیون های چسبناک ممکن است به علت محتوای قابل توجه اکسیژن در چربی ها و روغن ها بالا باشد.

دمای نگهداری

فساد داروها ممکن است بطور بالقوه در دمای بین ۲۰ تا ۶۰ درجه سانتیگراد رخ دهد. شربت با فرمول بازساخی و بسته های قطره چشمی چند دوزه برای نگهداری در دمای ۱۲-۸ درجه سانتیگراد ساخته شده اند، تا خطر رشد ناخواسته طی مصرف دارو کاهش یابد. آب برای تزریق باشد پس از تقطیر و قبل از بسته بندی و استریلیزاسیون در دمای ۸۰ درجه سانتیگراد نگه داشته شود تا از رشد احتمالی باکتری های گرم منفی جلوگیری شود.

اثر دما بر رشد میکروبی و تولید مواد سمی

فساد فرآورده های دارویی می تواند در دمای بین ۲۰ تا ۶۰ درجه سانتیگراد رخ دهد، اگرچه این امر در کران ها معمولا پایین است. اثر حمل و نقل و ذخیره سازی فرآورده ها در دمای محیط در نواحی استوایی یا زیر استوایی باید در این خصوص در نظر گرفته شود [۱۹ و ۲۰].

جنبه های مدرن فساد میکروبی فرآورده های دارویی

اثر دما و اکتیویته آب (aw)

روابط آبی سه ایزوله نشانگر هریک از گونه های بدقت مرتبط Aspergillus flavus، Aspergillus nomius، Aspergillus oryzae و Aspergillus parasiticus توسط پیت و میسکمبل [۲۹] در دماهای ۲۵، ۳۰ و ۳۷ درجه سانتیگراد آزمایش شد. محیط ها در محدوده وسیعی از اکتیویته آب (aw) از ۹۹۶/۰ تا ۷۵/۰ آماده شده، و توسط مخلوطی از گلوکز و فروکتوز کنترل شد. روابط آبی Aspergillus flavus، Aspergillus oryzae و Aspergillus parasiticus مشابه بودند. حداقل (aw) برای جوانه زنی و رشد هر یک از این سه گونه ها در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد ۸۲/۰ بود. Aspergillus nomius کمی کمتر xerophilic بود، با حداقل میزان (aw) 83/0 برای جوانه زنی و رشد در دمای ۲۵ و ۳۰ درجه سانتیگراد و ۸۱/۰ در ۳۷ درجه سانتیگراد. تفاوت های گزارش شده در روابط آبی بین Aspergillus flavus و Aspergillus parasiticus اثبات نشده بود. «اهلی سازی» Aspergillus oryzae تاثیری در روابط آبیش نداشت.

pH

مقادیر زیاد pH از حملات میکروبی جلوگیری می کند. در مقادیر pH بالای ۸ (مثل امولسیون های با پایه صابون) فساد به ندرت اتفاق می افتد. در فرآوردهایی با سطوح pH پایین، مثل آبمیوه ، شربت های طعم دار با pH بین ۳-۴، حمله کپک یا مخمر محتمل تر است. مخمر می تواند اسیدهای آلی را سوخت و ساز کرده و pH را بالا ببرد، امکان وقوع رشد ثانویه باکتریایی وجود دارد.

تاثیرات pH بر رشد میکروبی و تولید مواد سمی

کاترین و دیگران[۲۷] اثر pH را بر نرخ های رشد ۶۱ ایزوله متعلق به ۱۳ قارچ تاکسیژنیک مهم مشتق شده از گونه های Aspergillus، Fusarium ، Penicillium ، در محدوده pH ، ۲ تا ۱۱ در دماهای ۲۵، ۳۰ و ۳۷ درجه سانتیگراد تعیین کردند. تقریبا همه گونه های موردمطالعه قادر بودند در تمام محدوده های آزمایش شده در محیط کشت آگار آزمایشگاه رشد کنند. هرچند، در کل، گونه های Aspergillus قدرت تحمل بیشتری در pH قلیایی داشتند در حالیکه معلوم شد گونه های Penicillium در pH های اسیدی مقاوم ترند.

جوف و لیسکر [۲۸] اثر pH و نور را بر تولید آفلاتوکسین های Aspergillus flavus تعیین کردند. نتایج بخوبی نشان داد که محیط کشت Czapek، هنگامی که از ابتدا روی مقدار pH برابر ۴ تنظیم شده بود، ۲۶ تا ۸۳ برابر سم بیشتری نسبت به زمانی که از ابتدا روی pH برابر ۴/۷ تنظیم شده بود، تولید کرد. هرچند اثر نور جالب توجه تر بود. داده ها نشان داد که نور برای تشکیل آفلاتوکسین زیان آورتر بود، زیرا در عدم حضور نور تولید سم پنج برابر بیشتر شد (از ۳۵,۰۰۰ به pg/g 178,000).

آثار ترکیبی اکتیویته آب (aw)، pH و عامل ضدمیکروبی بر رشد میکروبی

آثار ترکیبی اکتیویته آب (۹۹/۰ یا ۹۵/۰)، pH (5/4 یا ۵/۳) و عامل ضد میکروبی (پتاسیم سوربات، سدیم بنزوئات، سدیم بیسولفات، کارواکرل، سیترال، لوژنول، تیمول، یا وانیل)، غلظت (۰، ۱۰۰، ۲۰۰، تا بالای ۱۸۰۰ ppm) بر رشد Aspergillus flavus توسط لوپز-مالو و دیگران در آگار دکستروز سیب زمینی (PDA) ارزیابی شد [۳۷]. زمان جوانه زنی هاگ کپک و نرخ های رشد شعاعی (RGR) بطور چشمگیری (p<0.05) از متغیرها تاثیر می پذیرفتند. برای غلظت های یکسان ضد میکروبی، کاهش pH یا aw اثرات مهمی داشته و RGR را کاهش داده و زمان جوانه زنی را به تاخیر می اندازد. بسته به aw و pH، افزایش غلظت ضد میکروبی به میزان کمی RGR را تا غلظتی بحرانی که در آن RGR بطور ناگهانی کاهش می یابد یا رشد کپک متوقف می گردد، کاهش می دهد. با افزایش غلظت عامل ضد میکروبی و تا زمانی که aw و pH کاهش یابند، زمان جوانه زنی افزایش می یابد. در کل تفاوت های ضد میکروبی مهمی مشاهده شد که نشان می داد ضد میکروب های طبیعی کمتر از نگهدارنده های شیمیایی به pH وابسته هستند. Aspergillus flavus نسبت به تیمول، اوژنول، کارواکرول، پتاسیم سوربات، سدیم بیسولفات، و سدیم بنزوات (در pH 3.5)، حساس تر بود تا نسبت به وانیل یا سیترال.

جوانه زنی هاگچه ای Penicillium chrysogenum توسط ستور و دیگران [۳۸] تحت شرایط عملی سازگار با فرایند تولید شیرینی انجام شد. گستره ای که با دو مقدار تجربی محدود شده، برای عر عامل محیطی تست شده تعریف شد: دما (۱۵ یا ۲۵ درجه سانتیگراد)، اکتیویته آب (۷۵/۰ یا ۸۵/۰) و pH (5/3 یا ۵/۵). دستگاه بسته ای ساخته شد که تعادل بین اکتیویته آب محیط کشت و رطوبت نسبی جوی را طی ۲۵ روز حفظ می کرد تا جوانه زنی هاگ را دنبال کند. آثار ترکیبی دما، اکتیویته آب و pH بر جوانه زنی هاگ با بکارگیری روش طراحی فاکتوریل بررسی شد.

طراحی بسته بندی

بسته بندی می تواند در کنترل ورود آلودگی ها طی نگهداری و استفاده، اثر عمده ای بر پایداری میکروبی برخی فرمولاسیون ها داشته باشد. بمنظور جلوگیری از ورود میکروب به محفظه های تزریق چند دوزه باید از لایه های لاستیکی مدرج شده استفاده کرد. شیشه های کرم دهانه گشاد اکنون جای خود را به نازل های باریک و تیوب های درپوش دار پیچی انعطاف پذیر داده اند.

زنده ماندن میکروارگانیسم ها در فرآورده های دارویی

زنده ماندن میکروارگانیسم ها در محیط های خاص گاهی تحت تاثیر حضور مواد نسبتا خنثی (ساکن) است. از این رو، میکروب ها می توانند در حضور نشاسته، اقاقیا و ژلاتین نسبت به حرارت یا خشک کردن مقاوم تر باشند.

اثر فرایند متراکم سازی

مواد خام استفاده شده برای تولید قرص توسط ابراهیم و Olurinola [40] برای کیفیت میکروب شناختیشان ارزیابی شد. قرص ها با روش های فشرده سازی مستقیم و گرانوله سازی مرطوب تولید شده و برای سازگاری با ویژگی های دارونامه بریتانیایی ارزیابی شدند. اثر سطوح میکروبی مواد خام و فناوری فرمولاسیون بر سطوح میکروبی قرص های تولید شده هم بررسی شد. نتایج نشان دادند که سطوح میکروبی قرص ها تحت تاثیر کیفیت میکروبی مواد خام آغازین، محیط تولید و روش تولید بوده است. عموما، قرص هایی که با روش فشرده سازی مستقیم تولید شدند سطح میکروبی کمتری از قرص هایی داشتند که با روش گرانوله سازی مرطوب ساخته شدند. فرایند متراکم سازی اثر مهلکی بر زنده ماندن میکروارگانیسم ها دارد.

اثر مهلک فرایند متراکم سازی بر حضور Aspergillus niger در مواد مستقیما فشرده شده هم توسط پلامپتون و دیگران [۴۱] مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که فشارهای کم چنین اثری بر Aspergillus niger ندارند. فشارهای بالاتر باعث نابودی هر دو میکروارگانیسم شد، و دامنه کشتار توسط اندازه نسبی اکسیپینت و ارگانیسم تعیین گردید. نتایج نشان داد که اثر مرگبار فشرده سازی برحسب نیروهای برشی حاصل از جابجایی بین ذرات می باشد.

جنبه های مدرن فساد میکروبی فرآورده های دارویی

نتیجه گیری

هر فرآورده دارویی باید تحت مطالعات میکروب شناسی پیشگویانه قرار گیرد تا قابلیت بررسی رفتار میکروارگانیسم ها تحت شرایط مختلف فیزیکی، فیزیکوشیمیایی یا شیمیایی مثل دما، اکتیویته آب، pH، با ترکیبات ضد میکروبی مشخص شود. این مورد می تواند به شناسایی نقاط بحرانی فرایند تولید و توزیع، و بهینه سازی زنجیره های تولید و توزیع کمک کند [۱۷]، همچنین بررسی برهمکنش های آنها در زمان های تاخیر جوانه زنی، نرخ های جوانه زنی و رشد جلینه ای در توسعه روش های دشوار فناوری اهمیت دارد، بگونه ای که قابلیت پیشگویی فساد قارچی در فرآورده های غذایی و کشاورزی فراهم شود [۱۸].