ASPEK MIKRBIOLOGIS PADA SEDIAAN STERIL
DAFTAR PUSTAKA 1.
2.
3.
Madigan MT, MT, Martinko JM., Brock TD.2006. Biology of Microorganisms. New Jersey Jerse y. Pearson Prentice Hall Halls N. Editor Ed itor., ., 2004.Microbiological contamination control in Pharmaceutical Clean Room. Ro om. CRC Press., New York, York, Washington DC DC Michael E.a., 1991. Pharmaceutical Practice Churchill Livingstone, New York York
SEDIAAN OBA OBAT T BEBAS MIKROORGANISME
Karena m.o. dapat menyebabkan kerusakan obat :
Perubahan kualitas fisika, kimia, mikrobiologis
MIKROBIOLOGI DALAM MANUF MANUFAKTURING AKTURING OBAT Tubuh dilindungi oleh barier yang dapat mencegah kerusakan tubuh akibat benda berbahaya maupun M.0 Sediaan parenteral diberikan dengan cara menembus barier (kulit) tersebut. : mencegah terkontaminasinya Tugas Apoteker : obat yang diproduksi dengan M.O yang tidak dikehendaki, termasuk pirogen. Infeksi akan terjadi : M.O. Patogen dalam jumlah cukup Pasien sakit berat
JENIS MIKROORGANISME Mikroorganisme meliputi : - Protozoa - Algae - Fungi ( molds dan yeast ) - Bakteri - Virus Mikroorganisme yang sering kontaminasi pada sediaan obat adalah : Fungi dan bakteri . Virus tidak dapat hidup diluar sel hidup, jadi tidak dapat mencemari sediaan obat
Mikroroganisme dari berbagai sumber kontaminasi Tipe Mikroorganisme
Sumber
Contoh
Gram positive cocci
Human contamination
Staphylococcus Enterococcus, Streptococcus
Gram negative bacilli Coliforms (juga GMB)
Water Fecal contamination
Escherichia Pseudomonas Salmonella Shigella
Gram positive bacilli
Dirt, Dust
Bacillus, clostridium
BATAS KADAR BAKTERI DALAM SEDIAAN ( USP ) 1.
PARENTERAL : Memenuhi tes sterilitas ( 0 )
2.
OBAT MATA : Memenuhi tes sterilitas ( 0 )
3.
4.
OBAT UNTUK RONGGA TUBUH YANG NORMAL BEBAS M.O. ( 0 ) SEDIAAN LOKAL : <10 2 cfu/g atau cfu/ml Syarat : Staph.Aureus & Pseudo.aeruginosa = 0
5.
SEDIAAN ORAL :<< 102 cfu/g atau cfu/ml Syarat : E. Coli dan Salmonell sp=0
HUBUNGAN BAKTERI DENGAN MANUSIA 1.
2. 3.
NON PATOGEN : - membantu proses pembusukan di usus (flora normal) dan digunakan untuk proses industri PATOGEN : bakteri penyebab penyakit COMENSAL : Pada bagian tubuh tertentu tidak dapat menyebabkan penyakit, tetapi akan menyebabkan sakit pada bagian tubuh lain, misalkan : E. Coli
BAKTERI VEGETATIF Pada kondisi yang sesuai, bakteri berkembang biak dengan membelah : 1 sel
2 sel dalam waktu 20 menit
1 sel jam
beberapa juta sel dalam waktu 24
SPORA Pada keadaan tertentu beberapa bakteri dapat membentuk spora bila :
Terjadi kekeringan
Kekurangan makanan
Akumulasi bahan yang merusak pertumbuhan
SIFAT SPORA 1.
2.
3.
Sangat resisten terhadap pH, suhu tinggi dan kekeringan Lebih resisten terhadap bahan kimia , kekurangan nutrisi Pada kondisi yang sesuai, spora berubah menjadi bentuk vegetatifnya, dan berkembang biak lagi
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERTUMBUHAN BAKTERI 1. NUTRISI
Garam mineral Sumber karbon : CO2, Karbohidrat, Asam Organik Sumber nitrogen : garam amonium , protein Faktor pertumbuhan : PABA, Vit B12, Vit B1, Asam Folat Beberapa bakteri dapat tumbuh walau nutrisi rendah, misal pada aquades
2. KELEMBABAN Untuk pertumbuhan perlu kadar air minimum 20%. Bila kondisi kering, misal < 20%, pertumbuhan berhenti atau membentuk spora 3. UDARA Kebutuhan udara (O2) tergantung jenis bakteri - Bakteri AEROB : memerlukan udara (Pseudomonas Sp) - Bakteri ANAEROB : tidak memerlukan udara (Clostridium tetani) - Bakteri Fakultatif Aerob : E. Coli
4. SUHU Bakteri patogen berkembang biak paling baik pada 37 0 C Akan tetapi Pseudomonas sp. Tumbuh optimum pada 300 C. Oleh karena itu Uji Sterilitas dilakukan pada : - USP : 300 C - 350 C - BP
: 300 C - 320 C
Hampir semua bakteri vegetatif mati pada : -
Suhu 1000 C – 1 ⅟2 jam pemanasan kering
-
Suhu 800 C – 1 jam pemanasan basah
Spora lebih tahan : -
1500 C – 1 jam pemanasan kering
-
1150 C - ⅟2 jam pemanasan basah
Kebanyakan bakteri pada 0 0C pertumbuhan terhenti tetapi tetap hidup Spora Bacillus stearothermophilus sangat tahan panas (untuk test efektivitas uji sterilitas)
5. pH : Optimum pada pH 7,4 Suasana asam/basa : dapat menghambat pertumbuhan m.o. Asam Kuat/Basa Kuat dapat menghambat pertumbuhan ( bakterisid)
6. CAHAYA : menghambat pertumbuhan atau merusak bakteri, terutama bila ada udara Oleh karena itu inkubator untuk uji sterilitas harus terlindung cahaya ( terutama UV)
7. TEKANAN OSMOTIK Bakteri pada larutan hipertonik mengkerut dan pada larutan hipotnik mengembang , pecah Ingat : membran bersifat semi permiabel 8. BAHAN PENGHAMBAT PERTUMBUHAN Bakterisid , banyak digunakan dalam formula injeksi, sebagai : - Preservatif - Pembantu pada proses sterilisasi Bahan-bahan tersebut ada kalanya : Pada kadar rendah sebagai bakteriostatik dan pada kadar tinggi sebagai bakterisid
JENIS BAKTERI (3) BERDASARKAN SUHU OPTIMUM UNTUK PERTUMBUHANNYA :
1.
BAKTERI TERMOFIL : Suhu optimum 550 C - 800 C Contoh : bakteri yang merusak makanan kaleng yang kurang baik proses sterilisasinya
2.
BAKTERI MESOFIL : Suhu optimum : 20 0 C - 450 C Contoh Bakteri yang patogen
3.
BAKTERI PSYCHROTOPH Dapat berkembang biak pada suhu yang sangat rendah (mencemari nutrisi/sediaan
MEDIKAMENTA STERILISATA
Sediaan Parenteral Volume Kecil
Sediaan parenteral volume besar
Larutan irigasi
Larutan dialisis
Sediaan biologis (toxoid, vaksin, antitoxin dsb)
Obat mata
Sediaan topikal untuk luka bakar terbuka luas
SYARAT : BEBAS DARI KONTIMINASI M.O. HIDUP
SUMBER KONTAMINASI : 1.
Air
2.
Bahan dasar
3.
Personel
4.
Lingkungan
1.
AIR
M.O. perlu air : air tempat m.o. tumbuh terutama bakteri gram negatif - Aquademineralisata : - Acinetobacter - Pseudomonas - Bacilli dan Cocci - Aquadest dan Air Reverse Osmosis (RO) Steril pada saat baru dibuat
2. BAHAN DASAR - Bahan dasar yang berasal dari bahan biologis - Bahan dari alam : mineral harus diperiksa kandungan mo - Semi sintetik/sintetik Kontaminasi rendah bila pada proses pembuatannya ada proses pemanasan/sinar - Penyimpanan harus dalam kondisi kering
3. PERSONEL
Kulit manusia banyak ditumbuhi m.o.
Tiap menit terlepas sel kulit ± 104 terdiri dari m.o. : Micro cocci Diphteroid Staphylo cocci Enterobacteriaceae
Personel sakit
Pakaian
4. LINGKUNGAN
Suhu
Kelembaban
Aliran Udara
EFEK SEDIAAN YANG TIDAK STERIL
Komplikasi pada pasien , karena daya tahan rendah Penyebab Komplikasi : 1. Produk Eksogen dari m.o. a. Eksotoksin .Contoh: Difteri toksin, Tetanus toksin b. Fermen (Enzym) .Contoh : Streptokinase, Hyaluronidase c. Produk yang bermolekul rendah : Contoh Asam Susu : infeksi lokal
2. ENDOTOKSIN : Contoh pirogen 3. PENGARUH TIDAK LANGSUNG : Contoh : bakteri yang rusak mengeluarkan enzym liposom yang merusak leukosit 4. Produk bakteri yang pada prinsipnya tidak toksis tetapi pada orang tertentu membuktikan reaksi yang berbeda
KOMPLIKASI KLINSI INJEKSI YANG TERKONTAMINASI 1. Komplikasi lokal 2. Komplikas sistematik
1. Komplikasi Lokal : Thromboplebitis : inflamasi pada dinding pembuluh darah 2. Komplikasi Sistematik - Reaksi pirogen - Sepsis, bakteriemi - Emboli karena thrombus lepas - Oedema paru karena tekanan vena meningkat : reaksi karena kontaminasi m.o. pada cairan parenteral
1970 – 1971 : 40 kematian akibat infus tidak steril yang terkontaminasi dengan : Enterobacter cloacae dan Enterobacter agglomerans 1971-1972 : 5 kematian akibat infus tidak steril yang terkontaminasi Klebsiella aeroginosa 1964 : kebutaan pasien setelah operasi mata : Pseudomonas aeroginosa
k = -1/t. lon Nt/No
Log N
k’ tergantung : -suhu
-bioburden α
-kelembaban waktu
-kepekaan
mo SURVIVOR CURVE Log N = α + b.t : N = jumlah mo hidup setelah t α intersep Y dan b
D = 1/ slope Tidak semua m.o. kepekaannya sama terhadap panas Contoh : spora sangat resisten
KONSEP STATISTIK DARI STERILISASI Secara statistika pembunuhan sel mengikuti kinetika order I : Death Rates : dN/dt = - k. No Nt
= No.e-kt
ln Nt = ln No – kt ln Nt = - kt No
log Nt = -k.t No 2,303
log Nt = - t No D -
Nt = jumlah m.o. hidup setelah waktu t hidup awal
No= jumla mo
Log N A B
Waktu A = Termo Resisten
B = Termo labil
Harga D (D values ) = Decimal Reduction Time
Adalah waktu yang diperlukan untuk membunuh suatu jenis m.o. hidup menjadi sepersepuluh bagiannya ( yang terbunuh 90% ) D = 2.303 / k D = sensitifitas mikroorganisme terhadap suhu D tergantung : - Jenis M.O - Lingkungan - Suhu
CONTOH : Suatu suspensi mengandung: - Bakteri A : 3x105 cfu ( D=1,5 menit) - Bakteri B : 8x10 6 cfu ( D =0,8 menit) (masing-masing pada suhu 1210 C. Hitunglah waktu yang diperlukan pemanasan pada suhu 1210 C agar diperoleh hasil akhir : bakteri tersisa yang masih hidup = 1/100cfu
JAWAB : Bakteri A t= 1,5 x log 3.10 5 / 10-2 Bakteri B t= 0,8 x log 8.10 6 / 10-2
CONTOH : Tentukan nilai D 250 dari suatu mikroorganisme jika ternyata setelah dipanaskan 10 menit pada suhu 2500 , spora yang bertahan hidup tinggal 30 cfu Diketahui mikroorganisme awal = 5x106 cfu JAWAB :
Harga D dipengaruhi oleh suhu sterilisasi Meningkatkan efektivitas D dapat dilakukan dengan menambah waktu sterilisai. Contoh : diinginkan efektivitas sterilisasi sampai 12 x harga D. 1. Misalkan D 121
= 2 jam.
Agar efektivitas 12xD, maka sterilisasi pada suhu 121 0 C dilakukan selama: 2x12 jam 2. Misalkan D115
= 4 jam
Agar efektivitas 12xD, maka sterilisasi pada suhu 115 0 C dilakukan selama: 4 x 12 jam
ANGKA D : - Untuk inaktivasi m.o. secara pemanasan waktu : dalam menit pada suhu yang ditentukan , misal D121°C = 2 menit - Untuk radiasi ion dosis yang terabsorbsi dalam Kgy - Untuk gas : waktu dalam menit
CONTOH : Diketahui bahwa C. Botulinum mempunyai D121 = 0,25 menit dan Z = 100 C Bila bakteri tersebut dipanaskan pada suhu 1310 C maka nilai D akan berubah menjadi 0,025 menit
HARGA F (Equivalent sterlization time at 121 0 C ) Lama pemanasan ( menit ) pada suhu tertentu untuk memperoleh efektivitas pembunuhan m.o. yang sama dengan pemanasan pada suhu121° C F₀ = waktu yang diperlukan untuk proses sterilisasi pada suhu 121 ° C ( sebagai pembanding) Harga Fo untuk sterilisasi uap diharapkan = 8 menit
1.
F = Z = 10
Fo ----------------------log 121 – T z
2. F0 = Ft X 10
( T – 121 )/z
Ft = daya bunuh pada suhu t T = suhu selain 1210 C
I.F = Inactivation Factor Untuk menghitung efektivitas suatu proses sterilisasi
Rumus : IF = 10 t/D t = waktu sterilisasi pada suhu tertentu D = harga D untuk m.o. tertentu pada suhu tertentu Contoh : harga D B.Stearo pada suhu 1210 C = 2 menit 121 (DB. Stearo = 2’) Bila B. Stearo disterilkan selama 16’, maka IF=10 16/2
=108
RUMUS DASAR YANG BIASA DIPAKAI
1. Log Nt = log N0 – F0 / D121 N = jumlah m.o. survive (aktiv) N0 = jumlah m.o. sebelum sterilisasi F0 = daya bunuh (killing power) dari proses sterilisasi dalam menit pada suhu 121 0 C D = jumlah menit pada suhu t yang dibutuhkan untuk mengurangi m.o sebanyak 90% (reduksi sebesar 1 log)
JAMINAN STERILITAS Level Sterilitas adalah : probabilitas ditemukannya unit
yang tidak steril dalam satu populasi produk obat Level Sterilitas tersebut dikenal dengan : Sterility Assurance Level = SAL
SAL = log 10 dari PNSU (Probability of Non Sterile Unit) Jadi, bila PNSU = 10 -6 maka SAL = 6
SAL = 6
atau PNSU=10-6
atau
Nt = 10-
6
Dari 1.000.000 unit sediaan, terdapat 1 unit sediaan yang tidak steril. Dasar perhitungan menggunakan data harga D
STERILITY ASSURANCE LEVE
10-7 10-6
Produk yang disterilkan akhir ( na sterilisasi
)
10-5 10-4 Produk yang diisikan secara aseptis 10-3 10-2 10-1
Laju kontaminasi pada test sterilitas Kepekaan dari 20 sampel test sterilitas
Pencapaian nilai SAL tergantung pada : 1. Populasi mula-mula m.o. (Bioburden)
2. Resistensi terhadap sterilan (Agen Pembunuh) 3. Jangka waktu kontak dengan sterilan selama proses sterilisasi
BIOBURDEN YANG RENDAH MENJAMIN : 1. Peningkatan pencapaian SAL 2. Angka partikel yang rendah 3. Angka Endotoksin yang rendah
Proses sterilisasi Kompromi antara mencapai SAL yang maksimal dengan kerusakan produk yang minimal Contoh : Sterilisasi sediaan Injeksi obat X pada suhu 1210 C membutuhkan waktu 8 menit Akan tetapi proses sterilisasi tersebut menyebabkan kerusakan bahan obat X Berapa waktu yang dibutuhkan bila suhunya dirubah menjadi 141 0 C
F0 = Ft x 10 ( t – 121 ) / z F0 = F141 x 10 ( 141 – 121 ) / z 8 = F141 x 10 ( 20 ) /10 8 = F141 x 10 2 F141 = 8 / 100 menit = 0,08 menit = 0,08 x 60 detik = 4,8 detik Catatan : Z untuk spora bakteri = 100 – 150 C Z untuk bakteri bukan pembentuk spora = 40 – 60 C Nilai Z biasanya dipilih = 10
Contoh : Sediaan injeksi mengandung 10 12 bakteri Y per ml
Harga D bakteri tersebut pada suhu 121 0 C = 1 min Sediaan disterilkan pada suhu 1210 C selama 10 menit Apakah hasil sterilisasi tersebut memenuhi SAL ? Bagaimana hasilnya bila injeksi tersebut mengandung 10 4 bakteri Y pada awal sterilisasi ?
