AGUA PARA USO FARMACÉUTICO

Transcripción

1 AGUA PARA USO FARMACÉUTICO 1. DUREZA DEL AGUA 2. TIPOS DE AGUA Y APLICACIONES 3. MÉTODOS DE PURIFICACIÓN DEL AGUA 4. CONSERVACIÓN Y ALMACENAMIENTO 5. CONTROLES: FARMACOPEAS Dra. Mireia Oliva i Herrera

2 AGUA: ES EL DISOLVENTE MÁS UTILITZADO EN FARMACIA. ES EL EXCIPIENTE MÁS FISIOLÓGICO Y MEJOR ADAPTADO AL ORGANISMO. FORMA PARTE, O INTERVIENE EN EL PROCESO DE FABRICACIÓN, DE TODAS LAS FORMAS FARMACÉUTICAS.

3 1.DUREZA DEL AGUA: SALES DISUELTAS EN EL AGUA: Ca(HCO 3 ) 2 CaCl 2 CaSO 4 NaCl Mg(HCO 3 ) 2 MgCl 2 MgSO 4 SiO 2 TIPOS DE DUREZA DEL AGUA: DUREZA TEMPORAL O CARBONÁTICA (Dt): Bicarbonatos de Ca y Mg. Precipitan al calentar el agua. DUREZA PERMANENTE (Dp): Sulfatos de Ca y Mg. No precipitan al calentar. DUREZA TOTAL (DT( DT): DT=Dt Dt+DpDp

4 DUREZA DEL AGUA: GRADOS DE DUREZA DEL AGUA: 1 GRADO ALEMÁN: 10 ppm CaO 1 GRADO FRANCÉS: 10 ppm CaCO3 1 GRADO INGLÉS: 14.3 ppm CaCO3 Agua muy blanda Agua muy dura <70 ppm CaCO3 >500 ppm CaCO3 AGUA DE BARCELONA: Agua muy dura: ~2000 ppm CaCO3/unidad de volumen Desmineralización para uso en Industria Farmacéutica

5 2.TIPOS DE AGUA AGUA POTABLE AGUA DESCALCIFICADA Eliminación de las sales de Ca 2+ y Mg 2+ Refrigeración y agua para el autoclave AGUA PURIFICADA AGUA PARA LA PREPARACIÓN N DE INYECTABLES Agua para preparaciones inyectables a granel Agua estéril para preparaciones inyectables

6 AGUA PURIFICADA OBTENCIÓN: N: Eliminación de las sales minerales e impurezas volátiles APLICACIONES Limpieza de equipos y material de vidrio Elaboración de la mayoría de formas farmacéuticas: óticas, nasales, tópicas, semisólidas, suspensiones y soluciones orales, granulados y aerosoles Agua para diluir soluciones concentradas para hemodiálisis: acabada de tratar y control de pirógenos. Pirógenos: Provocan aumento temperatura corporal. Endotoxinas de GRAM-. Termoestables

7 AGUA PARA INYECTABLES OBTENCIÓN: N: A granel: Destilación del agua purificada Estéril ril: Agua a granel esterilizada por calor en ampollas cerradas. Ausencia de pirógenos. Control óptico de partículas en suspensión. Tomado de ISBN:

8 AGUA PARA INYECTABLES OBTENCIÓN: N: A granel: Destilación del agua purificada Estéril ril: Agua a granel esterilizada por calor en ampollas cerradas. Ausencia de pirógenos. Control óptico de partículas en suspensión. Tomado de ISBN:

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10 AGUA PARA INYECTABLES OBTENCIÓN: N: A granel: Destilación del agua purificada Estéril ril: Agua a granel esterilizada por calor en ampollas cerradas. Ausencia de pirógenos. Control óptico de partículas en suspensión. APLICACIONES Limpieza de equipos y material de vidrio Disolvente Elaboración de colirios Elaboración de inyectables Elaboración de baños oculares esterilización después de envasar

11 3.MÉTODOS DESCALCIFICACIÓN Permutación DESMINERALIZACIÓN Intercambio iónico Ósmosis inversa Electrodiálisis DESTILACIÓN Efecto simple Doble efecto Por termocompresión En membranas

12 AGUA DE RED DESCALCIFICACIÓN DESMINERALIZACIÓN AGUA DESCALCIFICADA DESTILACIÓN AGUA PURIFICADA INTERCAMBIO IÓNICO ÓSMOSIS INVERSA ELECTRODIÁLISIS DESTILACIÓN AGUA PARA INYECTABLES

13 DESCALCIFICACIÓN: Ca (HCO 3 ) 2 Mg (HCO 3 ) 2 Ca SO 4 Mg SO 4 Ca Cl 2 Mg Cl 2 Na Cl ZEOLITAS Y PERMUTITAS AGUA BRUTA Se transforma en Ca Mg AGUA TRATADA Na 2 R+ Ca (HCO 3 ) 2 CaR + 2 NaHCO 3 R Na HCO 3 Na 2 SO 4 Na Cl (3 SiO 2, Al 2 O 3, Na 2 O 2H 2 O) Na 2 R + CaSO 4 CaR + Na 2 SO 4

14 DESMINERALIZACIÓN: métodos Intercambio iónico: Desionización Resinas de intercambio iónico Ósmosis inversa: Filtración Membranas semipermeables Electrodiálisis Separación Electrodos y membranas de intercambio iónico

15 DESIONIZACIÓN: RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICOI Sustancias insolubles en agua que tienen iones lábiles fácilmente intercambiables por otros iones del mismo signo presentes en una solución acuosa. Son cadenas poliméricas de elevado peso molecular unidas por un enlace iónico a un contraión: catión (resinas catiónicas) anión (resinas aniónicas) +

16 RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICOI

17 RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICOI RESINAS Fuertes Grupos sulfonados Todos los cationes CATIÓNICAS Débiles Grupos carboxilados Cationes unidos a ácidos débiles RESINAS Fuertes Amonio cuaternario Todos los aniones ANIÓNICAS Débiles Aminas o fenoles Aniones unidos a bases débiles

18 RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICOI La eficacia de una resina depende de: Rugosidad de la superficie Radio iónico de los iones a captar Regeneración de las resinas: Intercambio catiónico: ácido Intercambio aniónico: sosa Tipos de columnas de intercambio iónico: Columnas separadas: Intercambio aniónico Intercambio catiónico Columnas de lecho mixto

19 COLUMNAS DE LECHO MIXTO: Na +, Ca 2+, Cl -, SO 4 2- H +, Cl -, SO 4 2- INTERCAMBIO CATIÓNICO INTERCAMBIO ANIÓNICO AGUA DESIONIZADA

20 DESENDURECIMIENTO DEL AGUA

21 MÉTODOS DE FILTRACIÓN: Clasificación según: (Tema 3) Presión Tamaño de partícula Filtración (clarificante) Microfiltración (germicida) Ultrafiltración (esterilizante) Nanofiltración Ósmosis inversa Tipo de retención Tipo de filtro

22 Espectro de filtración

23 MÉTODOS DE FILTRACIÓN: MICROFILTRACIÓN MICROFILTRACIÓN ULTRAFILTRACIÓN AGUA PROTEÍNAS GRASAS AGUA AZÚCARES PROTEÍNAS MEMBRANA MEMBRANA MEMBRANA MEMBRANA

24 MÉTODOS DE FILTRACIÓN: NANOFILTRACIÓN ÓSMOSIS INVERSA AGUA SALES AZÚCARES AGUA SALES MEMBRANA MEMBRANA MEMBRANA MEMBRANA

25 MICROFILTRACIÓN MICROFILTRACIÓN ULTRAFILTRACIÓN AGUA AZÚCARES PROTEÍNAS MEMBRANA MEMBRANA ÓSMOSIS INVERSA AGUA SALES MEMBRANA MEMBRANA AGUA PROTEÍNAS GRASAS MEMBRANA MEMBRANA NANOFILTRACIÓN AGUA SALES AZÚCARES MEMBRANA MEMBRANA

26 PROCESO DE ÓSMOSIS: Ósmosis: Paso espontáneo de un disolvente desde un contenedor con baja concentración de solutos hacia otro de mayor concentración, a través de una membrana semipermeable. Membrana semipermeable: Lámina natural o sintética que deja pasar a su través moléculas de pequeño tamaño, impidiendo el paso de aquellas de mayor tamaño o con carga iónica.

27 PROCESO DE ÓSMOSIS: Membrana Semipermeable Membrana Semipermeable

28 PRESIÓN OSMÓTICA TICA: Presión n necesaria para detener el flujo de agua a través s de una membrana semipermeable. Ecuación n de Van't Hoff: π (R T/V A ) ln c α B π: presión osmótica c Bα : conc. molar soluto R: constante de los gases ideales (R = N A K B )

29 ÓSMOSIS INVERSA: Membrana Semipermeable Membrana Semipermeable

30 CALIDAD DE LAS MEMBRANAS: Alta retención de de sales minerales y y compuestos orgánicos: TASA DE DEPURACIÓN Alta permeabilidad al al agua pura CAUDAL Poco espesor Baja biodegradabilidad Elevada inercia química Margen de ph amplio Buena resistencia mecánica Buena estabilidad en el tiempo

31 RENDIMIENTO INSTALACIONES O.I.:.: CAUDAL: (densidad del flujo de permeado) Diferencia de presiones ( ) Temperatura del sistema ( ) Dureza del agua ( ) Espesor de la membrana ( ) TASA DE DEPURACIÓN: (Rechazo) R c = (1 - c p /c R ) c p : concentración de soluto en el permeado c R : concentración de soluto en el rechazado Idealmente R c = 1

32 MEMBRANAS Y MÓDULOS M DE O.I.:.: Membranas: Naturales: acetato y triacetato de celulosa Sintéticas: poliamidas aromáticas poliamidas de polisulfonas Módulos: conjunto membrana-contenedor Cartuchos: Máx. área membrana / Vol. módulo Enrolladas en espiral: naturales Fibras huecas: naturales o sintéticas Placas filtrantes: naturales Δ resistencia a la presión

33 CARACTERÍSTICAS DE LAS MEMBRANAS Naturales Sintéticas Tasa de depuración 93% 96% Duración 2 a 3 años 3 a 5 años Presión y T A máx bars, 30ºC 28 bars, 35ºC Resistencia al Cl Alta Baja Prefiltro obligatorio NO Anticloro Resistencia a la hidrólisis Baja Alta ph tolerados 4,5 a 6,5 4 a 11 Resistencia a las bacterias Baja Alta Ventajas Precio Rendimiento Inconvenientes Fragilidad Precio

34 MEMBRANAS ENROLLADAS EN ESPIRAL

35 FIBRAS HUECAS

36 Tubo no poroso FIBRA HUECA Agua Pura Agua bruta Rechazo AGUA PURA Tubo poroso distribuidor Disco poroso Permeado Agua Bruta Fibras Huecas

37 PLACAS FILTRANTES

38 PLACAS FILTRANTES

39 INSTALACIÓN N DE ÓSMOSIS INVERSA: Agua bruta Bomba de alta presión Módulo de ósmosis inversa Válvula de expansión Membrana semipermeable Rechazo (concentrado) Agua depurada

40 INSTALACIÓN N DE ÓSMOSIS INVERSA:

41 INSTALACIÓN N DE ÓSMOSIS INVERSA:

42 INSTALACIÓN N DE ÓSMOSIS INVERSA:

43 ELECTRODIÁLISIS LISIS: Procedimiento de separación con membranas que tiene por objeto concentrar o diluir disoluciones de electrolitos mediante el uso de membranas de intercambio iónico y la aplicación de un potencial eléctrico. Agua bruta

44 ELECTRODIÁLISIS LISIS:

45 ELECTRODIÁLISIS LISIS: Inconvenientes: Bajo rendimiento: 40 66% electrolitos No elimina moléculas no ionizadas ni coloides Aplicaciones: Producción de agua potable a partir de agua salobre de baja mineralización (0.8 a 2 g/l) Desalinización de soluciones coloidales u orgánicas (desmineralización de sueros)

46 DESTILACIÓN Agua líquida Vapor de agua Agua líquida Vaporización Condensación Precauciones: Ebullición controlada Despreciar: (sólo destiladores discontinuos) fracción inicial: impurezas volátiles (CO 2 y NH 3 ) fracción final: sales minerales Tipos: Efecto Simple Doble Efecto Por Termocompresión En membranas

47 DESTILACIÓN N EFECTO SIMPLE: Agua desmineralizada Evaporador Deflector Condensador Vapor sobrecalentado Agua fría AGUA DESTILADA

48 DESTILACIÓN N DOBLE EFECTO : Evaporador Evaporador Condensador Agua purificada Vapor Agua fría REFRIGERANTE 1er EFECTO 2º EFECTO AGUA DESTILADA

49 DESTILACIÓN N por TERMOCOMPRESIÓN: Agua desmineralizada Vapor sobrecalentado Agua purificada Evaporador Deflector Aguas salinas 1. Calefacción 2. Compresor 3. Condensador 4. Intercambiador 5,6. Condensador Resistencias 7. Alimentador (nivel constante) 8. Llave de regulación AGUA DESTILADA AGUA DESTILADA Agua fría

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51 DESTILACIÓN N en MEMBRANAS: Proceso combinado de evaporación y filtración: el transporte se realiza en fase vapor a través de una membrana microporosa e hidrófoba. La diferencia de presiones parciales de vapor, debida a la diferencia de temperaturas entre las dos caras de la membrana, provoca el transporte de vapor. Funciones membrana: separar mecánicamente dos líquidos que están a temperaturas diferentes y soportar la interfase líquidovapor. Los poros no se mojan por la mezcla líquida. Bajo coste energético: bajas temperaturas. Técnica relativamente nueva (1967, --, 1982)

52 DESTILACIÓN N en MEMBRANAS: POR ARRASTRE DE GAS A BAJA PRESIÓN

53 DESTILACIÓN N en MEMBRANAS: DESTILACIÓN EN MEMBRANAS CON GAP DE AIRE Se rechaza el permeado: impurezas volátiles

54 COMPARACIÓN N ENTRE PROCEDIMIENTOS AGUA POTABLE DESTIL. SIMPLE DESTIL. DOBLE EFECTO INTERCAMBIO IÓNICO ÓSMOSIS INVERSA RESISTIVIDAD (Ω m/cm 2 ) a Millones 2500 ph 7,3 8,3 5,8 6,6 5,2 7,0 SALES (p.p.m.) ,5-4 0, METALES PESADOS (p.p.m.) 1 0,1 0,05 0,01 0,1 MICROORGANISMOS >100 <10 <10 > PARTÍCULAS (>5μm) >10000 <200 <100 <10000 <10

55 FARMACOPEAS ENSAYO Agua purificada Agua para Inyectables Agua estéril para inyectables Estéril NO NO SI Apirógena (L.A.L.) NO 0.25 UI/ml 0.25 UI/ml ph (U.S.P.) Cloruros negativo 0.5 p.p.m. Sulfatos, Calcio negativo negativo Amonios negativo 0.2 p.p.m. N0 3, N0 2 negativo 0.2 p.p.m. Metales pesados negativo 0.1 p.p.m. Sustancias oxidables negativo negativo Residuos secos 0.001% 0.004%

56 4.CONSERVACI CONSERVACIÓN AGUA PURIFICADA: En recipientes herméticos que no alteren sus propiedades AGUA PARA INYECTABLES: En las condiciones necesarias para evitar la contaminación y la multiplicación de microorganismos que producirían pirógenos. Recipientes de acero inoxidable con respirador provisto de filtro hidrófobo de 0,45 μm. El agua circula entre 2 o más recipientes con un sistema de radiaciones U.V. a una temperatura ~70ºC

57 APIROGENIA Pirógenos: Sustancias u organismos que producen un aumento de la temperatura corporal cuando son inyectadas por vía parenteral. Pueden ser bacterias o residus bacterianos, pirógenos víricos y endotoxinas. Endotoxinas bacterianas: Sustancias lipopolisacaroideas que se sintetizan en la membrana de las bacterias Gram Θ. La fracción activa (pirógena) es el lipopolisacárido. Se eliminan por exclusión de tamaños, por exclusión de peso o por hidrólisis de los enlaces éster.

58 PIRÓGENOS: Endotoxinas Gram Θ

59 PIRÓGENOS: Endotoxinas Gram Θ

60 PIRÓGENOS: Endotoxinas Gram Θ

61 Características de los pirógenos Termoestables, resisten el autoclave Atraviesan la mayoría de los filtros Pueden ser retenidos por sustancias adsorbentes Fácilmente agregables (no en presencia de tensioactivos)

62 DESPIROGENIZACIÓN POR ELIMINACIÓN Dilución Atracción electrostática Carbón activado Cromatografía Ultrafiltración Ósmosis inversa Destilación POR INACTIVACIÓN Calor seco Calor húmedo Oxidación Alquilación Radiaciones ionizantes Aplicación de ácidos y bases diluidos Despirogenización de materiales Despirogenización del agua

63 Tratamiento del agua No almacenar agua innecesariamente Conservarla en condiciones que eviten el desarrollo de microorganismos: acero inoxidable, recirculación, radiación UV, filtros, etc. Evitar el diseño de canalizaciones que produzcan estancamientos Limpiar regular y cuidadosamente las canalizaciones con antisépticos o vapor

64 CONTROL DE LA APIROGENIA Método de la medida del aumento de la temperatura en conejos. Método de la coagulación del lisado de amebocitos del cangrejo Limulus polyphemus (L.A.L.) Métodos inmunológicos en sangre humana (WBT, de Whole Blood Test).

65 TEST de PIRÓGENOS en CONEJOS Selección conejos: Peso Ensayos previos Resultado Prueba 1-3 día antes 90 min antes 3h después Bolo i.v. NaCl 0.9% (m/v) 10 ml /Kg 38.5ºC

66 TEST de PIRÓGENOS en CONEJOS Nº DE CONEJOS SUSTANCIA SATISFACE ENSAYO SI SUMA RESPUESTAS SUSTANCIA NO SATISFACE ENSAYO SI SUMA RESPUESTAS > 3 1,15 C 2,65 C 6 2,80 0 C 4,30 C 9 4,45 C 5,95 C 12 6,60 C 6,60 C

67 TEST L.A.L. Ensayo in vitro, fácil rápido Específico para endotoxinas Gram (-)

68 TEST L.A.L.

69 MÉTODOS INMUNOLÓGICOS

70 MÉTODOS INMUNOLÓGICOS

71 MÉTODOS INMUNOLÓGICOS