Introduction

  
Les autorités réglementaires s’attendent à ce que les fabricants enquêtent sur les déviations pour prendre des mesures correctives, mettre en place des interventions pour prévenir la récurrence de la déviation et évaluer l’efficacité de ces interventions. En l’absence d’investigation adéquate des causes profondes, la réussite de ces interventions est discutable.

Cependant, les événements de contamination par le COT ou la conductivité peuvent être de nature transitoire. Par exemple, un système d'eau qui connaît une accumulation progressive de biofilm peut connaître des excursions de COT dans la boucle de distribution juste après les cycles de désinfection, lorsque le biofilm se détache de l'intérieur de la tuyauterie. Cette excursion dans la boucle de distribution peut rIPAdement disparaître en étant diluée lors du passage de l'eau dans la grande quantité d'eau du réservoir de conservation, ou en étant oxydée et décomposée par les lampes UV connectées au réseau de distribution mis en place pour décourager l'accumulation microbienne. Cette nature transitoire rend difficile l’enquête sur les causes profondes, car il n’est pas facile d’obtenir un échantillon de l’excursion car il n’y a pas assez de temps pour le faire. Cependant, cette disparition rIPAde peut masquer une formation rIPAde de biopellicule capable d'entraîner une panne des commandes du système et une fuite de contamination microbienne.

Dans cet arCITle, nous discutons de certaines sources typiques de contamination dans les systèmes d’eau et de la manière dont les enquêtes sur les causes profondes peuvent être étayées à l’aide d’analyseurs de carbone organique total (COT) en ligne.

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Les attentes de la FDA en matière de qualité de l’eau

L’utilisation des termes Eau Purifiée (EP) et Eau pour Injection (EPPI) implique que ces eaux répondent aux attentes qualité définies par les pharmacopées. Il existe quatre attributs qualité critiques qui définissent l’EPU et l’EPPI :

• Unités formant colonies microbiennes (UFC) – bactéries potentiellement nocives pouvant causer une infection et une maladie chez les patients
• Conductivité – contaminants inorganiques qui ne sont pas censés être présents et qui pourraient causer une maladie chez les patients
• Carbone organique total (COT) – matière organique pouvant favoriser le développement microbien dans les systèmes d’eau
• Endotoxines – substance pyrogène présente dans la paroi cellulaire des bactéries à Gram négatif qui peut causer de la fièvre si injectée chez les patients
  
  

Actuellement, seules la conductivité et le COT peuvent être mesurés en ligne en temps réel. Les tests d’UFC et d’endotoxines sont des tests de laboratoire. Dans leur rapport préparé pour la Direction européenne, l’atelier d’experts de Workshop2 a recommandé de se concentrer sur le COT et la conductivité comme indicateurs précoces de contamination microbienne potentielle ou d’augmentation des sous-produits microbiens, qui pourraient être des endotoxines. Les écarts de COT ou de conductivité du système d’eau peuvent être des précurseurs d’éventuelles excursions d’endotoxines ou microbiennes et doivent être étudiés, mais ces événements sont souvent de nature transitoire et, au moment où les échantillons de prise sont prélevés pour aider à l’enquête sur la cause principale, l’excursion a disparu.
 

Viable non culturable

Les microbes viables mais non cultivables pourraient être considérés comme incapables de proliférer et considérés comme stérilisés. Cependant, les microbes qui ne vivent plus peuvent être dits désinfectés, c’est-à-dire sans vie. Bien que les systèmes d’eau chauffée puissent empêcher les microbes de proliférer, c’est-à-dire stérilisés, les microbes peuvent encore exister dans le biofilm qui s’accumule dans le temps dans les systèmes systems5, c’est pourquoi nous devons répéter régulièrement la stérilisation par la chaleur. S’il s’agissait vraiment d’un environnement sanitisé, c’est-à-dire sans vie, il n’aurait pas besoin de répéter le processus de chauffage.

Exemples de sources de contamination

COT du solvant dans l’usine d’ingrédients pharmaceutiques actifs (IPA) en vrac

  
L’auteur a entendu parler d’une enquête sur la cause racine dans une usine de fabrication d’IPA en vrac qui a conduit l’équipe à suspecter une contamination due à l’un des solvants organiques utilisés dans le processus de fabrication d’IPA, mais comment est-elle entrée dans le système d’eau WFI ? L’inspection physique de l’emplacement de la cuve de conservation d’eau PPI a montré qu’il y avait un couvercle de vidange des déchets de production à proximité de la cuve, mais comment le solvant a-t-il pénétré dans la cuve ? En examinant le schéma des excursions de COT, l’équipe a pu déterminer que les excursions suivaient de près la fin d’une campagne de production lorsque les cuves de production étaient nettoyées prêtes pour le lot suivant. Ainsi, une combinaison unique d’événements se produisant simultanément : il y a eu une forte demande d’eau PPI provenant de la cuve de conservation pour terminer le nettoyage des cuves de production alors que les déchets contenant le solvant passaient dans le drainage et, étant une substance volatile, une partie du solvant formait une vapeur au-dessus du drainage. Les chutes rapides des niveaux d’eau à l’intérieur de la cuve d’eau PPI ont entraîné l’aspiration d’air dans la cuve par l’évent, qui se trouvait au-dessus du couvercle de la canalisation. De la vapeur de solvant était clairement aspirée dans la cuve avec l’air. La remise en place de l’évent de la cuve de conservation d’eau PPI à l’écart du couvercle de drainage a fourni une solution permanente empêchant la récurrence de l’évènement de contamination.

COT de la chute de feuilles d’automne

Les niveaux de matière organique dans l’eau source peuvent également varier selon la saison. En automne, des niveaux élevés de chute de feuilles peuvent augmenter la teneur organique des eaux d’alimentation, ce qui devient ensuite un défi pour les usines de traitement du maquillage EPU. Les usines de traitement sont conçues pour éliminer un pourcentage des contaminants de l’eau entrante, mais une augmentation des niveaux de contamination dans l’eau entrante peut entraîner à son tour des augmentations des niveaux de contamination dans le système d’EPU.

COT du point d’utilisation

Bien que les systèmes d’eau soient sous pression, il est connu qu’un effet de typhonage se produit lorsqu’un point d’utilisation est ouvert pour la première fois. Lors du prélèvement d’échantillons de préhension pour contrôle microbien et endotoxines au laboratoire, il est de pratique habituelle d’essuyer le point d’utilisation avec de l’alcool industriel (IPA) afin d’éviter toute contamination microbienne potentielle de l’échantillon par le microbe présent à l’extérieur du point d’utilisation. Cependant, cet alcool est une matière organique et, si certains sont contaminés au point d’utilisation, cela pourrait entraîner une excursion du COT.

COT de rupture d’intégrité RO

Le chIPAtre de la Pharmacopée Européenne concernant l’eau PPI a changé en mars 2016 pour permettre la première génération d’eau PPI par osmose inverse (OI)1. Dans leur rapport préparé pour la Direction européenne, l’EDQM Workshop2 d’experts2 a averti que les systèmes d’osmose inverse peuvent ne pas être aussi robustes que les distillateurs et a recommandé de se concentrer sur le COT et la conductivité en ligne comme indicateurs précoces de contamination microbienne potentielle ou d’augmentation des sous-produits microbiens, qui pourraient être des endotoxines. Des inquiétudes ont été exprimées sur le fait que l’accumulation microbienne sur le côté eau d’alimentation de l’OI pourrait potentiellement se rompre à travers la membrane d’OI et contaminer le système d’eau. De même, les sous-produits microbiens tels que les endotoxines peuvent passer à travers les membranes d’OI. Ceux-ci seraient considérés comme une augmentation des taux de COT et éventuellement aussi comme un changement du profil d’oxydation.

Résultats faux COT

Tous les analyseurs de COT de qualité pharmaceutique utilisent la lumière UV pour oxyder les molécules organiques et relâcher le carbone sous forme de dioxyde de carbone. Les résultats de COT peuvent être rapportés plus élevés qu’ils ne le sont réellement par la dérive du capteur dans les analyseurs de COT utilisant deux capteurs pour mesurer le carbone total (CT) et le carbone inorganique total (CIT) puis en calculant le COT.

De même, le vieillissement des lampes UV affectera progressivement l’intensité de la lumière UV produite. Dans les analyseurs de COT à débit constant où l’échantillon a un temps d’exposition fixe à la lumière UV, cette baisse d’intensité peut entraîner des valeurs de COT sous-rapportées, qui ne seraient pas détectées jusqu’au remplacement de la lampe UV.

Le chIPAtre 2.2.44 de la Pharmacopée européenne sur l'analyse de COT souligne l'importance d'une oxydation complète de la contamination organique pour obtenir une mesure précise du COT⁴. Les molécules organiques plus complexes à chaîne plus longue peuvent créer des acides organiques au cours du processus d'oxydation avec du CO₂. Les acides organiques peuvent contribuer plus fortement à la mesure de conductivité que le CO₂ final des molécules organiques complètement oxydées. Ainsi, l'absence d'oxydation complète des molécules organiques peut entraîner une valeur de COT incorrecte.

Figure 1. Les espèces intermédiaires créées lors de l’oxydation partielle peuvent être la cause de faux résultats COT

Prise en charge des investigations des causes racines

Éviter les résultats de COT erronés

 
La principale méthode utilisée par la plupart des analyseurs de COT de qualité pharmaceutique pour oxyder le COT est la lumière UV. Presque tous les analyseurs de COT utilisant la lumière UV ne possèdent qu'une seule lampe UV et ne surveillent pas le niveau de lumière UV émis par la lampe, ce qui risque de ne pas prendre en compte une réduction de la lumière UV qui pourrait compromettre la capacité de l'analyseur à mesurer le COT. La durée de vie typique de ces lampes UV est d'environ 12 mois et si la lampe UV ne fonctionne pas complètement, l'analyseur ne sera plus en mesure d'analyser le COT. Dans les systèmes EPI modernes, le niveau de COT peut être < 10 ppM et une lampe UV utilisée pour l'analyse de COT défectueuse peut ne pas être détectée, ce qui permettrait aux potentielles excursions de COT de passer inaperçues dans le système EPI. Si une défaillance de la lampe UV est détectée par l'utilisateur, le laboratoire de contrôle de la qualité peut avoir besoin d'un échantillon localisé plus important pour effectuer l'analyse de COT (jusqu'à ce que l'analyseur COT puisse être réparé). Le modèle PAT700 possède une lampe UV principale et une lampe UV de réserve. En outre, il surveille la puissance de la lumière UV. Si la lumière UV de la lampe principale tombe en dessous d'un niveau acceptable pour une bonne analyse de COT, la lampe de réserve est automatiquement activée et une alarme est activée pour en avertir l'utilisateur.

Figure 2. Le PAT700 permet d'éviter les temps d'arrêt imprévus et les interventions coûteuses grâce à ses lampes UV principales et de secours à commutation automatique.

Étant donné que différentes matières organiques peuvent nécessiter des temps d’oxydation différents pour transformer complètement la totalité du carbone présent en dioxyde de carbone pour une mesure précise du COT, le PAT700 surveille le changement de la mesure de conductivité et attend jusqu’à ce qu’il n’y ait plus de changement afin de détecter que le organique a été complètement oxydé, garantissant ainsi une analyse précise du COT. Il ne possède également qu’une seule cellule de mesure pour mesurer la CIT et le CT, de sorte que la dérive du capteur n’affectera pas la précision du COT calculé.

Figure 3. Le PAT700 utilise la détection dynamique du point final pour garantir une oxydation complète et une analyse précise des COT, même lorsque l'intensité de la lampe UV diminue.

Saisie des excursions

Le PAT700 peut être programmé pour prélever un échantillon d'eau à l'instant où une excursion du COT est détectée, afin que l'échantillon puisse être analysé plus en détail pour trouver la cause profonde.

Figure 4. Le PAT700 peut capturer un échantillon d'eau pour soutenir l'analyse de la cause profonde si une excursion du COT est détectée.

Meilleures pratiques de calibrage

Il est important de s’assurer que toute déviation rapportée dans les niveaux de COT ou de conductivité est une déviation réelle et n’est pas en fait causée par une dérive du calibrage des analyseurs. Donc, la première étape dans toute investigation de cause principale suite à une déviation est de vérifier que l’analyseur de COT ou de conductivité mesure toujours avec précision.

Généralement, la plupart des fabricants de produits pharmaceutiques effectuent un étalonnage de leurs analyseurs de COT tous les six mois. Il y a deux types de calibrage: validation de calibrage et ajustement de calibrage.

Pour la validation de l'étalonnage, des étalons homologués sont analysés sous forme d'échantillons ponctuels et la performance de l'analyseur de COT est comparée aux valeurs homologuées. Le « feu vert » est donné si les valeurs obtenues à partir de l'analyseur de COT ne dépassent pas un pourcentage acceptable des valeurs homologuées des étalons (essai à blanc déduit).

Pour le réglage du calibrage, les étalons homologués sont analysés par l'analyseur de COT. L'analyseur de COT ajuste sa pente de calibrage pour obtenir le meilleur ajustement possible par rapport aux valeurs homologuées des étalons. Tant que l'analyseur de COT est capable de changer sa pente pour donner un coefficient de corrélation (facteur de linéarité) ≥ 0,990 et tant que la variation de la pente d'étalonnage de l'analyseur de COT ne représente pas un changement important par rapport à l'étalonnage d'usine d'origine, le nouveau calibrage est considéré comme acceptable et le « feu vert » est donné. Un changement de pente d'étalonnage qui constitue un grand écart par rapport à la pente d'usine est considéré comme un indice d'erreur, c'est-à-dire que l'analyseur ne fonctionne pas correctement ou que les étalons ne concordent pas à leur valeur homologuée.

Bien que cela ne soit pas obligatoire, il est considéré comme une bonne pratique d'effectuer la procédure suivante étape par étape lors du calibrage d'un analyseur de COT :

1. Effectuez une validation de calibrage « tel que constaté au début » avant de procéder à tout ajustement ou maintenance. Cela confirme que l’analyseur de COT a fonctionné dans les limites spécifiées
   depuis le dernier calibrage et que rien n’a mal tourné depuis.
2. Effectuez un ajustement de calibrage. Cela permet de « peaufiner » le calibrage de l'analyseur de COT pour le rendre aussi précis que possible et d'apporter une protection contre la déviation progressive du calibrage sur de longues périodes
3. Effectuez une validation de calibrage « tel que constaté à la fin ». Cela confirme que l'ajustement de la pente de calibrage effectué à l'étape 2) a donné lieu à un calibrage précis par rapport à des normes traçables et certifiées.

Figure 5. Calibrage « tel que trouvé » réalisé avant toute procédure de maintenance pour confirmer que l’analyseur de COT fonctionne toujours de manière acceptable après 6 mois d’utilisation

Adéquation du système

Ce test est conçu pour s'assurer que l'analyseur de COT est capable d'analyser de la même manière les différents contaminants organiques qui pourrait se manifester dans l'eau purifiée et l'EPI. Cela est parCITulièrement important compte tenu des préoccupations concernant la contamination microbienne potentielle ou à partir de sous-produits microbiens, car le type de contamination organique peut changer avec le temps.

Calibrage de la conductivité

Le point faible des instruments de conductivité traditionnels réside dans le fait que la cellule de mesure est située à l'intérieur du tube d'EPI et est donc inaccessible, de sorte que la constante de la cellule ne peut pas être vérifiée comme recommandé dans les pharmacopées américaine et européenne (USP et EP)3,4 à l'aide d'une solution de conductivité d'une valeur connue et homologuée. Les analyseurs de COT qui utilisent la mesure de conductivité directe dans le cadre de leur analyse de COT, comme le modèle PAT700 de Beckman Coulter, permettent de vérifier la constante de la cellule, car l'échantillon entrant dans la cellule de conductivité est ensuite vidangé et ne compromet donc pas le circuit d'eau.

Figure 6. La constante cellulaire de l'analyseur de conductivité directe PAT700 peut être vérifiée conformément aux exigences de l’USP <645>

La plupart des analyseurs de COT ne sont pas conformes aux exigences de la Pharmacopée américaine et de la Pharmacopée européenne en matière de vérification de la précision du système électronique du conductimètre à l'aide d'une résistance externe. Le modèle PAT700 a été conçu spécialement pour répondre à cette exigence, satisfaisant ainsi toutes les exigences de conformité de la Pharmacopée américaine et de la Pharmacopée européenne en tant qu'analyseur de conductivité.

Figure 7. La précision du conductimètre et analyseur de conductivité directe du PAT700 peut être vérifiée à l'aide d'une résistance externe conformément aux exigences de l'USP<645>. L’élément 1 indiqué dans l’illustration représente la résistance de calibrage externe

Détection des changements dans la chimie organique de l’eau

Étant donné que différentes matières organiques peuvent produire différents profils d’oxydation du COT, un changement dans le profil d’oxydation peut indiquer un changement dans la chimie organique de l’eau. La Pharmacopée européenne souligne la nécessité d’une oxydation complète de la contamination organique pour garantir une analyse exacte du COT⁴.

Une augmentation des taux de COT associée à une modification du profil d’oxydation pourrait être un indicateur d’une modification de la chimie organique de l’eau et doit être étudiée avant qu’une excursion potentiellement plus importante ne se produise.

Certains analyseurs de COT, comme le PAT700 de Beckman Coulter, fournissent une indication du profil de la courbe d'oxydation pendant chaque analyse de COT. Un changement de type de profil, associé à un changement des niveaux de COT, peut révéler une potentielle dégradation de l'intégrité du système d'OI, ce qui incite l'utilisateur à faire des recherches approfondies et à prendre des mesures correctrices pour éviter un événement de contamination à grande échelle et pour mettre en place des mesures préventives afin d'éviter que le problème ne se reproduise à l'avenir.

Figure 8. Les changements dans la courbe du profil d'oxydation du COT peuvent indiquer une dégradation potentielle de l'intégrité du traitement de l'eau, ce qui nécessite une enquête pour prévenir un événement de contamination à grande échelle.

Analyse des échantillons prélevés

Dans le cadre de l’investigation de la cause racine, afin d’identifier si la contamination provient d’un des points d’utilisation sur les échantillons de la prise de la boucle d’eau doit être prélevée à différents points de la boucle.

Figure 9. Analyse des échantillons au point d’utilisation pour faciliter les investigations sur les causes profondes

Le PAT700 de Beckman Coulter permet aux utilisateurs d’analyser jusqu’à quatre échantillons prélevés à la fois à l’aide de l’échantillonneur automatique intégré. 21CFR conformité au CFR part 11 est rendue possible pour les résultats car ils sont générés dans des fichiers PDF sécurisés et protégés par mot de passe incluant la signature électronique du technicien.

Conclusion

Comme les événements de contamination par EPU ou EPPI peuvent être de nature transitoire, les analyseurs de COT qui peuvent capturer un échantillon d’eau contaminée peuvent fournir une aide précieuse dans les enquêtes sur la cause profonde. Les données sur les modifications des profils d’oxydation de l’analyseur de COT peuvent être un indicateur utile des modifications potentielles de la chimie organique de l’eau, fournissant un avertissement précoce de la détérioration potentielle des membranes d’OI. En même temps, éviter de fausser des résultats de COT élevé ou faible grâce à une conception robuste de l’analyseur peut aider à réduire le temps perdu dans les investigations de cause racine inutiles et éviter les résultats ’aucun défaut trouvé’ que les régulateurs n’aiment pas. Le choix réfléchi de l’analyseur de COT peut fournir une assistance très nécessaire pour les investigations des causes racines des déviations du système d’eau.

Références

1. Communiqué de presse de la Commission européenne de Pharmacopée du 18 mars 2016 https://www.edqm.eu/sites/default/files/press_release_water_for_injections_march_2016_0.pdf
2. Atelier d'experts de l'EDQM, 24 mars 2011, Direction européenne de la qualité du médicament & soins de santé (EDQM), 7 allée Kastner, CS 30026 F - 67081 Strasbourg
3. Convention pour la Pharmacopée américaine, Pharmacopée américaine, Rockville MD, États-Unis et Conseil de l'Europe, Direction européenne de la qualité du médicament & soins de santé, Pharmacopée européenne, Strasbourg, France
4. Conseil de l'Europe, Direction européenne de la qualité du médicament & soins de santé, Pharmacopée européenne 8.0, 01/2008:20244, Carbone organique total dans l'eau pour une utilisation pharmaceutique, Strasbourg, France
5. International Society for PharmaceuCITal Engineering, ISPE Good PracCITe Guide: Ozone Sanitization of PharmaceuCITal Water Systems, Première édition, juillet 2012 http://www.ispe.org/ispe-good-pracCITe-guides/ozonesanitization-pharmaceuCITal-water-systems [14 août 2014]
6. Pharmaceutical and Healthcare Sciences Society, Best Practice for Particle Monitoring in Pharmaceutical Facilities,
   Monographie technique PHSS n°16, Première édition 2008, ISBN 978-1-905271-15-3

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