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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA TESIS. VERIFICACIÓN DEL MÉTODO DE VALORACIÓN MICROBIOLÓGICA DE AMPICILINA POR CILINDRO EN PLACA. QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE QUÍMICO FARMACÉUTICO BIÓLOGO PRESENTA JORGE ALEJANDRO SALYANO GUEVARA MÉXICO, D.F. 2015 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. JURADO ASIGNADO: PRESIDENTE: GEORGINA MARGARITA MAYA RUIZ VOCAL: MARÍA DEL SOCORRO ALPÍZAR RAMOS SECRETARIO: JUAN MANUEL RODRÍGUEZ 1er. SUPLENTE: MARÍA EUGENIA IVETTE GÓMEZ SÁNCHEZ 2° SUPLENTE: NATIVIDAD GARCÍA ESCAMILLA SITIO DONDE SE DESARROLLÓ EL TEMA: LAMBDA CIENTÍFICA, S.A. DE C.V. ASESOR DEL TEMA: M. EN F. MARÍA DEL SOCORRO ALPÍZAR RAMOS SUPERVISOR TÉCNICO: I.F. GISELLA ANAYL LEÓN RAMÍREZ SUSTENTANTE: JORGE ALEJANDRO SALYANO GUEVARA 1 CONTENIDO páginas OBJETIVO GENERAL. .................................................................................................................... 3 OBJETIVO ESPECÍFICO. ............................................................................................................... 3 INTRODUCIÓN. ............................................................................................................................... 4 GENERALIDADES. .......................................................................................................................... 6 1. ANTIBIÓTICOS. ....................................................................................................................... 6 1.1 ORIGEN DE LAS BALAS MÁGICAS.............................................................................. 6 1.2 DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN.................................................................................... 8 1.3 NECESIDAD DE NUEVAS ESTRATEGIAS. ............................................................... 13 1.4 AMPICILINA. .................................................................................................................... 14 2. VALORACIÓN DE ANTIBIÓTICOS. ................................................................................... 16 2.1 BIOENSAYO..................................................................................................................... 16 2.2 CONSIDERACIONES ESTADÍSTICAS. ...................................................................... 17 2.3 VALORACIÓN MICROBIOLÓGICA DE ANTIBIÓTICOS. ......................................... 20 3. EVALUACIÓN DE POTENCIA DE AMPICILINA. ............................................................. 22 3.1 CONSIDERACIONES GENERALES............................................................................ 22 3.2 Kocuria rhizophila. ........................................................................................................... 24 4. VALIDACIÓN PARCIAL DE UN MÉTODO. ....................................................................... 25 4.1 VALIDACIÓN PARCIAL DE AMPICILINA. .................................................................. 27 DESARROLLO EXPERIMENTAL. .............................................................................................. 28 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. .................................................................................... 28 PROTOCOLO. ............................................................................................................................ 28 1 OBJETIVO GENERAL. ...................................................................................................... 28 2 ALCANCE. ........................................................................................................................... 28 3 MATRIZ POR EVALUAR. .................................................................................................. 28 4 MÉTODO DEL ENSAYO. .................................................................................................. 28 5 EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIAL A USAR EN EL ENSAYO. ................... 29 6 PROCEDIMIENTO. ............................................................................................................. 30 7 PARÁMETROS DE DESEMPEÑO A EVALUAR. .......................................................... 33 8 MANEJO DE DATOS Y CRITERIOS. .............................................................................. 35 2 RESULTADOS. ............................................................................................................................... 39 Tabla 10. Recuperación obtenida en los niveles de concentración. .................................. 39 Gráfica 1. Respuesta en función del log(Concentración). ................................................... 40 Gráfica 2. Residuales. ............................................................................................................... 41 Gráfica 3. Concentración obtenida en función de la concentración adicionada. .............. 42 Gráfica 4. Recuperación en función de la concentración. ................................................... 43 Gráfica 5. Sesgo en función de la concentración. ................................................................. 44 Tabla 11. Precisión. ................................................................................................................... 45 ANÁLISIS DE RESULTADOS. ..................................................................................................... 46 INTERVALO LINEAL. ................................................................................................................ 46 RECUPERACIÓN. ..................................................................................................................... 47 SESGO. ....................................................................................................................................... 47 PRECISIÓN. ................................................................................................................................ 48 INTERVALO DE TRABAJO. ..................................................................................................... 49 CONCLUSIÓN. ............................................................................................................................... 50 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. ........................................................................................... 51 ANEXO 1. DIAGRAMA DE FLUJO DE ACTIVIDADES. .......................................................... 54 ANEXO 2. EJEMPLO DE CÁLCULOS. ...................................................................................... 56 3 VERIFICACIÓN DEL MÉTODO DE VALORACIÓN MICROBIOLÓGICA DE AMPICILINA POR CILINDRO EN PLACA. OBJETIVO GENERAL. Verificar el desempeño del método de Valoración Microbiológica de ampicilina en medicamentos. OBJETIVO ESPECÍFICO. Contar con evidencia documentada que soporte que el método es adecuado para su propósito. 4 INTRODUCIÓN. La Ley General de Salud reglamenta el derecho a la protección de la salud que tiene toda persona en los términos del artículo 4° de la Constitución Políticade los Estados Unidos Mexicanos, en su título decimosegundo, capítulo cuarto, define y clasifica a los medicamentos.1 Define medicamento como “toda sustancia o mezcla de sustancias de origen natural o sintético que tenga efecto terapéutico, preventivo o rehabilitatorio, que se presente en forma farmacéutica y se identifique como tal por su actividad farmacológica, y por sus características físicas, químicas y biológicas”1. También menciona que los productos que contengan nutrimentos, se considerarán medicamentos si contienen vitaminas, minerales, electrolitos, aminoácidos o ácidos grasos, en concentraciones superiores a las que contienen los alimentos. Los medicamentos se clasifican según la actividad farmacológica por ejemplo, anestésicos, hipnóticos, antiepilépticos, entre otros y para interés de este proyecto no puedo dejar de mencionar los fármacos antiinfecciosos. Uno de los enfoques para la clasificación antes mencionada y definida en Remington Farmacia (Gennaro y colaboradores, 20° Ed) es el tratamiento de infecciones por los diferentes microorganismos patógenos conocidos, que comprenden bacterias, hongos, virus y parásitos. De este modo se clasifican en antisépticos y desinfectantes, antibacterianos sistémicos (o antibióticos), antimicóticos, antiparasitarios y antivirales. Para estimar la naturaleza, constitución o potencia de medicamentos como los antiinfecciosos u otros que producen un efecto biológico, es necesario emplear métodos biológicos o bioensayos. En la norma internacional ISO/IEC 17025:2005 “Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración” se establece que los métodos analíticos deben ser validados antes de realizar una determinación 5 analítica. Se especifica que el laboratorio debe confirmar que puede aplicar adecuadamente métodos normalizados antes de ser aprobados, y se debe repetir la confirmación cada vez que cambie el método. Los métodos analíticos requieren ser validados, de ésta manera se establece que las características de desempeño del método satisfacen los requisitos para su aplicación. Sin embargo, los métodos analíticos normalizados que han sido validados por estándares internacionales (como en el caso de los métodos farmacopéicos), no requieren ser validados nuevamente por el laboratorio, sino únicamente verificar su aplicabilidad al producto mediante una validación parcial, bajo las condiciones de operación del laboratorio y en función del propósito analítico deseado. Además, se debe contar con la información documentada de la verificación ya que debe ser comprobado ante autoridades sanitarias. El laboratorio en donde se desarrolló el proyecto decidió que es necesario contar con una verificación del método de valoración de antibióticos ya que hubo un cambio de analistas y remodelación de las áreas de microbiología. La ampicilina es la primera aminopenicilina desarrollada, y actualmente sigue siendo muy recurrida para el tratamiento de infecciones causadas por una gran variedad de baterías Gram (+) y (-). Por lo que se decidió realizar la validación parcial del método de valoración microbiológica de ampicilina tabletas. 6 GENERALIDADES. 1. ANTIBIÓTICOS. 1.1 ORIGEN DE LAS BALAS MÁGICAS. El uso de agentes antimicrobianos frente a las enfermedades infecciosas constituye un acontecimiento importante en la historia de la humanidad, ya que permitió mejorar la expectativa de vida, impactando en diferentes parámetros de desarrollo social. Hace 2500 años los chinos utilizaban la cáscara enmohecida de soya en el tratamiento de carbunco, forúnculos e infecciones similares, en la actualidad se sabe que este tipo de preparaciones contenían hongos filamentosos y algunas bacterias productores de agentes antimicrobianos. Sin embargo, frente a esta débil noción de terapia no se aplicaba el método científico para el desarrollo y el uso de estos agentes. A inicios del siglo XX, Paul Erlich introdujo y desarrolló el concepto de toxicidad selectiva, al estudiar las tinciones de microorganismos, observó que algunos colorantes los teñían pero no así con los tejidos animales. Dedujo que el colorante que no teñía al tejido, no se combinaba molecularmente con los componentes celulares; razonó que si el colorante tuviese propiedades tóxicas, atacaría selectivamente a los microorganismos. A estos agentes los llamó balas mágicas.2 Alejandro Fleming (médico escocés) en su laboratorio del Inoculation Department del St. Mary’s Hospital de Londres, mientras efectuaba un examen rutinario de cultivos en placa de estafilicocos, observó halos de inhibición alrededor de una colonia de hongo contaminante. Antes de 1929, Fleming se dedicó a caracterizar, identificar y estudiar el hongo contaminante y logró separar la sustancia inhibidora, la llamó penicilina por el género del hongo filamentoso que la produce Penicillium. Continuó estudiando las propiedades de la penicilina frente a microorganismos y no fué sino hasta 1929 cuando opinó que la penicilina sería útil para la aplicación local en heridas infectadas. Durante 9 años las opiniones de Fleming quedaron en 7 el olvido, hasta que se despertó el interés por la penicilina como agente antibacteriano por investigadores de Oxford dirigidos por Howard Florey, motivados en parte para tratar infecciones por lesiones y heridas en el campo de batalla en la Segunda Guerra Mundial.3 Al paralelo, en 1930 Gerard Domag descubrió las sulfamidas, que tuvieron gran éxito en el tratamiento de infecciones estreptocóccicas. Florey y sus colaboradores desarrollaron métodos para el análisis de penicilina, así como su producción en grandes cantidades. La Segunda Guerra Mundial agravó y Florey llevó a EU el hongo productor de penicilina, en donde se creó un programa de investigación a gran escala. Al final de la guerra se disponía de penicilina en grandes cantidades para uso militar y civil, comenzó la competencia en producción y ventas de penicilina y se inició la carrera en la búsqueda y desarrollo de nuevos antibióticos.3 8 1.2 DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN. Los antibióticos son sustancias producidas por microorganismos, derivados de éstos o sintetizados en laboratorio, que inhiben o matan selectivamente a otros microorganismos; tienen propiedades físicas, químicas y farmacológicas, y cuentan con mecanismos de acción. Actúan inhibiendo diversos procesos metabólicos que son esenciales para los microorganismos y su especificidad depende de que bloquee enzimas o sustratos no presentes en las células del huésped. Los antibióticos se pueden clasificar de muchas formas dependiendo de sus características y la información de interés. Clasificación de acuerdo al espectro de acción antimicrobiana. Clasificación de interés principalmente médico y muy útil en la toma de decisión frente a casos de infección, por ejemplo, amplio espectro, contra Gram (+), contra Gram (-), 1ª generación, 2ª generación, antiestafilocóccicas, etc. Clasificación según su estructura química. Siendo de interés puramente químico en la que existe la posibilidad de que muchos antibióticos queden dentro de varios grupos, las siguientes son ejemplo de este tipo de clasificación: - Carbohidratos (ej. Estreptomicina y vancomicina). - Lactosas macrocíclicas (ej. Eritromicina y rifampicina). - Quinonas (ej. Tetraciclina) - Aminoácidos y análogos peptídicos (ej. Penicilina y bacitracina) - Heterocíclicos con nitrógeno (ej.polioxinas). - Heterocíclicos con oxígeno (ej. monencina). - Derivados alicíclicos (ej. Cicloheximida) - Aromáticos (ej. Cloramfenicol y novobiocina). - Alifáticos (ej. Fosfomicina) - Quinolónicos (ej. Ciprofloxacino). - Oxazolidinona (ej. 2-oxazolidinona). 9 Clasificación de acuerdo a su mecanismo de acción. En este tipo de clasificación ampliamente usada y de interés generalizado, los antibióticosse dividen en: - Inhibidores de la síntesis de la pared bacteriana. - Inhibidores de la síntesis de proteínas. - Inhibidores de la síntesis de ácidos nucleicos. - Antibióticos que actúan sobre la membrana externa. 1.2.1 INHIBIDORES DE LA SÍNTESIS DE LA PARED BACTERIANA. La concentración de solutos disueltos dentro de una célula bacteriana crea una considerable presión de turgencia, para resistir esta presión poseen paredes celulares de peptidoglucano, que además son las responsables de la forma y rigidez de la célula. La síntesis del peptidoglucano se divide en 3 etapas principales. En la primera etapa se forma UDP-N-acetil munamil pentapéptido en el citoplasma. En la segunda etapa, se polimerizan el UDP-N-acetil-muramil- pentapéptido y N-acetilglucosamina. La reacción de transpeptidación es importante en la síntesis de la pared celular en la bacteria y corresponde a la tercera y última etapa. Se entrecruza el peptidoglucano cuya unidad básica está constituida por N-acetil-glucosamina y N-acetil-murámico, estas se unen mediante la reacción de transpeptidación. Los centros catalíticos de estas actividades residen en enzimas bifuncionales ancladas en la superficie externa de la membrana citoplasmática. Estas transpeptidasas junto con otras que realizan reacciones auxiliares de carboxipeptidación, son denominadas PBPs (por sus siglas en inglés, penicillin binding proteins). Los antibióticos que actúan en esta última etapa tienen un anillo betalactámico que compite por la unión en el centro catalítico de estas enzimas; esta unión es covalente por lo que resulta en una inhibición irreversible de la enzima y ya no puede catalizar la reacción de transpeptidación. La pared celular continúa 10 formándose pero ya no se entrecruza, además el complejo Antibiótico-PBP estimula la liberación de autolisinas que digieren la pared celular existente. La pared celular se debilita y se degrada, resultando en la lisis celular. También existen antibióticos que actúan con diferente mecanismo de acción que los betalactámicos. 1.2.2 INHIBIDORES DE LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS. Muchos antibióticos inhiben la síntesis de proteínas interaccionando con el ribosoma, pero aún cuando varios antibióticos inhiban el mismo paso en la síntesis, los mecanismos pueden ser diferentes. La mayoría de los antibióticos inhiben la síntesis de proteínas uniéndose a distintas bases nitrogenadas del ARN ribosómico que forma parte del centro de decodificación, del centro de formación de enlaces peptídicos o de la región próxima de la entrada al túnel de salida del péptido recién sintetizado. En el ribosoma bacteriano, el centro de decodificación se halla en una región del ARNr 16S de la subunidad 30S, mientras que el lugar de formación de péptidos y la entrada al túnel de salida de la proteína recién formada están constituidos por nucleótidos contenidos en un bucle del dominio V del ARNr 23S de la subunidad 50S.4 Existen fármacos que actúan por mecanismos diferentes, el ácido fusídico impide que el ARNt pueda desplazarse desde el centro de decodificación al centro de formación de enlaces peptídicos y la mupirocina impide la incorporación de isoleucina a los péptidos en formación y bloquea la síntesis protéica.4 1.2.3 INHIBIDORES DE LA SÍNTESIS DE ÁCIDOS NUCLÉICOS. El voluminoso ADN bacteriano cabe en el interior de la célula gracias a que se encuentra densamente empacado, sin embargo, para que pueda replicarse y transcribirse son necesarias enzimas que desdoblen su estructura superhelicoidal 11 y separen las moléculas hijas. La girasa se encarga de desempacar y la topoisomerasa IV de la separación de las moléculas hijas.4 Las quinolonas y rifamicinas son ejemplo de esta familia de antibióticos. Las quinolonas inhiben la actividad de las topoisomerasas bacterianas de tipo 2 después de que éstas se unieron al ADN y las rifampicinas se fijan a la subunidad beta de la polimerasa del ARN y bloquean la elongación de ARNm. 1.2.4 ANTIBIÓTICOS QUE ACTÚAN SOBRE LA MEMBRANA EXTERNA. La membrana citoplasmática es fundamental para la regulación del medio intracelular de la bacteria. Las bacterias Gram negativas disponen de una membrana exterior, su lámina interna está constituida por fosfolípidos, mientras que la externa está compuesta por lipopolisacáridos. Varios antibióticos de naturaleza lipopeptídica son afines a moléculas de las membranas lipídicas, este mecanismo de acción es distinto y no produce resistencia cruzada. El interés por este grupo de antibióticos ha sido cada vez más importante ya que son una opción terapéutica frente a cepas resistentes, en particular de organismos como P. aeruginosa o Acinetobacter baumanni. 12 Tabla 1. Clasificación de antibióticos según su mecanismo de acción. INHIBICIÓN DE SÍNTESIS DE PARED CELULAR Betalactámicos Penicilinas > Aminopenicilinas > Ampicilina Cefalosporinas Carbapenems Monobactams Inhibidores de betalactamasas Glucopéptidos Fosfomicina Cicloserina Bacitracina INHIBICIÓN DE LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS Aminoglucósidos Macrólidos Lincosamidas Estreptograminas Tetraciclinas Amfenicoles Linezólidos INHIBICIÓN DE LA SÍNTESIS DE ÁCIDOS NUCLÉICOS Quinolonas Nitroimidazoles Rifamicinas BLOQUEO DE MEMBRANAS BACTERIANAS Colistinas Daptomicina Polimixinas Nistatina 13 1.3 NECESIDAD DE NUEVAS ESTRATEGIAS. El uso inadecuado de tratamientos con antibióticos ha producido severos problemas de microorganismos resistentes en todo el mundo, por lo que existe una necesidad de controlar el uso de éstos y de desarrollar antibióticos novedosos, con diferentes mecanismos de acción y menor posibilidad de generar resistencia en microorganismos. El Centro de Control y Prevención de Enfermedades reportó en 2014, que cada año en EUA hay 2 millones de norteamericanos con serias infecciones causadas por bacterias resistentes a antibióticos, y 23000 de ellos mueren.5 Sin embargo, el descubrimiento y desarrollo de antibióticos es científicamente más complejo y costoso porque es necesario mayor tiempo desde su descubrimiento hasta su liberación a venta. Por ejemplo, hasta 2014, de un grupo de 38 antibióticos en desarrollo registrados ante FDA, 11 están a fase 1, 18 en fase 2, 7 en fase 3 y finalmente 2 se encuentran en la fase final de revisión y aprobación.6 Además, los antibióticos representan una pobre recuperación de inversión en comparación con otras clases de fármacos. La terapia con antibióticos tiene cortos periodos de tiempo de uso en comparación con otras terapias, y las farmacéuticas saben que ganan más dinero con terapias que tienen que ser administradas de por vida.7 Frente a esta problemática, los profesionales de la salud tienen la tarea de crear nuevas estrategias para enfrentar el creciente número de casos de enfermedades causadas por bacterias resistentes. Por ejemplo, en EUA se incrementó la recuperación de inversión por parte de la farmacéutica que desarrolló un antibiótico, al extender el periodo de registro 5 años más. 14 1.4 AMPICILINA. La ampicilina es la primera aminopenicilina, es una penicilina semisintética derivada de la forma base del núcleo de penicilina; su fórmula molecular es C16H19N3O4S. La ampicilina es bactericida a bajas concentraciones. Es efectiva contra bacterias Gram (+) como estreptococos alfa y beta hemolíticos, S. pneumoniae, estafilococos no productores de penicilinasa, B. anthracis, Clostridium sp., Corynebacterium xerosa y muchas cepas de enterococos. También es efectiva contra algunas bacterias Gram (-) como H. influenzae, Neisseria gonorrhoeae, N. meningitidis, P.mirabilis y muchas cepas de Salmonella sp., Shigellay E.coli. Es estable frente a ácido gástrico y se absorbe bien en el tracto gastrointestinal. La ampicilina es indicada en el tratamiento de infecciones causadas por los microorganismos mencionados presentes en infecciones del tracto genitourinario (incluyendo gonorrea), del tracto gastrointestinal y meningitis.8 Ilustración 1. Estructura molecular de ampicilina. 15 Algunos de los microorganismos adquieren resistencia con rapidez a través de la elaboración de penicilinasa, de modo que a menudo la ampicilina se combina con sulbactam.9 Se tienen reportados casos ocasionales de reacciones de hipersensibilidad (anafilaxis). El uso prolongado de ampicilina causa resistencia en los microorganismos. No se han reportado carcinogénesis, mutagénesis o infertilidad en estudios con animales. La ampicilina puede provocar reacciones alérgicas similares a las ocasionadas por otras penicilinas, es 5 veces mas alergénica que la penicilina G. La incidencia de erupciones es de alrededor de 7%; puede provocar náuseas, vómito, diarrea, glositis y estomatitis.9 16 2. VALORACIÓN DE ANTIBIÓTICOS. 2.1 BIOENSAYO. Para estimar la naturaleza, constitución o potencia de fármacos o medicamentos como los antibióticos u otros que producen un efecto biológico, es necesario recurrir a métodos biológicos o bioensayos. Aunque los métodos químicos cuentan con mayor precisión y menor variabilidad de la respuesta, los bioensayos cuentan con otras ventajas útiles, por ejemplo, son específicos, sensibles, el principio activo no tiene que ser conocido, ni puro y la respuesta se puede relacionar con el uso terapéutico del medicamento. La gran desventaja es inherente al uso de organismos, la aplicación de estímulos idénticos da lugar a respuestas no necesariamente iguales, por lo que deben quedar definidos sin ambigüedad la respuesta, las condiciones y los factores críticos del método para tener extremo cuidado en su tratamiento. En el caso de los antibióticos puede haber ligeros cambios químicos que se traducen en pérdidas de la actividad antimicrobiana que no pueden demostrarse por métodos químicos, por esta razón, los métodos de valoración microbiológica prevalecen sobre los métodos químicos. Los bioensayos pueden ser cualitativos o cuantitativos; son ampliamente usados los métodos cualitativos en fases de investigación y desarrollo de un fármaco nuevo, mientras que los cuantitativos son aplicados para métodos de rutina durante todo el proceso de producción. La cuantificación por medio de un bioensayo se basa en la premisa de que la aplicación de la muestra en un sistema biológico produce un efecto mensurable, donde la magnitud del efecto depende del contenido de la sustancia en la muestra. Los bioensayos cuantitativos se clasifican, según la Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos 11ª Edición en: 17 - Directos. - Indirectos. Los ensayos directos se basan en administrar a una unidad de prueba cantidades acumuladas de la muestra, hasta encontrar la dosis a la cual se presenta el efecto; éste tipo de ensayo es de interés académico, en investigación y desarrollo de un medicamento, sirve para determinar inicialmente la concentración a trabajar con el método o la magnitud de la respuesta que produce un fármaco nuevo. En los ensayos indirectos se administra una dosis predeterminada a un número de unidades de prueba y se evalúa la respuesta, este tipo es de aplicación rutinaria en producción, cuando se han demostrado todos los parámetros básicos en el desarrollo de un fármaco o medicamento. La respuesta en los bioensayos también puede ser: - Gradual (o de carácter continuo) - Cuantal (del todo o nada, también llamado nominal). 2.2 CONSIDERACIONES ESTADÍSTICAS. Dada la variabilidad de los bioensayos se debe llevar un correcto control estadístico en el desarrollo y montaje del método. La estimación de la potencia por medio de un bioensayo está sujeto a un error aleatorio importante debido a la variabilidad de las respuestas, mediante el diseño y uso de ensayos presentados en la Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos se supone que los errores sistemáticos (p. ej. pesar o diluir) no contribuyen a una variación importante en la estimación12, por lo que el laboratorio debe contar con analistas calificados, instrumentos y equipos calibrados y calificados, de este modo se puede reducir considerablemente el error sistemático. 18 Se debe tomar en cuenta que las propias estimaciones del error están sujetas a error apreciable, a menos que se basen en un número muy grande de observaciones. Debe ser comparada la preparación de la muestra con una de referencia, es decir al mismo tiempo y bajo condiciones estrictamente iguales, para reducir el error sistemático en la determinación. Las sustancias de referencia o patrones tienen la característica de ser altamente puras, estables y de potencias conocidas y definidas por un organismo internacional. No es posible determinar sin error la relación dosis-respuesta, por lo que no es posible determinar sin error la potencia del analito. Debido a ésto, es necesario elegir el mejor método estadístico para obtener la potencia. “La asignación de las unidades de prueba a diferentes condiciones de ensayo debe efectuarse por algún proceso estrictamente aleatorio”12. Cuando no es posible desarrollar un diseño aleatorio sencillo del ensayo debido a la variabilidad intrínseca de las unidades de prueba o de las condiciones de ensayo, se puede incrementar la precisión de la estimación de la potencia, recurriendo a métodos estadísticamente confiables de asignación de las unidades a los tratamientos. Cuando se obtiene un valor dudoso debido a una falla durante el bioensayo, por ejemplo, debido a incubación mal realizada, sesgo del analista, pipeteada errónea, etc. o debido a la variabilidad del bioensayo, puede ser eliminado. La eliminación debe ser mediante un procedimiento estadístico, ya que la eliminación arbitraria de los valores aberrantes produce sesgo de los resultados. Al realizar un análisis de linealidad no se puede concluir solo con el parámetro r2 ya que es una medida de correlación, se ha visto que la correlación entre dos variables puede ser alta a pesar de que la relación puede ser no lineal, por lo que también es necesario realizar un análisis de residuales. 19 Un residual es considerado como el error aleatorio observado y es la diferencia entre el valor observado y el valor estimado por la línea de regresión. El análisis de residuales permite confirmar si algunas de las suposiciones del modelo de regresión se cumplen, por ejemplo, relación lineal entre variables y normalidad de los errores, además la gráfica de residuales es una buena herramienta visual para detectar datos aberrantes (cuando están extremadamente alejados de la nube de residuales). Los patrones que indican no linealidad son los de tendencias sistemáticas y normalmente son reconocidas visualmente, se ejemplifican en Ilustración 2. Estos patrones son resultado del deseo humano de intentar corregir o balancear las mediciones, basado en premisas falsas, que conducen al error. Ilustración 2. Tendencia de residuales que indican No linealidad. 20 2.3 VALORACIÓN MICROBIOLÓGICA DE ANTIBIÓTICOS. La Valoración Microbiológica de Antibióticos es un método general de análisis tanto en la Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos como otras, para la determinación de la potencia o actividad de los antibióticos. Existen dos métodos, Cilindro en Placa y Turbidimétrico, en esta tesis se trabajó con el primero. En los años 30s del siglo 20 cuando los investigadores de Oxford dirigidos por Florey despertaron su interés por la penicilina, se dieron cuenta que el método de diluciones sucesivas de Fleming para determinar las dosis efectivas contraagentes patógenos era inadecuado para la determinación de potencia, y desarrollaron un método que consistía en emplear cápsulas de porcelana colocadas sobre placas con agar inoculado y comenzaron a comparar con un patrón3, de modo que los envases de penicilina comenzaron a contener la cantidad declarada en el marbete de forma más exacta. Fleming, Rammelkamp, Foster y otros3 fueron modificando y perfeccionando el método durante todo el siglo XX hasta el actualmente empleado. El método de Cilindro en Placa actual, también llamado método de difusión en agar, es un bioensayo cuantitativo, indirecto y de respuesta gradual, se basa en la difusión del antibiótico desde un cilindro vertical, a través de una superficie con agar inoculado con el microorganismo de prueba. La difusión origina zonas de inhibición del microorganismo cuyo diámetro está en relación con la concentración Ilustración 3. Placa de valoración con penicilindros (Salyano, 2014). 21 del antibiótico. Se basa en una curva de calibración de 5 dosis y la interpolación de la muestra. El ensayo no corresponde a un diseño “Completamente al Azar”, ya que en este tipo la asignación de las unidades de prueba a los diferentes tratamientos debe ser completamente al azar. Debido a la variabilidad de condiciones entre cajas Petri (volumen de medio, inclinación, etc.) se diseñó en “Bloques al Azar” y así se incrementó la precisión de la estimación. En este tipo de diseño se introducen restricciones en la asignación de las unidades a los tratamientos, se agrupan las unidades de prueba con base en una fuente de variación identificable (bloque) y los diferentes tratamientos se cruzan con el tratamiento del punto central dentro de los bloques para realizar una corrección estadística que se presenta en el protocolo. 22 3. EVALUACIÓN DE POTENCIA DE AMPICILINA. 3.1 CONSIDERACIONES GENERALES. El procedimiento, descrito en el protocolo, desde la preparación de medios hasta la obtención de datos debe seguirse rigurosamente, sin embargo, existen consideraciones que no se mencionan, las cuales se encuentran relacionadas con la capacitación, preparación académica y habilidades del personal de laboratorio, que son importantes tomar en cuenta para asegurar resultados confiables y que se describen a continuación. Se debe verificar que los medios de cultivo cumplan con pruebas de promoción de crecimiento antes de ser usados, y contar con criterios exigentes (por ejemplo, recuperación >80%) para asegurar el correcto desarrollo de microorganismos. Se confirmará que el pH se encuentra dentro del intervalo requerido antes y después del proceso de esterilización, así como la verificación de esterilidad. El medio de cultivo no debe contener grumos, una vez fundido es necesario mantenerse a una temperatura de 45°C hasta su vertido para evitar desniveles en la superficie de las placas que afectan los halos de inhibición. Se debe contar con la validación del proceso de esterilización del autoclave usado, para asegurar que todo el material y medios que pasaron por un ciclo es este equipo se encuentran estériles. La cepa de Kocuria rhizophila no debe tener mas de 5 pases o resiembras a partir de la cepa provista por ATCC, se debe contar con su certificado y ser almacenada siempre en un medio de cultivo de enriquecimiento y en refrigeración. El secado del estándar de ampicilina es un paso crítico, ya que es la referencia para determinar la potencia de la muestra problema, además, se debe contar con el certificado para conocer su potencia real. El pesafiltros usado debe encontrarse limpio, libre de humedad y tomarse con guantes de latex. El estándar se secará en las condiciones indicadas hasta peso constante. 23 La superficie limpia en la que se deja solidificar el medio de cultivo en las placas debe encontrarse totalmente nivelada, la nivelación del medio de cultivo es otro aspecto crítico ya que afecta considerablemente la simetría de los halos de inhibición y aumenta la variación del bioensayo. La preparación de la suspensión del microorganismo deberá ser por medio de una técnica aséptica para evitar contaminación y siempre se deberá agitar para homogeneizar antes de usarla. El medio de cultivo a inocular deberá estar a una temperatura de aproximadamente 45°C para evitar matar las células y será agitado para homogeneizar. El llenado de los penicilindros con las soluciones corresponde a otro paso crítico. Deberán usarse pipetas de plástico limpias así como penicilindros limpios, estériles y del mismo tamaño, se verterá lentamente y gota por gota dentro del penicilindro hasta que se forme una superficie ligeramente convexa igual para todos los cilindros, evitando que la solución caiga fuera de él. La incubación de las cajas con los penicilindros deberá llevarse a cabo en una incubadora nivelada y libre de vibraciones, evitando que las puertas sean azotadas. Se recomienda avisar al personal y pegar un mensaje en la incubadora de que se encuentra en proceso una valoración microbiológica de antibióticos. Los halos de inhibición de un ensayo deberán ser leídos por un mismo analista, durante un corto periodo de tiempo, usando el mismo instrumento de medición y bajo las mismas condiciones de iluminación. Ilustración 4. Halos de inhibición (Salyano, 2014). 24 3.2 Kocuria rhizophila. El microorganismo que se usa para evaluar la potencia de ampicilina es Kocuria rhizophila ATCC 9341, anteriormente se encontraba clasificado como Micrococcus luteus, sin embargo, con estudios recientes de fenotipificación y genitipificación fue reclasificado y llamado Kocuria rhizophila. Este microorganismo es una bacteria usada para determinar la potencia de muchos antibióticos como amoxicilina, clindamicina, eritromicina y lincomicina, entre otros. Es un coco pequeño Gram (+), aerobio obligado, forma colonias redondas color amarillo por sus pigmentos característicos. Se puede encontrar en ambientes diversos como el suelo, polvo y agua, y es uno de los integrantes de la microbiota normal de la piel y mucosa de mamíferos. No se considera como un microorganismo patógeno, pero es oportunista. 25 4. VALIDACIÓN PARCIAL DE UN MÉTODO. Cuando se establece seguir un método analítico, se debe ser cuidadoso y demostrar que funciona correctamente, por lo que los datos obtenidos son fiables. Un laboratorio que funciona correctamente, debe seguir métodos validados para no caer en el deseo humano natural de seguir atajos que se basan en premisas falsas, las cuales conducen inevitablemente al error. En la norma internacional ISO/IEC 17025:2005 “Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración” se establece que los métodos analíticos deben ser validados antes de realizar una determinación analítica, ya que el desempeño de un método varía para cada laboratorio, y también varía cuando cambia la matriz en la que se encuentra el analito. Se especifica que el laboratorio debe confirmar que puede aplicar adecuadamente métodos normalizados antes de ser aprobados, y se debe repetir la confirmación cada vez que cambie el método. Los métodos analíticos requieren ser validados, de ésta manera se establece que las características de desempeño del método satisfacen los requisitos para su aplicación. Sin embargo, los métodos analíticos normalizados que han sido validados por estándares internacionales (como en el caso de los métodos farmacopéicos), no requieren ser validados nuevamente por el laboratorio, sino únicamente verificar su aplicabilidad al producto mediante una validación parcial, bajo las condiciones de operación del laboratorio y en función del propósito analítico deseado. Además, se debe contar con la información documentada de la verificación. En la NMX-CH-152-IMNC-2005 se define la verificación ovalidación parcial de un método como la evaluación del desempeño para demostrar que cumple con los requisitos que fueron especificados en su validación. A continuación se presentan los casos en los que se debe realizar una verificación: - Extender o adaptar un método a un problema nuevo. 26 - Cuando el control de calidad indica que un método establecido cambia con el tiempo. - Incorporar un método normalizado en un laboratorio diferente. - Cambiar la instrumentación o condiciones. - Diferente analista. Los parámetros generalmente evaluados en una validación son: - Exactitud - Precisión - Especificidad - Límite de detección - Límite de cuantificación - Linealidad - Rango La exactitud es evaluada por algunos autores en términos de recuperación y sesgo, ya que es definida como la concordancia entre el resultado obtenido con el método y la cantidad verdadera del analito presente en la muestra. En el caso de la verificación de un método de valoración para la determinación de la potencia de un analito pueden ser excluidos de la evaluación la especificidad, el límite de detección y el de cuantificación ya que fueron demostrados inicialmente en el desarrollo del método y se considera que no es necesario verificarlos. Por ejemplo, no es necesario evaluar la especificidad de ampicilina frente a K. rhizophila. Además, el límite de detección y de cuantificación no son parámetros normalmente evaluados en la validación de un método de valoración.10 Sin embargo, esto no significa que deban ser excluidos como regla. El laboratorio elige los casos que requieran ser verificados todos los parámetros dependiendo de la finalidad. En esta ocasión se requiere verificar el método bajo las condiciones del laboratorio. 27 El método de adición de estándar se basa en añadir patrones a la muestra desconocida, para asegurar que los efectos de la matriz y las interferencias que aumentan el error estadístico, están controladas.14 Los datos obtenidos de una validación deben manejarse según Buenas Prácticas de Documentación. 4.1 VALIDACIÓN PARCIAL DE AMPICILINA. Para la estructura de validación en este proyecto se siguió un sistema presentado en el documento de Comisión de Control Analítico y Ampliación de la Cobertura llamado “Criterios para la Validación de Métodos Fisicoquímicos”13. Este sistema se basa en el análisis de muestras en diferentes niveles de concentración, por dos diferentes analistas durante 4 días, obteniendo los datos del primer día para evaluar la mayoría de los parámetros. Con el objetivo de verificar el método de valoración microbiológica de antibióticos para ampicilina tabletas se eligieron evaluar los siguientes parámetros con muestras adicionadas con estándar: - Intervalo lineal. - Intervalo de trabajo. - Recuperación. - Sesgo. - Precisión 28 DESARROLLO EXPERIMENTAL. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. Se decidió realizar la validación parcial del método de valoración microbiológica de antibióticos MGA 0100 (FEUM 11ª Edición) en tabletas que contienen 1 gramo de ampicilina. PROTOCOLO. 1 OBJETIVO GENERAL. 1.1 Verificar el desempeño del método de Valoración Microbiológica de Antibióticos para determinar el contenido de ampicilina en medicamentos. 2 ALCANCE. 2.1 Ampicilina, Tabletas (producto terminado). 3 MATRIZ POR EVALUAR. 3.1 Ampicilina Tabletas, que contiene 1 g de ampicilina / tableta, dentro de la fecha de caducidad y potencia verificada. 4 MÉTODO DEL ENSAYO. 4.1 Monografía Ampicilina Tabletas (FEUM, 11° Edición). 4.2 MGA 0100 Valoración Microbiológica de Antibióticos (FEUM, 11° Edición). 29 5 EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIAL A USAR EN EL ENSAYO. Tabla 2. Equipos e instrumentos. EQUIPO/INSTRUMENTO MARCA MODELO INTERVALO DE TRABAJO CALIBRACIÓN/ CALIFICACIÓN Matraces Volumétricos Pyrex Aforado 100 mL, 200 mL y 500 mL Cumple Pipetas Volumétricas Pyrex N/A 1 mL, 2 mL, 3 mL y 5 mL Cumple Balanza Analítica Denver Instruments APX-200 0.01-200g Cumple Potenciómetro Beckman- Coulter 510 pH 2-10 Cumple Autoclave IMMSA AV 121 °C, 21 lb/in2, 15-30 min. Cumple Incubadora Thelco 6 30-35°C Cumple Espectrofotómetro Beckman uv/vis PM2 DL UV / VIS Cumple Medidor de Halos Fisher-Lilly SN 1-30 mm Cumple Colocador de Penicilindros Sol-Bat Q-20 6 penicilindros N/A Tabla 3. Medios y soluciones. MEDIO MARCA CAPA BASE Medio No. 11 BD BIOXÓN CAPA SIEMBRA Medio No. 11 BD BIOXÓN DISOLVENTE B.3 Preparado. 30 Tabla 4. Cepa. MICROORGANISMO ATCC Kocuria rhizophila 9341 Tabla 5. Estándar. SUSTANCIA Ampicilina anhidra TIPO Estándar 1°, FEUM. LOTE 71030 PUREZA 989 µg/mg NOTA: Secar la sustancia de referencia de ampicilina anhidra hasta peso constante sobre pentóxido de fósforo a temperatura ambiente. 6 PROCEDIMIENTO. 6.1 Solución reguladora de fosfatos. Disolver 34.0 g de fosfato monopotásico en 500 mL de agua, ajustar a pH 7.2, llevar a un litro con agua. Esterilizar en autoclave y almacenar como solución concentrada. Diluir 1.25 mL de la solución anterior y llevar a 1 L con agua, verificar pH 7.2+0.2, dosificar en tubos y esterilizar en autoclave. 6.2 Solución No. 3. Agregar 16.73g de K2HPO4 y 0.523 g de KH2PO4 en un litro de agua, mezclar, ajustar a pH 8.0 y esterilizar en autoclave. 6.3 Solución Stock. Pesar una cantidad de estándar equivalente a 100 mg de ampicilina, agregarlos a un matraz volumétrico de 100 mL y aforar con solución No. 3. Esta solución tiene una concentración de 1 mg/mL. 31 6.4 Curva estándar. Agregar 1.0 mL de la solución Stock a un matraz volumétrico de 100 mL y aforar con solución No. 3, ésta solución tiene una concentración de 10 µg/mL. Agregar en un matraz volumétrico de 100 mL las alícuotas de la solución de 10 µg/mL indicadas en la tabla 6, para cada nivel de concentración y aforar con solución No. 3. Tabla 6 Preparación de curva estándar. NIVEL CONC. ALÍCUOTA (mL) DILUCIÓN (mL) CONC.final teórica (µg/mL) 64% 0.64 100 0.064 80% 0.80 100 0.080 100% 1.00 100 0.100 125% 1.25 100 0.125 156% 1.56 100 0.156 6.5 Preparación de solución muestra con adición de estándar. Pesar no menos de 20 tabletas, calcular el peso promedio, triturar hasta polvo fino, pesar una cantidad equivalente del polvo a 1.75 g de ampicilina, agregar el polvo junto con 100 mL de solución No. 3 en un matraz volumétrico de 500 mL, mezclar de 3 a 5 minutos y aforar, filtrar a través de papel filtro Whatman de grado 4 (20-25 µm), descartando los primeros mililitros del filtrado. Pasar una alícuota de 2.0 mL del filtrado claro a un matraz volumétrico de 500 mL y adicionar las alícuotas de solución stock (1 mg/mL) indicadas en la Tabla 7 para cada nivel de concentración, aforar con solución No. 3. En un matraz volumétrico de 200 mL agregar 1.0 mL de la solución anterior y aforar con solución No. 3. 32 Tabla 7. Adición de estándar. Alícuota de Stock adicionada (mL) NIVEL CONC. 1 80% 2 90% 3 100% 5 120% 6 130% 6.6 Preparación del inóculo. Sembrar la cepa indicada en 2 cajas Petri con agar soya tripticaseína saturando por estría continua e incubar por 24 h a 30-35°C. Suspender en 9 mL de solución reguladora de fosfatos, el medio de cultivo para la capa siembra se inoculará con ésta suspensión. La dilución de 1 mL de la suspensión en 39 mL de solución reguladora de fosfatos deberá tener una transmitancia de 25% + 2%; ajustando el blanco a 100% de transmitancia con solución reguladora de fosfatos. 6.7 Preparación de placas. Preparar 12 placas para la curva dosis-respuesta y 3 para cada muestra. Sobre una superficie plana y nivelada distribuir en cada caja y en condiciones asépticas, 21 mL de medio de cultivo base estéril, fundido ymantenido entre 48-50°C aproximadamente, permitir que solidifique evitando agua de condensación. Para el medio de cultivo siembra inocular con 0.5 mL de la suspensión de microorganismos por cada 100 mL de medio fundido, estéril y mantenido entre 48-50°C. Adicionar a cada caja con la capa base solidificada 4 mL de medio de cultivo inoculado, extender uniforme y rápidamente, dejar solidificar. 33 Colocar 6 cilindros de acero inoxidable a intervalos regulares de 60° en un radio de 2.8 cm. Para la curva dosis-respuesta, utilizar 12 placas, tres para cada concentración, excepto para la media o punto central de la curva, la cual se incluye alternada en todas las placas. Llenar 3 cilindros de un conjunto de 3 placas con la concentración de referencia y alternar 3 cilindros con la concentración más baja y así sucesivamente para cada concentración. De esta manera se obtienen 36 zonas de inhibición para la concentración media y 9 zonas para las cuatro concentraciones restantes de la curva. Para cada muestra utilizar tres placas, llenar 3 cilindros de cada placa con la concentración media y en forma alternada llenar los otros tres con la muestra preparada a la concentración media. Incubar las placas por 16-18 h a 30-35°C, retirar los penicilindros y medir el diámetro de las zonas de inhibición. 7 PARAMETROS DE DESEMPEÑO A EVALUAR. 7.1 INTERVALO LINEAL. 7.2 INTERVALO DE TRABAJO. 7.3 RECUPERACIÓN. 7.4 SESGO. 7.5 PRECISIÓN. Se evalúa con los siguientes parámetros: 7.5.1 REPETIBILIDAD Y REPRODUCIBILIDAD. Para la evaluación de los parámetros 7.1 a 7.4 analizar por triplicado, muestras adicionadas con estándar en 5 niveles de concentración (80%, 90%, 100%, 120% y 130%). 34 Para la evaluación del parámetro 7.5 analizar por triplicado muestras adicionadas con estándar en 3 niveles de concentración (90%, 100% y 120%), dos días y dos analistas diferentes, usando el mismo equipo y método. 7.6 La siguiente tabla muestra el plan de trabajo para el análisis de ampicilina tabletas: Tabla 8. Plan de trabajo. NIVEL DE CONC. % CONC. TEÓRICA (µg/mL) RÉPLICA ANALISTA 1 ANALISTA 2 DÍA 1 DÍA 2 DÍA 1 DÍA 2 80% 0.080 1 X 2 X 3 X 90% 0.090 1 X X X X 2 X X X X 3 X X X X 100% 0.100 1 X X X X 2 X X X X 3 X X X X 120% 0.120 1 X X X X 2 X X X X 3 X X X X 130% 0.130 1 X 2 X 3 X 35 8 MANEJO DE DATOS Y CRITERIOS. 8.1 Determinación de Valores Aberrantes o Erráticos. Determinar el tratamiento que potencialmente tiene al menos un valor aberrante por medio del procedimiento del Intervalo Máximo. Posteriormente, aplicar el procedimiento de la Distancia Mínima al tratamiento seleccionado para identificar los valores aberrantes y eliminarlos.12 Se podrán eliminar como máximo 3 valores aberrantes de los 9 valores de cada concentración en los 3 bloques, en caso de obtener más de 3 valores aberrantes se repetirá el ensayo. Los valores perdidos (p. ej. ausencia de halo o halo deforme) se considerarán aberrantes y se eliminarán. 8.1.1 PROCEDIMIENTO DEL INTERVALO MÁXIMO. Ordenar los valores de manera ascendente para cada tratamiento. Calcular el intervalo entre el valor máximo y mínimo de cada tratamiento. Identificar el intervalo máximo de los tratamientos (Imax). Calcular la suma de los intervalos (ΣI) y la razón del intervalo máximo con respecto a la suma de los intervalos (Rcalc = Imax / ΣI). Comparar Rcalc con Rtab=0.121. Si Rcalc > Rtab, potencialmente el tratamiento asociado con Imax tiene al menos un valor aberrante o errático. Si Rcalc < Rtab, ningún tratamiento tiene valores aberrantes o erráticos. 8.1.2 PROCEDIMIENTO DE LA DISTANCIA MÍNIMA. Dentro del tratamiento, determinar el valor sospechoso de ser aberrante y1, el cual puede ser el valor mínimo o el máximo. 36 Designar los valores restantes en orden de magnitud hasta yr. Calcular la distancia mínima relativa Gcalc (Gcalc= (y3 – y1) / (yr-1 – y1)). Comparar Gcalc con Gtab=0.725. Si Gcalc > Gtab, y1 debe ser eliminado del análisis estadístico. Si Gcalc < Gtab, y1 no debe ser eliminado del análisis estadístico. 8.2 Curva Dosis-Respuesta. Promediar las 36 lecturas de zonas de inhibición de la concentración media de referencia (punto c). Corregir los promedios de las 9 lecturas de zonas de inhibición de cada una de las otras concentraciones (a,b,d,e), de la siguiente manera: - Si el promedio de las 36 lecturas del punto C es mayor al promedio de las 9 lecturas del punto C en cualquiera de las otras concentraciones de la curva, la diferencia se suma. - Si el promedio de las 36 lecturas del punto C es menor al promedio de las 9 lecturas del punto C, la diferencia se resta. Graficar la respuesta en función del log(dosis). La línea dosis-respuesta de traza a través de los puntos corregidos. 8.3 Potencia de la muestra. Corregir el promedio como en el punto 8.2, interpolar en la curva dosis-respuesta el promedio corregido de las zonas de inhibición de la muestra. Multiplicar por el factor de dilución. Ver ejemplo de cálculos en el Anexo 2. 37 Tabla 9. CRITERIOS DE DESEMPEÑO. PARÁMETRO MANEJO DE DATOS CRITERIO INTERVALO LINEAL Graficar la respuesta en función del log(Conc.) N/A Calcular coeficiente de correlación (r2) > 0.998 Elaborar un gráfico de residuales: y-y´ Distribución aleatoria de los puntos. INTERVALO DE TRABAJO Graficar la concentración obtenida en función de la concentración añadida. N/A Calcular pendiente (m) y ordenada de origen (b). m ˜ 1 b ˜ 0 Calcular coeficiente de correlación (r2) > 0.98 RECUPERACIÓN Calcular % de recobro: %Recobro = (Cobtenida / Cañadida)100 95% - 105% SESGO Sesgo= CONC.adicionada - CONC.Obtenida Calcular promedios y reportar como intervalo. PRECISIÓN Repetibilidad CVr < 5% Reproducibilidad CVR < 5% 38 8.4 REGISTRO DE DATOS. 8.4.1 Los datos obtenidos y que se deben documentar de pesos, preparación de muestras y estándar, soluciones y medios usados, preparación de la suspensión de microorganismos y equipos usados en las valoraciones se registran en el formato FGOT-015-00 de la bitácora en curso de “Valoración Microbiológica de Antibióticos” de Lambda Científica, S.A. de C.V. la cual cumple con su sistema de calidad y buenas prácticas de documentación. 39 RESULTADOS. Tabla 10. Recuperación obtenida en los niveles de concentración. NIVEL DE CONC. % CONC. TEÓRICA (µg/mL) RÉPLICA ANALISTA 1 (%) ANALISTA 2 (%) DÍA 1 DÍA 2 DÍA 1 DÍA 2 80% 0.08 1 82.0 2 80.2 3 82.8 90% 0.09 1 89.0 88.9 87.1 88.6 2 90.0 87.1 88.9 87.0 3 92.3 86.4 86.7 87.6 100% 0.1 1 98.4 100.8 99.3 99.3 2 99.9 100.5 100.3 97.5 3 99.8 102.1 98.8 98.2 120% 0.12 1 117.0 122.8 118.9 119.7 2 116.7 123.2 117.7 117.5 3 116.6 122.2 120.7 120.0 130% 0.13 1 131.4 2 131.9 3 132.3 40 Gráfica 1. Respuesta en función del log(Concentración). y = 13.705x + 32.611 R² = 0.9995 17 17.5 18 18.5 19 19.5 20 20.5 21 -1.1 -1.05 -1 -0.95 -0.9 D iá m et ro ( m m ) log CONC. 41 Gráfica 2. Residuales. -0.060 -0.040 -0.020 0.000 0.020 0.040 0.060 0.070 0.080 0.090 0.100 0.110 0.120 0.130 0.140 R es id u al es ( m m ) CONC. (µg/mL) 42 Gráfica 3. Concentración obtenida en función de la concentración adicionada. Tendencia ideal (m=1) Tendencia real (m=0.988) y = 0.9728x + 0.0028 R² = 0.9879 0.0700 0.0800 0.0900 0.1000 0.1100 0.1200 0.1300 0.1400 0.0700 0.0800 0.0900 0.1000 0.1100 0.1200 0.1300 0.1400 C O N C . o b te n id a (µ g/ m L) CONC. adicionada (µg/mL) 43 Gráfica 4. Recuperación en función de la concentración. Xrecuperación = 100.07 % 90.0 95.0 100.0 105.0110.0 0.070 0.080 0.090 0.100 0.110 0.120 0.130 0.140 % R EC U P ER A C IÓ N CONCENTRACIÓN (µg/mL) LS LI 44 Gráfica 5. Sesgo en función de la concentración. Sesgo promedio: + 0.0017 µg/mL -0.004 -0.003 -0.002 -0.001 0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.070 0.080 0.090 0.100 0.110 0.120 0.130 0.140 SE SG O ( µ g/ m L) CONCENTRACIÓN (µg/mL) 45 Tabla 11. Precisión. DIA MUESTRA NIVEL INFERIOR (90%) NIVEL MEDIO (100%) NIVEL SUPERIOR (120%) ANALISTA 1 ANALISTA 2 ANALISTA 1 ANALISTA 2 ANALISTA 1 ANALISTA 2 1 1 89.0 87.1 98.4 99.3 117.0 118.9 2 90.0 88.9 99.9 100.3 116.7 117.7 3 92.3 86.7 99.8 98.8 116.6 120.7 PROMEDIO 90.43 87.57 99.37 99.47 116.77 119.10 DESV. EST. 1.692 1.172 0.839 0.764 0.208 1.510 2 4 88.9 88.6 100.8 99.3 122.8 119.7 5 87.1 87.0 100.5 97.5 123.2 117.5 6 86.4 87.6 102.1 98.2 122.2 120.0 PROMEDIO 87.47 87.73 101.13 98.33 122.73 119.07 DESV. EST. 1.290 0.808 0.850 0.907 0.503 1.365 Xx 88.30 99.58 119.417 CVr 1.871 0.844 0.178 SR 1.426 1.158 2.466 CVR 1.615 1.163 2.065 46 ANÁLISIS DE RESULTADOS. INTERVALO LINEAL. Se evaluó la capacidad del método analítico para dar resultados que son directamente proporcionales a la concentración del analito en la muestra, en un intervalo que incluye la concentración diluida teórica del medicamento (100%), los valores de la especificación de la monografía farmacopéica de ampicilina tabletas (90%-120%), la Comisión de Control Analítico y Ampliación de la Cobertura aconseja que se incluyan en el intervalo evaluado13; y las concentraciones que representan el +10% de la especificación con la finalidad de que la validación cubra y soporte los resultados de medicamentos que no cumplan con lo especificado. Un primer análisis de la Gráfica 1 muestra que existe una correlación lineal entre el diámetro corregido de los halos de inhibición y el logaritmo de la concentración de ampicilina. El coeficiente de correlación (r2) obtenido de la regresión lineal (Gráfica 1) es de 0.9995, cumple con el criterio establecido en el protocolo (>0.998) y confirma la correlación lineal. Sin embargo, no se puede concluir la linealidad solo con r2 ya que es una medida de correlación, se ha visto que la correlación entre dos variables puede ser alta a pesar de que la relación puede ser no lineal, por lo que también se realizó un análisis de residuales. Un análisis visual de la Gráfica 2 de resultados muestra que la nube de residuales se encuentra constantemente distribuida alrededor de la línea central (relacionada con la línea de regresión) indicando una relación lineal del modelo. Los residuales se encuentran aleatoriamente distribuidos en el intervalo de concentración evaluado, es decir, no siguen un patrón sistemático aparente e indica que los errores aleatorios observados siguen una normalidad. 47 Se puede concluir que el método analítico produce resultados que son directamente proporcionales a la concentración del analito en la muestra, en el intervalo de 80% a 130% en relación con la concentración teórica de 0.1 µg/mL, cumpliendo con el parámetro de intervalo lineal. RECUPERACIÓN. La evaluación de la recuperación de ampicilina de las muestras que fueron analizadas a través del método de Valoración Microbiológica de Ampicilina Tabletas indica la eficiencia de la extracción, de la preparación e interferencias del método de valoración. Ningún valor de % de recuperación sale del intervalo 100% + 5% (Gráfica 4) y se obtiene un promedio de recuperación de 100.1 %, no hay gran influencia de los errores sistemáticos sobre la recuperación. Se concluye que el método analítico recupera el 100% + 5% de ampicilina en muestras que tienen niveles del antibiótico de entre 80% y 130% en relación con la cantidad teórica, cumpliendo con el criterio de éste parámetro. SESGO. El sesgo es la diferencia entre el valor obtenido con respecto al valor de referencia, es una expresión de la inexactitud del método y representa la suma de los errores sistemáticos. La aplicación de un método involucra un sesgo combinado entre el sesgo del método y el del laboratorio. La Gráfica 5 muestra el sesgo de los resultados en el intervalo de concentración evaluado, el sesgo promedio indica que el error sistemático influye un + 0.0017 µg/mL sobre la concentración real de ampicilina. 48 PRECISIÓN. La precisión del método expresa el grado de concordancia o dispersión entre la serie de datos obtenidos, depende solo de los errores aleatorios y no se relaciona con el valor teórico. La precisión se evaluó con dos parámetros, repetibilidad (1 analista, bajo las mismas condiciones y en un mismo día) y reproducibilidad* (varios analistas, mismo equipo y diferentes días). Es necesario aclarar que la precisión de las mediciones con varios analistas dentro de un mismo laboratorio, mismo equipo y en diferentes días las guías de validación de CCAYAC usan el termino reproducibilidad, FEUM 11ª la define como reproducibilidad intralaboratorio o precisión intermedia y la guía de ICH Q2(R1) de validación usa el termino precisión intermedia, ya que estos últimos definen la reproducibilidad como los estudios de precisión entre laboratorios. Los coeficientes de variación de los tres niveles de concentración del primer analista en el día 1 (CVr) (Tabla 11) son mucho menores que el criterio de aceptación, siendo el nivel superior de concentración el que tiene el C.V. más bajo de los tres niveles (CVr=0.178 %). Lo que indica que el método produce datos repetibles. Los coeficientes de variación de los tres niveles de concentración para los dos analistas en dos días diferentes de análisis (CVR) son menores que el criterio de aceptación, sin embargo, se observa una tendencia a ser mayores que los CVr. Este comportamiento es esperado debido a que interfieren más variables, como el tiempo, las diferentes condiciones físicas y psicológicas de los analistas, incluso éstas varían en un analista durante el tiempo. Los valores cumplen con el criterio e indican que el laboratorio produce valores reproducibles con el método. Se concluye que el método cumple con el parámetro de precisión, ya que produce datos repetibles y reproducibles, en niveles de concentración alto, medio y bajo en relación al 100%. 49 INTERVALO DE TRABAJO. La Gráfica 3 muestra la relación entre la concentración obtenida en función de la concentración adicionada. Con una tendencia ideal se obtiene una relación lineal entre las dos variables, pendiente de 1, ordenada de origen igual a cero y un r2 de 1, e indicaría que se obtiene toda la ampicilina presente en la muestra y sin interferencias. El intervalo de trabajo también se evalúa con los parámetros de recuperación y repetibilidad13. Visualmente la tendencia real es muy parecida a la tendencia ideal, sobre todo cerca del nivel de concentración medio (0.1 µg/mL). La pendiente de 0.97 y el coeficiente de correlación igual a 0.99 indica una relación directamente proporcional (y casi ideal) entre la cantidad presente en la muestra y la cantidad obtenida, la ordenada de origen igual a 0.003 indica que las interferencias de otros componentes no son influyentes en el resultado. Podemos concluir que, en el intervalo de 80% - 130%, tenemos una relación lineal y sin interferencias entre la concentración obtenida y la añadida, con una recuperación y repetibilidad aceptables. 50 CONCLUSIÓN. El método de valoración microbiológica de ampicilina tabletas por el método de cilindro en placa aplicado a medicamentos en el área de análisis microbiológicos en Lambda Científica, S.A. de C.V. cumple con los siguientes parámetros: - intervalo lineal - Intervalo de trabajo - Recuperación - Sesgo - Precisión Con esto se verifica la validación del métodoy por tanto son fiables los resultados que se obtengan utilizando éste método. Los datos obtenidos se manejaron según Buenas Prácticas de Documentación, por lo que se cuenta con la evidencia documentada de la validación parcial. 51 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. 1. Secretaría de Salud, LEY GENERAL DE SALUD, Estados Unidos Mexicanos, última reforma publicada en Diario Oficial de la Federación, 2014. 2. Madigan, Martinko y Parker, BROCK-BIOLOGÍA DE LOS MICROORGANISMOS, Madrid, Pearson Educación, 2004. 3. Sección de investigación científica, REVISIÓN DE LOS CONOCIMIENTOS ACTUALES SOBRE PENICILINA, EUA, Abbott Laboratories, 1946. 4. Martínez, J.A. y Sánchez F. MECANISMO DE ACCIÓN DE LOS ANTIBIÓTICOS. Jano, julio-septiembre 2007, N° 1.660. 5. Centers for Disease Control and Prevention, ANTIBIOTIC RESISTANCE THREATS TO THE UNITED STATES, 2013, http://www.cdc.gov/drugresistance/threat-report-2013/index.html. (revisado el 20 de octubre de 2014). 6. Michael Hay, “Clinical Development Success Rates for Investigational Drugs”, Nature Biotechnology 32, 2014. 7. Brad Spellberg, NEW ANTIBIOTIC DEVELOPMENT: BARRIERS AND OPPORTUNITIES IN 2012. APUA, Newsletter Vol. 30, No. 1, 2012, USA. 8. Richards Jr., John W, PDR GENERICS, Medical Economics Company, 4a Edición, 1998. http://www.cdc.gov/drugresistance/threat-report-2013/index.html 52 9. Gennaro Alfonso, REMINGTON FARMACIA, EUA, Editorial Médica Panamericana, 20ª Edición, 2003. 10. ICH Harmonised Tripartite Guidelines. Q2(R1) VALIDACIÓN DE PROCEDIMIENTOS ANALÍTICOS, 4ª versión, 2005. 11. Comisión Permanente de la Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos, FEUM, México, 10ª Edición, Vol. 1 y 2. 12. Comisión Permanente de la Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos, FEUM, México, 11ª Edición, Vol. 1 y 2. 13. Vega R., Guillermo, CRITERIOS PARA LA VALIDACIÓN DE MÉTODOS FISICOQUÍMICOS, México, CCAYAC (2014). 14. Harris, Daniel C., ANÁLISIS QUÍMICO CUANTITATIVO. EUA, Editorial Reverté, 6ª edición, 2012. 15. United States Pharmacopoeia 36 – NF 31, Estados Unidos de Norteamérica, 2013. 16. Catalán B., René, VALIDACIÓN Y TRANSFERENCIA DE MÉTODOS ANALITICOS, México, Lambda Científica, S.A. de C.V., 2014, pp.12. 17. Colegio Nacional de Químicos Farmacéuticos Biólogos de México, GUÍA DE VALIDACIÓN DE MÉTODOS ANALÍTICOS, 2002. 53 18. NMX-EC-17025-IMNC-2006 REQUISITOS GENERALES PARA LA COMPETENCIA DE LOS LABORATORIOS DE ENSAYO Y DE CALIBRACIÓN. 54 ANEXO 1. DIAGRAMA DE FLUJO DE ACTIVIDADES. 55 DIAGRAMA DE FLUJO DE ACTIVIDADES. 56 ANEXO 2. EJEMPLO DE CÁLCULOS. 57 EJEMPLO DE CÁLCULOS. 1. Cálculo de estándar de ampicilina por pesar (potencia declarada = 989 µg/mg): polvomgg g g g 1.1012.101112 989 1000 100000 2. Cálculo de concentración real de solución Stock (peso real de estándar = 101.4 mg): mLmgmLg mLg g g polvo ampicilina polvo /00.1/9.1002 100 1 1000 989 101400 3. Cálculo de concentración real de la solución del punto central de la curva estándar (punto C): mLg mL mL mL g mL mL ampicilinastock /1003.0 100 0.1 1 1003 100 0.1 4. Cálculo de muestra por pesar (peso promedio de tabletas X20=1.2983g): muestra tableta polvo ampicilina tableta ampicilina g g g g 2720.2 1 2983.1 1 1 75.1 58 5. Cálculo de concentración teórica de la solución muestra con adición de estándar, para el nivel de concentración de 100% (peso real de muestra = 2.2715g; peso promedio de tabletas X20=1.2983): mLg mL mL mL gg g mL g mL ggx mL mL g g g ampicilina stock ampicilina stock ampicilina muestra ampicilina muestra /100.0 200 0.1 500 30096998 3009 1 1003 0.3 6998109984.6 500 0.2 2983.1 1 2715.2 3 6. Cálculo de corrección del diámetro promedio de los halos de inhibición. Cuadro. Halos de inhibición en mm del punto “a” de la curva estándar con el punto central “C” de las tres cajas, para el nivel de concentración de 90%, del segundo día del analista 1. CAJA A c 1 15.6 19.2 15.6 18.8 15.8 19.0 2 15.4 19.4 15.6 18.6 15.4 19.2 3 15.4 18.6 15.8 18.8 15.8 19.0 X 15.6 19.0 59 El promedio del punto “a” es Xa=15.6, el promedio del punto “C” es Xc=19.0 y el promedio de las 36 lecturas del punto “C” es Xc36=19.4. Como el promedio de las 36 lecturas del punto “C” es mayor al promedio de las 9 lecturas del punto “C”, la diferencia se suma al promedio del punto “a”: Diferencia: 19.4 – 19.0 = 0.4 Suma: 15.6 + 0.4 = 16.0 7. Cálculo de concentración real de la solución muestra. A continuación se muestran los valores del nivel de concentración de 90% junto con los valores de la curva estándar, del segundo día del analista 1. También se encuentran los valores corregidos. 60 CURVA DOSIS-RESPUESTA MUESTRA CAJA A c B c D c E c M1 c M2 c M3 c 1 15.6 19.2 18.2 19.2 21.0 19.6 22.2 19.8 19.0 19.6 18.8 19.8 18.2 19.8 15.6 18.8 18.2 19.8 21.0 19.8 22.2 19.0 18.2 19.8 18.6 19.6 18.8 19.4 15.8 19.0 18.0 19.0 20.8 19.2 22.2 19.8 18.4 19.6 18.4 19.8 19.6 20.0 2 15.4 19.4 18.0 19.8 21.0 19.2 22.6 19.6 19.0 19.8 18.4 19.8 18.6 19.2 15.6 18.6 18.4 19.4 21.0 19.6 22.6 19.4 18.8 19.6 18.2 19.8 18.8 -- 15.4 19.2 17.6 19.4 21.2 19.8 22.8 19.6 18.8 19.6 19.0 19.4 19.0 20.6 3 15.4 18.6 18.4 19.6 21.4 19.8 22.0 19.6 19.0 19.6 18.6 19.4 18.2 19.8 15.8 18.8 17.6 19.4 20.8 20.0 22.8 18.6 18.2 19.2 18.8 19.6 18.4 19.6 15.8 19.0 18.0 19.0 20.6 19.4 22.0 19.6 18.8 19.6 18.8 19.8 18.2 19.6 YABERRANTES NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO X 15.6 19.0 18.0 19.4 21.0 19.6 22.4 19.4 18.7 19.6 18.6 19.7 18.6 19.8 X CORREGIDO 16.0 18.0 20.7 22.3 18.4 18.3 18.2 Cuadro. Valores de la curva de calibración y la muestra por triplicado de nivel 90%, segundo día y analista 1. 61 Se grafican los valores corregidos de los halos de inhibición en función del logaritmo de la concentración real de las soluciones de la curva estándar: y = 15.826x + 35.078 R² = 0.9951 10.0 14.0 18.0 22.0 26.0 -1.2 -1.15 -1.1 -1.05 -1 -0.95 -0.9 -0.85 -0.8 D ia m et ro ( m m ) log (Conc.) CURVA DOSIS-RESPUESTA 62 Se obtiene la fórmula de la regresión lineal y se despeja la concentración: 078.35.log*826.15 CONCDiametro 826.15 078.35 10. Diametro CONC En seguida se introducen los datos requeridos en el modelo obtenido, por ejemplo de la muestra 1 (promedio corregido = 18.44 mm): mLgCONC /0889.010. 826.15 078.3544.18 8. Cálculo del porcentaje del nivel de concentración (concentración obtenida = 0.0889, concentración teórica calculada= 0.0900, nivel de concentración= 90%): %9.88%90 /0900.0 /0889.0 mLg mLg 9. Cálculo de porciento de recuperación: %8.98100 /0900.0 /0889.0 mLg mLg Portada Contenido Objetivo General Objetivo Específico Introducción Generalidades. Capítulo 1. Antibióticos Capítulo 2. Valoración de Antibióticos Capítulo 3. Evaluación de Potencia de Ampicilina Capítulo 4. Validación Parcial en un Método Desarrollo Experimental Planteamiento del Problema Protocolo Resultados Análisis de Resultados Conclusión Referencias Bibliográficas Anexos
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