Validation

Friday, 17 November 2017 Validation Hits: 14440

Ada yang menyebut dengan Moist Heat Sterilization. Diterjemahkan dalam bahasa Indonesia, umum kemudian dikenal sterilisasi menggunakan uap basah. Adalah salah satu metode melakukan sterilisasi. Sterilisasi dengan cara pemanasan dikenal ada dengan metode dry-heat (menggunakan oven, aplikasi suhu sterilisasi pada 160 °C selama 2 jam), ada dengan metode steam-heat atau moist-heat yang akan saya bicarakan ini (menggunakan autoclave, aplikasi suhu pada 121 °C selama 15 menit). Proses sterilisasi tidak sekedar upaya bioburden control sampai tingkat populasi mikroorganisme tertentu. Sterilisasi dituntut mematikan semua mikroorganisme hidup yang mungkin ada pada obyek sterilisasi. Dalam penggunaan panas untuk sterilisasi, di sini yang berperan penting dalam membunuh mikrobial adalah energi panasnya. Itulah mengapa pada moist-heat bisa dicapai suhu sterilisasi yang lebih rendah daripada dry-heat, karena pada dasarnya, pada kondisi suhu panas yang sama, steam memberi energi yang lebih besar daripada udara kering.

Media yang digunakan untuk membuat obyek menjadi steril adalah steam, uap air, atau mungkin anda bisa kunjungi tautan ini untuk menelaah pengertian ini. Sehingga upaya keberhasilan proses sterilisasi, harus diawali dengan melihat kualitas dari steam yang digunakan untuk proses sterilisasi. Bila bicara di lingkup industri farmasi atau produk biologi, maka tak bisa ditawar lagi grade-nya adalah Pure Steam. Sehingga penting kiranya di awal memastikan kualitas steam sehingga bisa dijamin memberi efektifitas proses sterilisasi. Ada 2 hal tolok ukur kualitas ini, yaitu jaminan bahwa steam yang digunakan tidak memberi cemaran, baik cemaran fisika (partikel, larutan padat, dsb), kimia (kandungan kimia), dan cemaran mikrobiologi. Dan jaminan bahwa steam pada kondisi kerja sterilisasinya (121 °C, 15 menit) akan memberikan hasil steril. Artinya 'tingkat keadaan' steam yang digunakan sterilisasi memang pada energi yang tepat, tidak kurang sehingga memberi keraguan proses sterilisasinya, dan tidak lebih sehingga boros dalam penggunaan energinya.

Hal yang pertama di atas, dipastikan dengan upaya pembuktian syarat steam, kondensatnya memenuhi grade kompendial Water for Injection.  Ini bisa relatif dengan mudah dikendalikan bila kita menetapkan syarat air input yang diproses menjadi steam selalu sesuai syaratnya, yaitu pada grade Purified Water. Sementara hal yang kedua adalah uji physical properties dari steam sesuai syaratnya, yaitu Dryness, Non-condensable Gas, dan Superheat. Mari coba kita sedikit menyentuh permasalahannya mengapa hal ini penting untuk dilakukan dan berkaitan dengan efektifitas proses sterilisasi. Sejenak kita bisa lihat grafik diagram Mollier dibawah. Adalah grafik diagram fasa air dalam berbagai wujudnya (padat-cair-gas) pada tingkat keadaan tertentu pada berbagai parameter (suhu, tekanan, energi).

Bisa dilihat pada grafik di atas. Noktah merah ditunjukkan tanda panah adalah tingkat keadaan steam yang sesuai kriteria penerimaan sehingga memberikan proses sterilisasi yang baik. Mari kita coba lihat satu per satu:

Dryness, kekeringan pada uap air atau steam, lah, kok bisa,.. padahal dia kan juga dari air yang 'basah'? Tapi demikianlah hukum alamnya. Proses pembentukan steam terjadi ketika air dipanaskan sehingga berubah fasa menjadi uap. Uap yang terbentuk yang semakin banyak, dalam sebuah volume tertutup akan membuat tekanan uap juga meningkat. Dalam kondisi 1 atm, kita mengenal air mendidih pada suhu 100 °C. Tapi ketika tekanan juga naik maka titik didih akan naik, disanalah ada fase antara, dimana kombinasi campuran uap air (sebagai titik air yang menguap dan molekul air dalam bentuk gas) bercampur. Sehingga misal dalam kondisi kesetimbangan suhu sterilisasi 121 °C, maka proses penguapan juga terjadi pada suhu itu, karena tekanan di sana pada sekitar 2,1 bar. Anda lihat pada grafik di atas, di bawah kubah adalah kondisi campuran uap. Terlihat garis merah yang menunjukkan suhu, pada 120 °C misalnya, garis suhu dibawah kubah, sejajar dengan garis tekanan (sejajar sumbu x). Disanalah terentang garis campuran uap dimana garis kubah di sisi kiri adalah 100% basah sementara garis kubah di sisi kanan 100% kering. Yang ideal adalah kering 100%, atau disebut dengan istilah dry saturated steam. Tapi dalam dunia nyata, secara ilmiah untuk efektifitas sterilisasi diberi batas dryness (kekeringan) adalah 95%. Boleh bergeser ke kiri s.d 5%.

Non condensable-gas. Ketika kita mensyaratkan kualitas kondensat steam memenuhi kompendial Water for Injection. Di sana tidak ada syarat non-condensable gas  (gas yang tetap pada kondisi gas pada suhu dan tekanan ambien). Ketika kandungan jenis gas ini dalam steam bisa mempengaruhi tingkat energi steam (ingat: dalam sterilisasi yang dibutuhkan adalah energinya) maka penting untuk memastikan kandungannya. Syaratnya adalah  kurang dari 35 ml of gas/100ml of condensate.

Syarat Superheat kembali ke Mollier diagram di atas. Wilayah superheat adalah semakin ke kanan dari garis dry saturated steam. Kenapa hal ini juga tidak diinginkan? Anda lihat, selewat kubah uap sisi kanan, ada 2 kemungkinan, apakah tingkat keadaan uap mengikuti garis suhu tetap (artinya tekanan turun) atau mengikti tekanan tetap (suhu naik). Kemungkinan pertama bisa memberi keraguan pada proses sterilisasi karena terjadi pada tekanan yang tidak seharusnya. Kemungkinan kedua bisa berakibat terbuangnya energi karena kenaikan suhu tidak lagi setara dengan kenaikan energinya dibanding saat uap di dalam kubah. Dua kemungkinan tersebut adalah hal yang tidak diinginkan. Sehingga kemudian diberi syarat kurang dari 25 °C.

Nah, ketika kemudian steam yang sudah melewati uji kualitas memenuhi syarat-syarat di atas, maka kita secara ilmiah bisa menjamin bahwa kriteria penerimaan sterilisasi menggunakan steam ini benar-benar bisa menggunakan tolok ukur F0. Secara konservatif, uji kinerja sterilisasi memang dengan bioindicator challenge, tapi menggunakan bioindicator tidak selalu aplikatif dan untuk kasus tertentu tidak mudah dalam pengendalian risikonya (pada kasus Sterilization in Place - SIP misalnya). Di regulasi pun, penggunaan bioindicator tidak bersifat mandatory untuk steam sterilisasi ini. Oleh karena itu didekatilah indikator lain, dan para ilmuwan membuat formulasi yang dinamakan F0. Apa itu F0?

Kita semua tahu bahwa tujuan sterilisasi adalah mematikan semua organisme. Ada teman saya seorang microbiologist pernah berkata bahwa pengendalian mikrobial adalah gabungan antara kegiatan ilmiah dan seni dengan tolok ukur probabilitas. Walaupun di dunia ini, kondisi bioburden bisa bermacam-macam, tapi yang namanya tahap sterilisasi, industri diminta untuk terlebih dahulu melakukan bioburden control, sampai mencapai maksimal 10⁶ populasi mikrobial per unit. Jaminan sterilitas adalah menurunkan populasi mikrobial minimal  6 log (6 log reduction). Atau sederhananya: populasi sejuta tiap unit menjadi 1 pada ukuran unit yang sama. Kriteria penerimaan F0, para ahli sudah bisa membuat formulasi dengan persamaan:

F0 = D₁₂₁ x (microbial log reduction)

dimana D₁₂₁ adalah besaran properties bagi sebuah mikroorganisme, yaitu waktu yang dibutuhkannya untuk menurunkan populasi 1 log reduction dengan steam sterilisasi pada suhu 121 °C. Setiap mikrobial memiliki D₁₂₁ yang berbeda. Contoh yang digunakan dalam POP Pedoman CPOB 2012 mensyaratkan F0 minimal 12, dari yang saya tahu adalah menggunakan angka log reduction 6 dan D₁₂₁ = 2 sebagai angka konservatif untuk semua pathogenic microbial yang pernah ada. Bila kita membeli bio-indicator atau strain mikroba tertentu misalnya, di CoA umumnya akan tertera angka D₁₂₁ nya berapa. Bisa pula dalam formulasi kriteria penerimaan F0 kita menggunakan angka itu. Apalagi bila di lingkungan steril yang kita miliki sudah bisa teridentifikasi species mikrobial yang pernah ada, kita bisa dekati dengan angka D₁₂₁ mikrobial tersebut.

Lalu bagaimana menghitung angka F0 dalam setiap proses sterilisasi untuk dikonfirmasikan dengan syarat tersebut? Persamaannya merupakan fungsi dari temperatur dan waktu. Sehingga dalam suatu chamber autoclave, penting bagi kita untuk bisa mengetahui suhu terendah pada titik terdalam. Mungkin bisa lihat sebentar artikel di sini tentang hal ini. Siklus sterilisasi dengan suhu terendah titik terdalam yang dinamakan worst-case itulah yang kemudian dihitung dengan persamaan:

Dimana:

t₀ adalah waktu mulai exposure, yaitu start terjadinya efek sterilisasi (dalam hal ini untuk steam sterilisasi ketika mulai suhu mulai menyentuh 121,1 °C.

t_n adalah waktu dimana exposure selesai, saat suhu mulai turun semakin rendah melewati angka 121,1 °C.

z atau banyak dikenal dengan sebutan z-value, adalah konstanta tiap mikrobial. Yaitu kenaikan temperatur yang dibutuhkan sehingga angka D-value nya menjadi sepersepuluhnya. Penyederhanaan menggunakan angka 10.

T adalah temperatur sterilisasi.

Penggunaan integral sepertinya mengerikan, tapi bila dipraktekkan sebenarnya tidak sulit-sulit amat, cukup mendata suhu tiap menit, kemudian masukkan ke formulasi rata-rata suhu tiap menitnya pada persamaan sebagai variabel T. Lalu jumlahkan semuanya selama waktu exposure. Begitu saja.

Pitoyo Amrih

sumber:

1. Liu, Eugene; Pure Steam System in Pharma Industry; Spirax-Sarco; 2016.

2. Boca, BM, E. Pretorius, R. Gochin, R. Chapoullie, and AZ Apostolides; An Overview of Validation Approach for Moist Heat Sterilization, www.pharmtech.com; 2002.

3. Soper, CJ, DJG Davies; Principle in Sterilization; Ellis Horwood, London; 1990

• < Prev
• Next >