Validação térmica: garantindo a esterilidade na área da saúde, na indústria farmacêutica e na fabricação de alimentos

A garantia da esterilidade é fundamental na área da saúde, na indústria farmacêutica e no processamento de alimentos. A contaminação dos produtos não é apenas uma ameaça à segurança dos pacientes e à saúde pública, mas também uma fonte significativa de responsabilidade econômica devido a recalls de produtos e sanções regulatórias. Nesse contexto, a validação térmica desempenha um papel fundamental na confirmação de que os processos de esterilização são consistentes, eficazes e estão em conformidade com as normas internacionais.

O que é validação térmica?

A validação térmica mede e verifica a distribuição da temperatura em um ambiente específico, como esterilizadores, autoclaves ou câmaras controladas, para confirmar que o sistema atinge e mantém consistentemente a temperatura necessária durante o tempo especificado. Esse processo garante condições térmicas uniformes, mantém a integridade do produto e está em conformidade com as normas regulatórias.

Ao documentar o desempenho do sistema, a validação térmica comprova a confiabilidade, a reprodutibilidade e a operação consistente, tornando-a um componente crítico da garantia de qualidade em operações farmacêuticas, biotecnológicas e laboratoriais.

Quando a temperatura é importante: vapor, calor, EtO, VHP e plasma

A temperatura é uma das variáveis mais influentes na esterilização, pois controla diretamente as taxas de eliminação microbiana, a cinética das reações químicas, a pressão de vapor e o comportamento de condensação, além de interagir com outros parâmetros críticos (tempo, umidade, pressão e concentração do esterilizante). Por isso, o controle térmico e a validação são fundamentais para comprovar que um processo é eficaz, repetível e compatível.

As seguintes descrições resumidas dos métodos resumem as considerações típicas sobre temperatura e as ações práticas para garantir uma validação térmica robusta.

• Esterilização a vapor
• Esterilização por calor seco
• Esterilização com gás óxido de etileno (EtO)
• Processos com peróxido de hidrogênio vaporizado (VHP) e ácido peracético
• Esterilização por plasma (por exemplo, plasma de H2O2)

Esterilização a vapor

O método mais utilizado é a esterilização a vapor (calor úmido): utiliza vapor saturado sob pressão para desnaturar e coagular proteínas e enzimas microbianas, inativando assim os microrganismos. A eficácia e a reprodutibilidade são garantidas por meio de validação e monitoramento de rotina: qualificação da instalação/operacional/desempenho (IQ/OQ/PQ), teste de penetração do vapor (especialmente para cargas densas e dispositivos com lúmen), verificação da remoção de ar (por exemplo, testes Bowie-Dick ou equivalentes para esterilizadores de pré-vácuo) e mapeamento térmico/mapeamento de temperatura da câmara do esterilizador e cargas representativas. O monitoramento de rotina utiliza indicadores biológicos (normalmente esporos de Bacillus/Geobacillus stearothermophilus), indicadores químicos e registros físicos (tempo, temperatura, pressão). Os parâmetros do ciclo, a embalagem e os requisitos de secagem devem ser definidos e validados de acordo com o tipo de carga, a lumena do instrumento e a compatibilidade do material.

Esterilização por calor seco

A esterilização por calor seco utiliza ar quente e seco para inativar microrganismos por danos oxidativos e dessecação de componentes celulares. Requer temperaturas substancialmente mais altas e tempos de exposição mais longos do que a esterilização por calor úmido e é particularmente adequada para itens estáveis ao calor, como vidraria ou instrumentos de metal. A validação e o controle de rotina incluem IQ/OQ/PQ, mapeamento térmico e estudos de perfil de carga, uso de indicadores biológicos apropriados (por exemplo, esporos de Bacillus atrophaeus para calor seco) e registros físicos de temperatura/tempo.

Esterilização com óxido de etileno

A esterilização com óxido de etileno (EtO) usa óxido de etileno gasoso para inativar microrganismos — incluindo esporos bacterianos — em itens sensíveis ao calor e à umidade, como muitos plásticos, elastômeros e dispositivos médicos delicados. O EtO é altamente eficaz e penetra em embalagens e geometrias complexas de e , mas o processo requer temperatura, umidade, concentração de gás e tempo de exposição controlados, seguidos por aeração validada para remover resíduos tóxicos. Embora o EtO seja compatível com muitos materiais, ele pode alterar ou danificar alguns polímeros, adesivos ou revestimentos; seu uso está sujeito a rigorosos controles de segurança e regulamentares, pois o EtO é inflamável e uma substância tóxica/suspeita de ser cancerígena.

Processos de peróxido de hidrogênio vaporizado (VHP) e ácido peracético

A esterilização com peróxido de hidrogênio vaporizado (VHP) e ácido peracético usa oxidantes em fase de vapor para inativar micróbios e é adequada para dispositivos complexos e sensíveis ao calor. A temperatura controla a pressão do vapor e determina se o esterilizante permanece na fase gasosa ou se condensa nas superfícies, o que afeta diretamente a penetração e a disponibilidade da superfície. Ela também influencia a cinética da reação e interage com a umidade relativa, ambas críticas para uma atividade biocida previsível. O controle inadequado da temperatura ou a condensação indesejada podem aumentar os resíduos e acelerar a degradação do material em polímeros, adesivos ou contatos elétricos. Perfis validados de temperatura e umidade relativa, testes de compatibilidade de materiais e monitoramento robusto do processo são, portanto, essenciais para alcançar a esterilidade sem comprometer a integridade do produto.

Esterilização por plasma (por exemplo, plasma de H2O2)

A esterilização por plasma (por exemplo, plasma de H2O2) usa plasma energético para produzir espécies reativas que inativam microorganismos e é adequada para o processamento em baixa temperatura de dispositivos complexos e sensíveis ao calor. A temperatura influencia a geração, a estabilidade e a reatividade das espécies de plasma, portanto, mesmo mudanças modestas podem alterar a eficácia biocida. Ela também afeta a cinética da reação e interage com outras variáveis do processo (pressão, fluxo de gás, umidade), determinando a penetração em fendas e a cobertura da superfície. O aquecimento local ou as flutuações de temperatura podem aumentar o estresse do material ou acelerar a degradação de polímeros, revestimentos, adesivos e contatos eletrônicos.

O fluxo de trabalho de validação: um guia passo a passo

Use este guia para planejar, executar e manter a validação térmica para processos de esterilização. Siga cada etapa, documente as decisões e os critérios de aceitação antecipadamente, e envolva as partes interessadas multifuncionais (engenharia, controle de qualidade, controle de qualidade, fabricação) durante todo o processo.

1. Planejamento e preparação

• Defina o escopo, os objetivos e os critérios de aceitação (incluindo os piores cenários).
• Realize uma avaliação de riscos e identifique parâmetros críticos do processo e configurações de carga.
• Escreva protocolos de validação e planos de teste (IQ/OQ/PQ) e liste os padrões e instrumentos necessários.

2. Qualificação da Instalação (IQ)

• Verifique se os equipamentos e utilitários estão instalados de acordo com as especificações do fabricante.
• Registre os números de série, detalhes de instalação e status de calibração de todos os sensores/registradores.

3. Qualificação operacional (OQ)

• Demonstre que o esterilizador e os sistemas de controle operam dentro dos pontos de ajuste pretendidos.
• Verifique os alarmes, a lógica de controle, a captura de dados e a reprodutibilidade. Calibre e documente os instrumentos.

4. Qualificação de desempenho (PQ) e mapeamento térmico

• Executar testes de PQ com cargas representativas da produção e posicionamentos nos piores casos.
• Realizar mapeamento térmico, colocar dispositivos de desafio de processo (PCDs) e usar indicadores químicos/biológicos, conforme aplicável.
• Pré-defina o número de execuções bem-sucedidas necessárias e os limites de aceitação.

5. Análise de dados e relatórios

• Analise dados de séries temporais (temperatura, umidade relativa, pressão) e resultados de indicadores; aplique verificações estatísticas.
• Investigue desvios, realize análises de causa raiz e documente ações corretivas.
• Compile um relatório de validação completo com conclusões e recomendações.

6. Aceitação, liberação e implementação

• Obter aprovação de controle de qualidade e liberar formalmente os ciclos validados.
• Atualizar os SOPs, planos de controle e treinamento de operadores; implementar o monitoramento de rotina durante o processo.

7. Documentação e manutenção de registros

• Armazene protocolos, dados brutos, registros de calibração e relatórios de validação em um sistema controlado com regras de versão e retenção.
• Garanta a prontidão para auditorias e a rastreabilidade.

8. Controle de alterações e revalidação

• Defina gatilhos para revalidação (mudanças de equipamento/processo, eventos adversos, programação periódica).
• Execute a requalificação após alterações significativas ou de acordo com o cronograma do ciclo de vida.

9. Compatibilidade de materiais e integridade do produto (paralelo)

• Execute testes de compatibilidade de materiais e funcionais (mecânicos, elétricos, visuais, resíduos) para confirmar a integridade do produto após a esterilização.
• Resolva as conclusões antes de aprovar o uso rotineiro.

Dicas práticas

• Defina critérios de aceitação antes do teste, não adapte limites de aprovação/reprovação.
• Garanta a sincronização de tempo e o mapeamento de posicionamento para todos os registradores.
• Inclua a rastreabilidade da calibração e os metadados nos relatórios.
• Para conjuntos sensíveis ao calor/umidade (por exemplo, conectores, conjuntos de cabos), inicie os testes de material com antecedência e documente todas as etapas de mitigação.

Por que a validação térmica é importante?

• Conformidade regulatória - demonstra a adesão às regulamentações aplicáveis, GMP e normas relevantes, e fornece evidências para submissões e inspeções regulatórias.
• Desempenho confiável e lançamento do produto - comprova que o processo é reproduzível e apoia decisões de lançamento robustas.
• Garantia de qualidade e integridade do produto - garante a segurança microbiológica, protegendo os atributos materiais, funcionais e de estabilidade ao longo do ciclo de vida do produto.
• Mitigação de riscos - reduz a probabilidade de recalls, desvios, eventos adversos e ações corretivas dispendiosas.
• Preparação para auditoria e integridade dos dados - cria registros rastreáveis e bem documentados (incluindo dados brutos e metadados) necessários para auditorias e inspeções.
• Controle do ciclo de vida - define gatilhos de controle de mudanças, critérios de revalidação e requalificação periódica para manter a conformidade a longo prazo.
• Proteção dos negócios e da reputação - ajuda a evitar perdas financeiras e preserva a confiança dos clientes e das partes interessadas.

Cálculos de letalidade: o núcleo científico

O processo de validação térmica também envolve a modelagem matemática das taxas de eliminação microbiana. Os cálculos de letalidade quantificam a eliminação microbiana cumulativa a partir de um perfil de temperatura-tempo e são uma parte essencial da validação térmica.

Termos-chave:

• Valor D (D): tempo (geralmente minutos) a uma temperatura especificada para alcançar uma redução de 1 log (90%) na população.
• Valor z (z): variação de temperatura (°C) que altera o valor D em um log (fator de 10).
• Valor F (letalidade, F): efeito letal cumulativo expresso como minutos equivalentes a uma temperatura de referência Tref. Forma contínua: F = ∫ 10^{(T(t) − Tref)/z} dt. Aproximação discreta: F ≈ Σ 10^{(T_i − Tref)/z} · Δt.
• F0: F referenciado a 121,1 °C (comumente relatado usando z = 10 °C — mas Tref e z devem sempre ser declarados).

Advertências importantes/pontos práticos:

• Os modelos de letalidade ajudam a demonstrar um SAL alvo (por exemplo, 10^-6), mas NÃO substituem as execuções empíricas de PQ, o mapeamento térmico e os indicadores químicos/biológicos (CIs/BIs).
• Os modelos geralmente assumem uma inativação log-linear; os sistemas reais podem apresentar ombros, cauda ou comportamento não linear e são influenciados pela transferência de calor, umidade, configuração de carga e efeitos do material.
• Relate Tref e z sempre que relatar F; valide os modelos em relação aos dados PQ/indicadores; inclua a compatibilidade dos materiais e os resultados BI/CI na justificativa geral.

Soluções de validação da Kaye

A Kaye Instruments oferece um conjunto de produtos projetados para validação térmica precisa, combinando tecnologia com e sem fio com acessórios essenciais e ferramentas de relatório:

• AVS – Um sistema completo de mapeamento de temperatura e validação térmica com monitoramento contínuo e de alta precisão para qualquer tipo de exercício de mapeamento térmico.
• ValProbe RT – O Kaye ValProbe RT é um sistema de validação térmica sem fio de última geração centrado em um registrador de dados sem fio de alto desempenho, oferecendo mapeamento preciso de temperatura, confiabilidade e conformidade para as indústrias farmacêutica e de biotecnologia.
• Equipamentos de calibração – Calibradores de bloco seco e banho líquido que servem como referências de calibração primárias para sensores e sistemas, garantindo medições precisas e rastreáveis.
• Acessórios – Sensores de alta precisão, conectores, suportes e ferramentas de calibração para dar suporte às configurações de monitoramento.
• Ferramenta de relatórios comuns – A ferramenta de relatórios comuns da Kaye transforma os arquivos de estudo do Validator AVS e do ValProbe RT em relatórios de validação totalmente compatíveis, consolidados e sem papel, simplificando a documentação, mesclando vários estudos e garantindo eficiência para os fluxos de trabalho farmacêuticos e biotecnológicos.

Esses produtos garantem medições precisas, monitoramento eficaz e relatórios contínuos para atender aos padrões regulatórios.

Conclusão

A validação térmica é uma necessidade regulamentar e uma salvaguarda científica. Ao confirmar que os processos de esterilização são precisos, consistentes e documentados, ela garante a conformidade, reduz os riscos e protege a segurança do paciente. As organizações que aplicam protocolos estruturados de validação térmica não apenas atendem aos padrões globais, mas também fortalecem a confiança, minimizam os riscos operacionais e garantem a qualidade dos produtos nos setores de saúde, farmacêutico e alimentício.

Kaye Instruments Com mais de 65 anos no setor, é pioneira em soluções de validação térmica, combinando instrumentação confiável, serviços especializados e software avançado para apoiar processos de esterilização seguros e em conformidade.

Perguntas frequentes

P1: O que é validação térmica em termos simples?

A validação térmica é o processo documentado de medir e verificar, usando sensores calibrados e critérios de aceitação definidos, se um sistema de esterilização atinge e mantém consistentemente o perfil de tempo-temperatura (e, quando aplicável, umidade/pressão) necessário em toda a carga do produto. Ela comprova a reprodutibilidade e apoia as decisões de liberação do produto (estrutura IQ/OQ/PQ).

P2: Por que a validação térmica é importante em produtos farmacêuticos e na área da saúde?

Porque pequenas flutuações de temperatura ou ambientais podem comprometer a inativação microbiana e a integridade do produto. A validação demonstra desempenho de esterilidade reproduzível, apoia a conformidade regulatória, permite a liberação confiável do produto e reduz o risco de recalls, incidentes de segurança do paciente e ações corretivas dispendiosas.

P3: O que é o nível de garantia de esterilidade (SAL)?

SAL é a probabilidade de uma única unidade esterilizada permanecer não esterilizada (ou seja, conter um microrganismo viável) após o processo de esterilização. Uma meta comum para muitos dispositivos médicos esterilizados é SAL = 10⁻⁶ (um em um milhão), mas a meta deve ser justificada com base no risco do produto e nas regulamentações aplicáveis. O SAL é estabelecido por dados de validação (letalidade térmica, indicadores biológicos/químicos, PQ), não por observação direta.

P4: Com que frequência a validação térmica deve ser realizada?

Realize a validação completa na instalação e comissionamento (IQ/OQ/PQ) e novamente sempre que alterações possam afetar o desempenho (equipamento, parâmetros do processo, carga/configuração, realocação, grandes reparos). A frequência de revalidação deve ser baseada no risco e documentada (anual é comum para sistemas críticos, mas não é universalmente exigido). Além disso, implemente a verificação de rotina e o monitoramento contínuo, conforme apropriado, para detectar desvios e acionar a requalificação.