En la fabricación de productos parenterales y oftálmicos, los viales, ampollas, tapones metálicos y demás material termoestable que entran en contacto con el producto deben llegar a la zona aséptica estériles y libres de pirógenos. El proceso por calor seco — ejecutado en estufas batch o en túneles continuos — es el método más extendido para lograrlo cuando el material lo tolera. Pero «calor seco» engloba en realidad dos procesos distintos con criterios de aceptación, parámetros y validaciones diferentes: la esterilización, que persigue un SAL de 10⁻⁶, y la despirogenación, que exige una reducción ≥ 3 log de endotoxinas bacterianas. Confundirlos — o ejecutar uno creyendo que se cumple el otro — es uno de los hallazgos más recurrentes en auditorías de fabricación aséptica.
Este artículo describe el marco normativo aplicable, los parámetros térmicos involucrados (F_H para esterilización a 170 °C, F_D para despirogenación a 250 °C), las particularidades de la calificación IQ/OQ/PQ tanto en estufas batch como en túneles continuos, y los errores más comunes detectados en planta.
Esterilización ≠ despirogenación: dos procesos, dos criterios
| Aspecto | Esterilización por calor seco | Despirogenación por calor seco |
|---|---|---|
| Objetivo | Inactivar microorganismos viables | Destruir endotoxinas bacterianas (LPS) |
| Criterio de aceptación | SAL ≤ 10⁻⁶ | Reducción ≥ 3 log de endotoxina (≥ 99,9 %) |
| Temperatura típica | 160–180 °C | ≥ 250 °C |
| Tiempo típico (indicativo, sujeto a validación) | 150 min a 150 °C; 120 min a 160 °C; 60 min a 170 °C; 30 min a 180 °C | 30 min a 250 °C |
| Parámetro F | F_H (T_ref = 170 °C, z = 20 °C) | F_D (T_ref = 250 °C, z = 50 °C) |
| Indicador | Bacillus atrophaeus ATCC 9372 (indicador biológico) | Indicadores de Endotoxina (IE) — viales con LPS depositado |
| Norma compendial principal | USP ⟨1229.8⟩, ISO 20857:2010 | USP ⟨1228⟩, ⟨1228.1⟩, ⟨1228.5⟩ |
El punto clave: la endotoxina es una molécula química termorresistente (lipopolisacárido), no un microorganismo viable. Su destrucción requiere más energía térmica acumulada (mayor F) que la inactivación de esporas. Un ciclo de esterilización a 170 °C durante 60 minutos cumple holgadamente el SAL 10⁻⁶, pero no garantiza la reducción de 3 log de endotoxinas. Todo proceso despirogenante también esteriliza, pero no a la inversa.
USP ⟨1228⟩ Depyrogenation lo establece de forma explícita: la despirogenación es un proceso aparte, con sus propios criterios y su propia validación, aunque comparta el equipamiento con la esterilización.
Marco normativo aplicable
| Documento | Tipo | Alcance |
|---|---|---|
| USP ⟨1228⟩ Depyrogenation | Compendial (informativo) | Principios generales de despirogenación |
| USP ⟨1228.1⟩ Dry Heat Depyrogenation | Compendial (informativo) | Cálculo de F_D, z = 50 °C, criterio 3 log |
| USP ⟨1228.5⟩ Endotoxin Indicators for Depyrogenation | Compendial (informativo) | Indicadores de Endotoxina ≥ 1.000 UE por soporte |
| USP ⟨1229.8⟩ Dry Heat Sterilization | Compendial (informativo) | B. atrophaeus ATCC 9372 como BI; D ≥ 2,5 min a 160 °C |
| ISO 20857:2010 | Estándar internacional | Desarrollo, validación y control de esterilización por calor seco para dispositivos médicos. Cubre también despirogenación por calor seco. |
| PDA Technical Report No. 3 (Revised 2013) | Guía de industria | Validation of Dry Heat Processes Used for Depyrogenation and Sterilization |
| EU GMP Anexo 1 (2022) | Obligatorio (UE) | Productos estériles. Cláusulas 8.67–8.69 (túneles) y 8.70 (hornos batch). Recalificación periódica basada en riesgo. |
| FDA Guidance Sterile Drug Products Produced by Aseptic Processing (2004) | Guía (EE.UU.) | Producción aséptica; criterios de despirogenación |
| ANMAT Disp. 4159/2023 | Obligatorio (Argentina) | BPF alineadas con PIC/S PE 009-16 |
| EU GMP Anexo 15 (2015) | Obligatorio (UE) | Calificación y validación |
| ISO 11138-4:2017 | Estándar internacional | Indicadores biológicos para calor seco |
Nota sobre el Anexo 1 (2022): vigente desde el 25 de agosto de 2023, con excepción de las cláusulas relativas a liofilización, diferidas hasta el 25 de agosto de 2024. Las cláusulas 8.67–8.70 son de aplicación directa a estufas y túneles de despirogenación/esterilización.
Parámetros térmicos: F_H y F_D
Concepto de F y de z
El valor F integra la temperatura en función del tiempo y la expresa como tiempo equivalente a una temperatura de referencia. El z-value es el incremento de temperatura (en °C) necesario para reducir el tiempo de inactivación en un factor de 10. La forma general:
F = Δt · Σ 10^[(T − T_ref) / z]
Como esterilización y despirogenación tienen cinéticas distintas, T_ref y z son distintos en cada caso.
F_H — Esterilización por calor seco
| Parámetro | Valor | Fuente |
|---|---|---|
| Temperatura de referencia | 170 °C | USP ⟨1229.8⟩; PDA TR No. 3 |
| z-value | 20 °C | USP ⟨1229.8⟩; PDA TR No. 3 |
| Fórmula | F_H = Δt · Σ 10^[(T − 170)/20] | — |
| Valor habitual en práctica overkill | F_H ≥ 30 min (frecuente ≥ 60 min según diseño) | PDA TR No. 3 |
El indicador biológico es Bacillus atrophaeus ATCC 9372 (anteriormente B. subtilis var. niger). USP ⟨1229.8⟩ requiere que el D-value del BI para monitoreo de rutina no sea inferior a 2,5 minutos a 160 °C. Aplicando z = 20 °C, el D equivalente a 170 °C es ≈ 0,79 min. Un F_H = 30 min entrega entonces ≈ 38 logs de reducción para una población inicial de 10⁶ esporas — un overkill cómodo respecto del SAL 10⁻⁶ requerido.
F_D — Despirogenación por calor seco
| Parámetro | Valor | Fuente |
|---|---|---|
| Temperatura de referencia | 250 °C | USP ⟨1228.1⟩ |
| z-value (referencia regulatoria actual) | 50 °C | USP ⟨1228.1⟩ |
| z-value histórico (Tsuji & Harrison, 1978) | 46,4 °C | Appl. Environ. Microbiol. 36(5): 710–714 |
| Rango reportado en literatura | 45–55 °C | USP ⟨1228.1⟩ |
| Fórmula | F_D = Δt · Σ 10^[(T − 250)/50] | — |
| Criterio | Reducción ≥ 3 log de endotoxina | USP ⟨1228.1⟩; FDA 2004 |
USP ⟨1228.1⟩ adopta z = 50 °C como estándar y reconoce que el rango experimental para LPS está entre 45 y 55 °C. El paper original de Tsuji & Harrison (1978), que sigue siendo el punto de referencia histórico, midió z = 46,4 °C para LPS de E. coli y reportó — bajo cinética de segundo orden — los siguientes tiempos para reducir endotoxina en 3 logs:
| Temperatura (°C) | Tiempo para 3 logs de reducción (min) |
|---|---|
| 170 | 251 |
| 190 | 99,4 |
| 210 | 33,3 |
| 230 | 12,3 |
| 250 | 4,99 |
Implicancia práctica: aplicando la fórmula de USP ⟨1228.1⟩ con z = 50 °C, un ciclo de 60 minutos a 170 °C entrega un F_D equivalente de aproximadamente 60 × 10^((170−250)/50) ≈ 1,5 min, frente al F_D ≥ 30 min necesario para 3 logs de reducción. Es decir, del orden de 0,15 logs entregados — un factor ≈ 20 por debajo del criterio normativo. Por eso, en la práctica, los procesos despirogenantes operan a temperaturas significativamente superiores (típicamente ≥ 250 °C) para alcanzar el F_D objetivo en tiempos razonables.
Cómo se calcula F en planta
El cálculo se realiza integrando los datos de cada sonda durante toda la corrida (rampa de calentamiento, meseta, enfriamiento). Ni USP ⟨1228.1⟩, ⟨1229.8⟩, ISO 20857 ni PDA TR No. 3 prescriben un paso de muestreo único; sólo exigen que sea suficiente para capturar la dinámica del ciclo. En la práctica, pasos de 1 a 10 segundos son aceptados sin observaciones.
Los sistemas de validación térmica integran F_H y F_D automáticamente, pero el operador debe confirmar:
- Configuración correcta de T_ref y z
- Ventana de integración (USP ⟨1228.1⟩ y PDA TR No. 3 recomiendan integrar toda la exposición, no sólo la meseta)
- Trazabilidad de la calibración de cada sonda antes del estudio y verificación de ausencia de deriva al finalizar
Tipos de equipos: estufa batch vs. túnel continuo
Estufa batch (depyrogenation oven)
Equipo de carga estática. Se carga el material, se cierra la puerta, se ejecuta un ciclo discreto (rampa de calentamiento, meseta a temperatura objetivo, enfriamiento) y se descarga. La temperatura de meseta depende del proceso: 160–180 °C en ciclos de esterilización por calor seco; 250–350 °C en ciclos de despirogenación. Es el equipo típico para vidrio de laboratorio, material termoestable de servicio y componentes que llegan al área aséptica por esclusa.
Túnel continuo (depyrogenation tunnel)
Equipo de proceso continuo, integrado a la línea de llenado. Los viales avanzan sobre una cinta transportadora a través de tres zonas:
| Zona | Función | Temperatura típica | Aire / clase |
|---|---|---|---|
| Precalentamiento | Evapora agua de lavado | 50–80 °C | HEPA, típicamente grado C |
| Caliente (despirogenación) | Entrega F_D objetivo | 280–350 °C (setpoint frecuente 320 °C) | HEPA |
| Enfriamiento | Lleva viales a temperatura de llenado | < 60 °C a la salida | HEPA, clase A a la salida |
El Anexo 1 (2022) exige presiones diferenciales entre zonas, aire HEPA filtrado en las zonas críticas y ensayo de integridad de los filtros HEPA al menos cada 6 meses.
Calificación: IQ, OQ y PQ
El esquema general sigue EU GMP Anexo 15 e ISO 20857:2010 §§ 8 y 9, con la secuencia URS → DQ → IQ → OQ → PQ → recalificación periódica.
Calificación de Instalación (IQ)
Verifica que el equipo está instalado conforme a especificación. Aplica a estufas y túneles por igual.
- Identificación: número de serie, modelo, ubicación, número de activo.
- As-built vs. URS y especificaciones del fabricante: dimensiones, materiales, configuración del PLC, versiones de firmware/software.
- Utilidades: electricidad (tensión, frecuencia, puesta a tierra), aire comprimido o nitrógeno (calidad ISO 8573-1 si aplica), agua (si hay enfriamiento), extracción.
- Filtros HEPA: certificados de fabricante, integridad inicial (DOP/PAO o equivalente), trazabilidad.
- Calibración de instrumentos del equipo: certificados vigentes trazables a patrones nacionales/internacionales, emitidos por laboratorio acreditado ISO/IEC 17025.
- Integridad de datos (21 CFR Part 11 / EU GMP Anexo 11): usuarios únicos, audit trail, firmas electrónicas, archivado.
- Documentación: planos, certificados de materiales, SOPs de operación, limpieza, mantenimiento y calibración.
Calificación Operacional (OQ)
Demuestra que el equipo opera dentro de especificaciones, sin carga.
Estufa batch — OQ
- Distribución de temperatura en cámara vacía (estudio de distribución de calor). Mínimo 10–16 sondas calibradas distribuidas en grilla 3D cubriendo vértices, centro geométrico y puntos intermedios, con al menos un sensor adyacente al sensor de control del equipo. Mínimo 3 corridas consecutivas exitosas.
- Criterio típico para despirogenación (250–350 °C): variación ≤ ± 15 °C respecto del setpoint en zona caliente. Para esterilización a 170 °C, el criterio aplicable es más estricto (≤ ± 10 °C).
- Verificación de funciones de control y seguridad: alarmas de alta/baja temperatura, enclavamientos de puerta, aborto de ciclo ante falla de utilidades, registro correcto de parámetros.
- Verificación del circuito de aire: flujos, presiones diferenciales y filtros HEPA si aplica.
- Verificación del cálculo de F_H y F_D por el sistema de control: ingreso de datos conocidos y comparación con cálculo manual.
Túnel continuo — OQ
- Distribución de temperatura en cámara vacía. Sí se realiza, con particularidades (ver sección dedicada más abajo).
- Velocidad de cinta: verificación contra setpoint a distintas velocidades operativas.
- Presiones diferenciales entre zonas (Anexo 1, 2022).
- Integridad de filtros HEPA en zonas con clase A: mínimo cada 6 meses en operación, según Anexo 1 (2022); en OQ inicial siempre.
- Funciones de seguridad: alarmas, parada por falla, enclavamientos de zona aséptica.
Calificación de Performance (PQ)
Demuestra que el equipo cargado, en condiciones reales de proceso, alcanza simultáneamente los criterios de esterilización y despirogenación.
Ensayos comunes a estufa y túnel
- Penetración de calor con carga real. Sondas calibradas posicionadas dentro de los viales/contenedores de peor caso (mayor masa, posiciones extremas en la cámara o cinta).
- Cálculo de F_H y F_D en cada punto monitoreado.
- Desafío con Indicadores de Endotoxina (IE) según USP ⟨1228.5⟩ — Endotoxin Challenge Vials (ECV) en la literatura en inglés: viales con LPS depositado sobre un soporte (típicamente vidrio) en concentración suficiente para recuperar ≥ 1.000 UE por soporte. Se distribuyen junto a las sondas en posiciones de peor caso. Criterio: reducción ≥ 3 log de endotoxina en todos los soportes ensayados.
- Desafío con Indicadores Biológicos (IB) cuando se valida también la esterilización: Bacillus atrophaeus ATCC 9372 según ISO 11138-4:2017, ≥ 10⁶ esporas/unidad. Criterio: todos los IB expuestos negativos; controles positivos con crecimiento.
- Mínimo 3 corridas consecutivas exitosas por configuración de carga (consenso PDA TR No. 3 y práctica industrial aceptada bajo el marco general de calificación de EU GMP Anexo 15).
Particularidades de los túneles continuos
Esta sección merece tratamiento separado porque el túnel impone restricciones físicas que cambian la forma de calificar.
A) Mapeo en cámara vacía: sí se realiza
Es uno de los puntos donde aparecen confusiones. Sí se hace mapeo en cámara vacía en túneles. Lo que cambia respecto a una estufa es el modo de hacerlo:
- El túnel se opera con la cinta en marcha a velocidad operativa, sin carga de viales.
- Las sondas pueden colocarse de dos formas, ambas aceptadas:
- Sondas viajeras: atadas a soportes que avanzan por la cinta junto al data logger inalámbrico. Permiten medir el perfil térmico que vería un vial.
- Sondas fijas: suspendidas en posiciones predefinidas dentro de la zona caliente, ancladas a la estructura sin tocar superficies metálicas. Caracterizan el equipo como tal.
- Distribución a lo ancho de la cinta (extremos + centro) y a lo largo de las tres zonas. Mínimo orientativo: 12 sondas; práctica más conservadora: 16. PDA TR No. 3 no fija un número exacto; pide justificación basada en el ancho de cinta y la longitud de la zona caliente.
- Las sondas no deben tocar metal: se sujetan con cinta de PTFE o Kapton.
- Criterio típico de aceptación en la zona caliente: variación ≤ ± 10 °C entre sondas durante el período de medición.
- Objetivo: identificar zonas frías del túnel y caracterizar el perfil de temperatura antes del PQ.
B) Estudios con carga (penetración de calor): cómo se ejecutan
En el PQ con carga las sondas viajan dentro de viales que avanzan por la cinta:
- Las sondas se colocan dentro del vial, fijadas al fondo o a la pared interna con cinta de PTFE/Kapton. La punta no debe tocar el vidrio en el área crítica, para evitar lecturas falsamente bajas por conducción.
- Mínimo 10–12 sondas distribuidas en posiciones de peor caso: bordes de la cinta, centro, primeros y últimos viales del lote en proceso.
- Junto a las sondas se colocan viales con Indicadores de Endotoxina (IE) (≥ 1.000 UE por soporte, USP ⟨1228.5⟩) para verificar la reducción de 3 log de endotoxina.
- Como en un túnel no se pueden tener cables que salgan al exterior, se utilizan data loggers inalámbricos protegidos por barreras térmicas que viajan con el conjunto de viales. Las barreras térmicas protegen la electrónica del data logger durante el paso por la zona caliente.
- Condiciones de peor caso: mayor velocidad de cinta + menor setpoint de la zona caliente. Es el error más común usar el caso favorable: la PQ debe demostrar que incluso operando en el límite inferior del rango se cumple el F_D objetivo.
- Mínimo 3 corridas consecutivas exitosas en condiciones de peor caso por cada configuración de carga.
- Retiro de las sondas: los conjuntos con sondas y data logger se retiran al final del túnel, en la zona de salida (clase A o equivalente), antes de que los viales avancen al llenado.
- Inmediatamente después de la corrida, los datos se descargan y se ejecuta una verificación post-estudio de las sondas en un punto fijo de comparación (baño térmico estable o referencia trazable). ISO 20857 y la familia ISO de validación de esterilización exigen este registro pre y post; PDA TR No. 3 lo recomienda especialmente con termocuplas. Criterio típico: variación ≤ 0,5 °C respecto del valor pre-estudio.
C) Frecuencia de calificación
| Actividad | Frecuencia típica | Base normativa |
|---|---|---|
| Recalificación PQ térmica con carga | Anual | EU GMP Anexo 1 (2022); práctica industrial |
| Re-mapeo OQ (cámara vacía) | Cada 2–3 años o ante cambios | Justificación por análisis de riesgo |
| Integridad HEPA del túnel | Mínimo cada 6 meses | EU GMP Anexo 1 (2022) |
| Recalificación de cleanrooms grado A/B (zona de salida) | Cada 6 meses | EU GMP Anexo 1 §4.30 |
| Recalificación de cleanrooms grado C/D | Cada 12 meses | EU GMP Anexo 1 §4.30 |
| Verificación diaria operativa | Cada turno / cada lote | SOP del sitio |
Disparadores de recalificación inmediata (independientes del calendario):
- Cambios en la configuración de carga (tipo o tamaño de vial, disposición en cinta).
- Reparación o reemplazo de quemadores, ventiladores, filtros HEPA o cinta transportadora.
- Modificación del software/firmware del PLC.
- Resultados anómalos en monitoreo de rutina (alarmas recurrentes, no conformidades en IE).
- Reubicación del equipo.
El Anexo 1 (2022) exige que la recalificación se base en análisis de riesgo, con frecuencia justificada por la criticidad del proceso y el historial del equipo.
Errores comunes detectados en auditoría
- Confundir esterilización con despirogenación. Validar un ciclo a 170 °C durante 60 minutos asumiendo que despirogeniza. No hay sustento térmico: el F_D entregado es ≈ 1,5 min, equivalente a ≈ 0,15 logs de reducción — un factor 20 por debajo del criterio de 3 logs.
- No usar peor caso en la PQ del túnel. Validar a velocidad nominal y setpoint nominal. Cuando producción modifica la velocidad por demanda, el ciclo deja de cumplir.
- Sondas mal posicionadas. Sondas tocando superficies (vidrio del vial, cinta, paredes metálicas) entregan lecturas no representativas. Sondas fuera del vial cuando el ensayo es de penetración.
- No ejecutar la verificación post-estudio de las sondas. Las sondas expuestas a temperaturas de despirogenación pueden derivar (especialmente las termocuplas). ISO 20857 pide registro de calibración pre y post; sin esa verificación, la corrida puede invalidarse. Incorporar al SOP un punto fijo de comparación al cierre de cada estudio (criterio típico: deriva ≤ 0,5 °C respecto del pre).
- No verificar la integridad HEPA con la frecuencia del Anexo 1. Mínimo cada 6 meses, documentado.
- No actualizar la validación tras cambios (tamaño de vial, disposición, modificación de PLC). El sistema queda fuera de estado validado sin que nadie lo registre formalmente.
- Cálculo de F con configuración errónea de z o T_ref. Especialmente en sistemas que permiten cargar perfiles personalizados. Verificar siempre los parámetros del integrador.
Conclusión
La calificación de estufas y túneles de calor seco no se reduce a «que llegue a la temperatura objetivo». Exige distinguir con claridad el proceso de esterilización del proceso de despirogenación, dimensionar los parámetros F_H y F_D con los valores normativos correctos (T_ref = 170 °C, z = 20 °C para esterilización; T_ref = 250 °C, z = 50 °C para despirogenación según USP ⟨1228.1⟩), ejecutar el OQ y el PQ con instrumentos calibrados y trazables, y mantener el estado validado mediante recalificación periódica y control de cambios.
En túneles continuos, las particularidades — uso de data loggers inalámbricos, ensayos en peor caso de velocidad y temperatura, integridad HEPA semestral, retiro de sondas en zona aséptica — exigen un protocolo específico que no puede heredarse del de una estufa batch.
Para la otra cara del calor — calor húmedo en autoclaves — ver el artículo Calificación de Autoclaves: IQ, OQ y PQ.
En QyT Servicios ejecutamos la calificación de estufas de despirogenado y túneles continuos en sus tres etapas — IQ, OQ y PQ — tanto en equipamiento nuevo (calificación inicial) como en recalificación periódica. Cubrimos distribución de calor en cámara vacía, penetración de calor con carga, cálculo de F_H y F_D, desafío con Indicadores de Endotoxina e indicadores biológicos, y verificación de integridad HEPA, ejecutados según USP ⟨1228⟩, ⟨1228.1⟩, ⟨1228.5⟩, ⟨1229.8⟩, ISO 20857, PDA TR No. 3 y EU GMP Anexo 1 (2022).
QyT es Laboratorio de calibración acreditado por el OAA con acreditación Nº LC 046, para las magnitudes de temperatura (indicadores, −24 °C a 300 °C) y presión manométrica relativa (−0,1 a 3,5 MPa). Las sondas e instrumentos utilizados en nuestros estudios cuentan con calibración trazable bajo nuestro alcance acreditado, con certificados que llevan el logo ILAC-MRA. La calificación de equipos por calor seco se brinda como servicio técnico fuera del alcance de la acreditación OAA.
Ver alcance acreditado en www.oaa.org.ar.
¿Necesitás calificar tu estufa o tu túnel? Contactanos para coordinar el estudio.
Bibliografía
- USP ⟨1228⟩ Depyrogenation. USP-NF (edición vigente).
- USP ⟨1228.1⟩ Dry Heat Depyrogenation. USP-NF (edición vigente).
- USP ⟨1228.5⟩ Endotoxin Indicators for Depyrogenation. USP-NF (edición vigente).
- USP ⟨1229.8⟩ Dry Heat Sterilization. USP-NF (edición vigente).
- ISO 20857:2010 Sterilization of health care products — Dry heat — Requirements for the development, validation and routine control of a sterilization process for medical devices.
- ISO 11138-4:2017 Sterilization of health care products — Biological indicators — Part 4: Biological indicators for dry heat sterilization processes.
- PDA Technical Report No. 3 (Revised 2013) Validation of Dry Heat Processes Used for Depyrogenation and Sterilization.
- EU GMP Anexo 1 (2022) Manufacture of Sterile Medicinal Products. European Commission, vigente desde 25-ago-2023.
- EU GMP Anexo 15 (2015) Qualification and Validation.
- FDA Guidance for Industry (2004) Sterile Drug Products Produced by Aseptic Processing — Current Good Manufacturing Practice.
- ANMAT Disposición 4159/2023 Buenas Prácticas de Fabricación de Medicamentos.
- Tsuji K. & Harrison S. J. (1978) Dry-heat destruction of lipopolysaccharide: dry-heat destruction kinetics. Applied and Environmental Microbiology 36(5): 710–714.
Servicio relacionado
Calificación de Estufas y Túneles de Calor Seco
Calificación IQ/OQ/PQ de estufas de despirogenado y túneles continuos: cálculo de F_H y F_D, mapeo térmico, indicadores de endotoxina y biológicos.
Ver servicio →