Rapid identification of microbial contaminants in pharmaceutical products / Identificação rápida de contaminantes microbianos em produtos farmacêuticos

A qualidade microbiológica de medicamentos é fundamental para garantir sua eficácia e segurança. Os métodos convencionais para identificação microbiana em produtos não estéreis são amplamente utilizados, entretanto são demorados e trabalhosos. O objetivo deste trabalho é desenvolver método microbiológico rápido (MMR) para a identificação de contaminantes em produtos farmacêuticos utilizando a espectrofotometria de infravermelho com transformada de Fourier com reflectância total atenuada (FTIR-ATR). Análise de componentes principais (PCA) e análise de discriminantes (LDA) foram utilizadas para obter um modelo de predição com a capacidade de diferenciar o crescimento de oriundo de contaminação por Bacillus subtilis (ATCC 6633), Candida albicans (ATCC 10231), Enterococcus faecium (ATCC 8459), Escherichia coli (ATCC 8739), Micrococcus luteus (ATCC 10240), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 9027), Salmonella Typhimurium (ATCC 14028), Staphylococcus aureus (ATCC 6538) e Staphylococcus epidermidis (ATCC 12228). Os espectros de FTIR-ATR forneceram informações quanto à composição de proteínas, DNA/RNA, lipídeos e carboidratos provenientes do crescimento microbiano. As identificações microbianas fornecidas pelo modelo PCA/LDA baseado no método FTIR-ATR foram compatíveis com aquelas obtidas pelos métodos microbiológicos convencionais. O método de identificação microbiana rápida por FTIR-ATR foi validado quanto à sensibilidade (93,5%), especificidade (83,3%) e limite de detecção (17-23 UFC/mL de amostra). Portanto, o MMR proposto neste trabalho pode ser usado para fornecer uma identificação rápida de contaminantes microbianos em produtos farmacêuticos

Microbiological quality of pharmaceuticals is fundamental in ensuring efficacy and safety of medicines. Conventional methods for microbial identification in non-sterile drugs are widely used, however are time-consuming and laborious. The aim of this paper was to develop a rapid microbiological method (RMM) for identification of contaminants in pharmaceutical products using Fourier transform infrared with attenuated total reflectance spectrometry (FTIR-ATR). Principal components analysis (PCA) and linear discriminant analysis (LDA) were used to obtain a predictive model with capable to distinguish Bacillus subtilis (ATCC 6633), Candida albicans (ATCC 10231), Enterococcus faecium (ATCC 8459), Escherichia coli (ATCC 8739), Micrococcus luteus (ATCC 10240), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 9027), Salmonella Typhimurium (ATCC 14028), Staphylococcus aureus (ATCC 6538), and Staphylococcus epidermidis (ATCC 12228) microbial growth. FTIR-ATR spectra provide information of protein, DNA/RNA, lipids, and carbohydrates constitution of microbial growth. Microbial identification provided by PCA/LDA based on FTIR-ATR method were compatible to those obtained using conventional microbiological methods. FTIR-ATR method for rapid identification of microbial contaminants in pharmaceutical products was validated by assessing the sensitivity (93.5%), specificity (83.3%), and limit of detection (17-23 CFU/mL of sample). Therefore, the RMM proposed in this work may be used to provide a rapid identification of microbial contaminants in pharmaceutical products

Sequence-based identification of microbial contaminants in non-parenteral products

ABSTRACT Phenotypic profiles for microbial identification are unusual for rare, slow-growing and fastidious microorganisms. In the last decade, as a result of the widespread use of PCR and DNA sequencing, 16S rRNA sequencing has played a pivotal role in the accurate identification of microorganisms and the discovery of novel isolates in microbiology laboratories. The 16S rRNA region is universally distributed among microorganisms and is species-specific. Accordingly, the aim of our study was the genotypic identification of microorganisms isolated from non-parenteral pharmaceutical formulations. DNA was separated from five isolates obtained from the formulations. The target regions of the rRNA genes were amplified by PCR and sequenced using suitable primers. The sequence data were analyzed and aligned in the order of increasing genetic distance to relevant sequences against a library database to achieve an identity match. The DNA sequences of the phylogenetic tree results confirmed the identity of the isolates as Bacillus tequilensis, B. subtilis, Staphylococcus haemolyticus and B. amyloliqueficians. It can be concluded that 16S rRNA sequence-based identification reduces the time by circumventing biochemical tests and also increases specificity and accuracy.

RESUMO Os perfis fenotípicos para identificação microbiana são incomuns para micro-organismos raros, de crescimento lento e exigentes. Na última década, em resultado do uso generalizado de PCR e sequenciação de DNA, a sequenciação do rRNA 16S tem desempenhado papel crucial na identificação precisa do micro-organismo e a descoberta de novos isolados em laboratórios de microbiologia. A região de rRNA 16S é universalmente distribuída entre micro-organismos e é espécie-específica. A genotipagem foi realizada sobre os organismos isolados a partir de formulações farmacêuticas não parenterais. O DNA foi separado dos cinco isolados obtidos a partir das formulações. As regiões alvo dos genes de rRNA foram amplificados por PCR e sequenciados utilizando os iniciadores adequados. Os dados dos sequência foram analisados e alinhados na ordem crescente de distância genética de sequências relevantes contra biblioteca de dados para obter a identidade. A sequência de DNA de árvores filogenéticas confirma a identidade dos isolados como Bacillus-tequilensis, B. subtilis, Staphylococcus haemolyticus e B. amyloliqueficians. Pode-se concluir identificação baseada na sequência do rRNA 16S reduz o tempo por evitar testes bioquímicos e também aumenta a especificidade e a precisão.

MALDI-TOF MS in the clinical microbiology laboratory / MALDI-TOF MS no laboratório de microbiologia clínica

Traditional methods for microbial identification are often very laborious and time consuming. A new mass spectrometry based technique, matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight (MALDI-TOF), has been described as a rapid, practical and low-cost method for this purpose. In this article, primary and possible future applications of this tool are briefly discussed.

Os métodos tradicionais para identificação de microrganismos no laboratório clínico muitas vezes são trabalhosos e demorados. Uma nova metodologia, com base em espectrometria de massas, a matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight (MALDI-TOF), é extremamente promissora para utilização na rotina microbiológica, sendo rápida, prática e pouco custosa. Neste artigo, são expostas, de forma breve, as principais aplicações atuais do método, assim como as perspectivas futuras.