Comparison of Analytical Methods for the Validation of the Sterility of Autologous Serum Eye Drops

Abstract

Purpose For specific samples, there are different methods and requirements for testing sterility. Blood and blood products are analyzed using automated blood culture methods, while pharmacopeial sterility is assessed using membrane filtration or direct inoculation according to the European Pharmacopoeia (Ph. Eur. 2.6.1.) to detect microbial growth. As autologous serum eye drops (ASEDs) may be viewed as both a blood product and a classical drug, the Swiss legislator has classified these as non-standardizable drugs, and thus, the pharmacopeial requirements apply. This study investigates ASED preparations with respect to the performance of a common automated blood culture system, BD BACTEC, in detecting aerobic and anaerobic bacteria and fungi in ASED preparations, with pharmacopeial sterility testing using agar plate cultures.

Methods Based on the European Pharmacopoeia, we inoculated sterile filtered blood serum with BioBalls of the six reference strains at a low concentration of three colony-forming units per milliliter (CFU/mL). A test battery of three different BD BACTEC culture media (hereafter referred to as Trio-BACTEC : BD BACTEC Plus Aerobic/F-Medium, BD BACTEC Lytic/10 Anaerobic/F-Medium, BD BACTEC Mycosis IC/F-Medium) and three agar plates [Tryptic Soy Agar (TSA), Chocolate Blood Agar, Sabouraudʼs Dextrose Agar] were inoculated per strain. We incubated the Trio- BACTEC in the BD BACTEC Blood Culture System at 35 °C for 5 days, the TSA and Chocolate plates at 35 °C for 5 days, and the Sabouraud plates at 25 °C for 7 days. We confirmed positive growth signals by microscopy or MALDI-ToF mass spectrometry and included negative controls.

Results We detected all reference strains using BACTEC and agar plates. No growth was observed in the negative controls. Overall, growth detection by BACTEC and agar plates was comparable, except for Aspergillus brasiliensis and Candida albicans, which was detected after 1 day on solid media and after 2 days on BACTEC.

Conclusion This study demonstrates the comparability of sensitivity and detection speed using the automated blood culture method and agar plates for sterility validation of ASED, even at low bacterial and fungal contamination levels.

Zusammenfassung

Zweck Je nach der konkreten Probe gibt es unterschiedliche Methoden und Anforderungen für die Sterilitätsprüfung. Blut und Blutprodukte werden mit automatisierten Blutkulturverfahren analysiert, während die pharmakopöische Sterilität mittels Membranfiltration oder direkter Inokulation nach der Europäischen Pharmakopöe (Ph. Eur. 2.6.1.) zum Nachweis von mikrobiellem Wachstum beurteilt wird. Da autologe Serumaugentropfen (ASED) sowohl als Blutprodukt als auch als klassisches Arzneimittel angesehen werden können, hat der Schweizer Gesetzgeber sie als nicht standardisierbare Arzneimittel eingestuft, sodass die Anforderungen der Pharmakopöe gelten. Diese Studie untersucht ASED hinsichtlich der Eignung eines gängigen automatisierten Blutkultursystems, BD BACTEC, zum Nachweis von aeroben und anaeroben Bakterien und Pilzen im Vergleich mit ASED im pharmakopöischen Sterilitätstest mittels Agarplattenkulturen.

Methoden Gemäß der europäischen Pharmakopöe haben wir steril gefiltertes Blutserum mit BioBalls der 6 Referenzstämme in einer niedrigen Konzentration von 3 Colony-forming Units pro Milliliter (CFU/ml) beimpft. Eine Testbatterie mit 3 verschiedenen BD BACTEC-Nährmedien (im Folgenden als Trio-BACTEC bezeichnet: BD BACTEC Plus Aerobic/F-Medium, BD BACTEC Lytic/10 Anaerobic/F-Medium, BD BACTEC Mycosis IC/F-Medium) und 3 Agarplatten (Tryptic Soy Agar [TSA], Chocolat Blood Agar, Sabouraudʼs Dextrose Agar) wurden pro Stamm inokuliert. Wir bebrüteten die Trio-BACTEC-Platten im BD BACTEC Blood Culture System 5 Tage lang bei 35 °C, die TSA- und Schokoladenplatten 5 Tage lang bei 35 °C und die Sabouraud-Platten 7 Tage lang bei 25 °C. Wir bestätigten positive Wachstumssignale durch Mikroskopie oder MALDI-ToF-Massenspektrometrie.

Ergebnisse Wir haben alle Referenzstämme mit BACTEC und Agarplatten nachgewiesen. Bei den Negativkontrollen wurde kein Wachstum beobachtet. Insgesamt war der Wachstumsnachweis durch BACTEC und Agarplatten vergleichbar, mit Ausnahme von Aspergillus brasiliensis und Candida albicans, die nach 1 Tag auf festen Medien und nach 2 Tagen auf BACTEC nachgewiesen wurden.

Schlussfolgerung Diese Studie zeigt die Vergleichbarkeit von Empfindlichkeit und Nachweisgeschwindigkeit bei der Verwendung der automatisierten Blutkulturmethode und von Agarplatten für die Sterilitätsvalidierung von ASED, selbst bei geringer bakterieller und fungaler Kontamination.

Keywords

cornea - autologous serum eye drops - sterility

Schlüsselwörter

Hornhaut - autologe Serumaugentropfen - Sterilität

Publikationsverlauf

Eingereicht: 25. Oktober 2024

Angenommen: 12. November 2024

Artikel online veröffentlicht:
27. Februar 2025

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