Endotoksin je uobičajeni zagađivač medicinskih proizvoda koji potječe od bakterija. Prisutnost endotoksina može doći iz intrinzičnih komponenti proizvodnog procesa ili iz slučajne kontaminacije proizvoda. Endotoksin može uzrokovati endotoksični – ili septički – šok, ozljedu tkiva, pa čak i smrt. Stoga je potrebno uklanjanje endotoksina prije odobravanja puštanja lijeka kako bi se izbjeglo izazivanje bolesti kod primatelja lijeka.
Kontaminacija endotoksinom nastaje kada je određena skupina bakterija, nazvana Gram negativne bakterije, prisutna ili je bila prisutna u procesu proizvodnje. S obzirom da se bakterije općenito dijele u dvije skupine, Gram negativne i Gram pozitivne, Gram negativne bakterije su vrlo česte. Gram negativna oznaka proizlazi iz izgleda bakterije nakon provedenog specifičnog procesa bojenja, nazvanog bojanje po Gramu. Endotoksin je prisutan u svim Gram negativnim bakterijama, bez obzira na to uzrokuju li bolest.
Vanjski dio gram negativne bakterije sadrži lipopolisaharide (LPS) koji se koriste za strukturnu stabilnost. Endotoksin se odnosi na ovaj LPS dio bakterije. Na primjer, stanica E. coli sadrži oko 2 milijuna LPS molekula. LPS nije prisutan samo u stanicama živih ili mrtvih bakterija, već se kontinuirano oslobađa u okoliš. Oslobađanje se događa tijekom rasta i diobe bakterije i kada stanica umre.
LPS molekula ima neizravno štetan učinak na tijelo. Endotoksin stupa u interakciju s imunološkim sustavom putem vezanja sa stanicama u krvi zvanim makrofagi i monociti. Ovo vezanje uzrokuje upalni odgovor oslobađanjem čimbenika kao što su interleukin-6, interleukin-1 i faktor nekroze tumora. Ovaj upalni odgovor dovodi do groznice i, ponekad, endotoksičnog šoka i smrti.
Ovi opasni učinci javljaju se ili s jednom visokom dozom endotoksina ili s opetovanim nižim razinama izloženosti. Doza od 1 nanogram LPS-a po mililitru proizvoda može izazvati endotoksičnu reakciju kod sisavaca kada se proizvod ubrizgava intravenozno. Osobe s bolestima kao što su AIDS, leukemija ili dijabetes posebno su izložene riziku od endotoksičnog šoka.
Genetski modificirane gram negativne bakterije redovito se koriste u proizvodnji biološki aktivnih proteina i peptida. Prisutnost LPS molekula u stanicama koje proizvode i okolnoj kulturi znači da proizvod zahtijeva pročišćavanje i uklanjanje endotoksina. Lipopolisaharid je vrlo stabilna molekula u usporedbi s proteinima, otporna na ekstremne pH vrijednosti i temperature, tako da uklanjanje endotoksina zahtijeva složene tehnike uklanjanja. Proizvođači stoga koriste metode kao što su kromatografija ionske izmjene, ultrafiltracija i kromatografija na membrani za uklanjanje endotoksina ili smanjenje na prihvatljivu razinu.