Endotoksyna jest powszechnym zanieczyszczeniem produktów medycznych, które pochodzi z bakterii. Obecność endotoksyny może pochodzić z nieodłącznych składników procesu produkcyjnego lub z przypadkowego zanieczyszczenia produktu. Endotoksyna może powodować wstrząs endotoksyczny lub septyczny, uszkodzenie tkanek, a nawet śmierć. Usunięcie endotoksyn przed dopuszczeniem leku do uwolnienia jest zatem konieczne, aby uniknąć wywoływania choroby u biorcy leku.
Zanieczyszczenie endotoksynami występuje, gdy pewna grupa bakterii, zwana bakteriami Gram-ujemnymi, jest obecna lub była obecna w procesie produkcyjnym. Z bakteriami ogólnie podzielonymi na dwie grupy, Gram-ujemne i Gram-dodatnie, bakterie Gram-ujemne są niezwykle powszechne. Oznaczenie Gram-ujemne wynika z wyglądu bakterii po przeprowadzeniu specyficznego procesu barwienia, zwanego barwieniem Grama. Endotoksyna jest obecna we wszystkich bakteriach Gram-ujemnych, niezależnie od tego, czy wywołują chorobę.
Zewnętrzna część bakterii Gram-ujemnych zawiera lipopolisacharydy (LPS), które są wykorzystywane do stabilności strukturalnej. Endotoksyna odnosi się do tej części LPS bakterii. Na przykład komórka E. coli zawiera około 2 milionów cząsteczek LPS. LPS jest obecny nie tylko w komórkach żywych lub martwych bakterii, ale jest również stale uwalniany do środowiska. Uwalnianie następuje podczas wzrostu i podziału bakterii oraz gdy komórka umiera.
Cząsteczka LPS ma pośrednio szkodliwy wpływ na organizm. Endotoksyna oddziałuje z układem odpornościowym poprzez wiązanie się z komórkami krwi zwanymi makrofagami i monocytami. Wiązanie to powoduje odpowiedź zapalną poprzez uwalnianie czynników, takich jak interleukina-6, interleukina-1 i czynnik martwicy nowotworu. Ta reakcja zapalna prowadzi do gorączki, a czasami wstrząsu endotoksycznego i śmierci.
Te niebezpieczne skutki występują albo przy pojedynczej wysokiej dawce endotoksyny, albo przy powtarzających się niższych poziomach narażenia. Dawka 1 nanograma LPS na mililitr produktu może wywołać reakcję endotoksyczną u ssaków, gdy produkt zostanie wstrzyknięty dożylnie. Osoby z chorobami takimi jak AIDS, białaczka lub cukrzyca są szczególnie narażone na wstrząs endotoksyczny.
Genetycznie zmodyfikowane bakterie Gram-ujemne są regularnie wykorzystywane do produkcji biologicznie czynnych białek i peptydów. Obecność cząsteczek LPS zarówno w komórkach produkujących, jak i otaczającej hodowli oznacza, że produkt wymaga oczyszczenia i usunięcia endotoksyn. Lipopolisacharyd jest bardzo stabilną cząsteczką w porównaniu z białkami, odporną na ekstremalne pH i temperatury, więc usuwanie endotoksyn wymaga złożonych technik usuwania. Dlatego producenci stosują takie metody, jak chromatografia jonowymienna, ultrafiltracja i chromatografia membranowa do usuwania lub redukcji endotoksyn do akceptowalnego poziomu.