Тара и упаковка_MU

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ

ОСНОВИ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА. ТАРА ТА УПАКОВКА ГОТОВИХ ЛІКАРСЬКИХ ЗАСОБІВ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

студентів напряму підготовки 6.120201 «Фармація» спеціальності «Технологія фармацевтичних препаратів» денної форми навчання

Київ КНУТД 2010

УДК 61 Основи матеріалознавства. Тара та упаковка готових лікарських

засобів: Методичні вказівки для самостійної роботи студентів напряму підготовки 6.120201 «Фармація» спеціальності «Технологія фармацевтичних препаратів» денної форми навчання / Упор. Г.І. Кузьміна, Т.А. Пальчевська, Г.В.Тарасенко та ін.– К.: КНУТД, 2010 – 83 с. Укр. мовою.

Упорядник: Г.І. Кузьміна, к. х. н., доцент Т.А. Пальчевська, к. х. н., доцент Г.В. Тарасенко, к. т. н., доцент Г.Г. Куришко, доцент А.О. Григоренко, к. х. н., доцент

Відповідальний за випуск: завідувач кафедрою промислової фармації д. фарм. н., професор В.В.Страшний

Затверджено на засіданні кафедри промислової фармації Протокол № 3 від 26.11.09р.

Метою вивчення дисципліни «Основи матеріалознавства. Тара та упаковка готових лікарських засобів» студентами спеціальності «Технологія фармацевтичних препаратів» є надання студентам теоретичних знань та практичних навичок щодо основних принципів матеріалознавства, встановлення взаємозв’язку між споживчими властивостями матеріалів і їх використанням для пакування та транспортування готових лікарських засобів, розгляд сучасних видів тари та упаковки для пакування різних лікарських форм.

При вивченні цієї дисципліни студент знайомиться з основами дисципліни, методами класифікації та кодування фармацевтичної продукції, стерилізації та оцінки якості товарів та використання при цьому відповідної нормативної документації, а також набуває практичних навичок прогнозування можливого впливу на якість лікарських засобів зовнішнього середовища при їх транспортуванні та зберіганні, вибору тари та упаковки і прийняття заходів, які попереджують цей вплив..

У даних методичних вказівках для кожної теми практичних занять стисло викладено інформаційний матеріал, основні запитання та завдання, що дає змогу протестувати рівень самостійного засвоєння теоретичних положень та готовність студентів. Дані методичні вказівки допоможуть студентам самос-тійно готуватись до практичних занять з дисципліни «Основи матеріалознавства. Тара та упаковка готових лікарських засобів». Одежані на заняттях знання та уміння є надзвичайно важливими, оскільки дозволять майбутньому фахівцю визначати у заводських умовах приймати практичні рішення з питань пакування, маркування, зберігання, транспортування готових лікарських засобів з урахуванням сучасних досягнень в галузі фармацевтичних технологій та упаковки.

2

3

Практичне заняття № 1

ОСНОВИ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА. МЕТАЛЕВІ ТА НЕМЕТАЛЕВІ МАТЕРІАЛИ.

Мета заняття:

1.Вивчення основ матеріалознавства.

2.Ознайомлення із основними термінами та поняттями, які використовуються у матеріалознавстві.

3.Ознайомлення із метпевими та неметалевими матеріалами, що використовуються для пакування готових лікарських засобів.

Питання для самостійної роботи:

1.Значення та місце матеріалознавства у фармацевтичної технології.

2.Тенденції розвитку сучасної тари та упаковки.

3.Неметалеві матеріали для пакування лікарських засобів. Вимоги до якості, маркування, пакування, зберігання

4.Металеві матеріали для пакування лікарських засобів. Вимоги до якості, маркування, пакування, зберігання

5.Загальна характеристика неметалевих матеріалів (еластомери, полімери, скло та ін.) та їх використання у медицині.

6.Металеві матеріали для пакування лікарських засобів. Вимоги до якості, маркування, пакування, зберігання

ІНФОРМАЦІЙНИЙ МАТЕРІАЛ

У виробництві лікарських засобів (ЛЗ) та виробів медичного призначення (перев’язочних матеріалів, медичних пристроїв та інструментів, окулярів і ін.) використовуються тара та упаковка з різноманітних матеріалів - метали та їх сплави (тільки для аерозольних лікарських форм), полімерні матеріали, гума, скло, фарфор, текстильні матеріали, тощо. Правильний вибір матеріалу для виготовлення таких виробів в значній мірі визначається їх властивостями та технологією виробництва. Вивченням властивостей матеріалів займається спеціальна наука – матеріалознавство.

Матеріалознавство – це наука, яка вивчає будову та властивості вихідних матеріалів і встановлює зв’язок між їх складом, будовою та властивостями. Матеріалознавство належить до основоположних дисциплін багатьох спеціальностей. Це пов'язано з тим, що отримання, розробка нових матеріалів, способи їх обробки є основою сучасного виробництва і багато в чому визначають рівень розвитку науково-технічного і економічного потенціалу країн. Розробка раціональних, конкурентноспроможних виробів, організація їх виробництва неможливі без достатнього рівня знань в області матеріалознавства. Матеріалознавство є основою для вивчення багатьох спеціальних дисциплін. Різноманітність властивостей матеріалів є головним чинником, що зумовлює їх широке застосування. Властивості матеріалів визначаються особливостями їх внутрішньої будови. Тому

4

матеріалознавство, як наука, вивчає будову матеріалу в тісному зв'язку з його властивостями.

Основні властивості матеріалів поділяють на фізичні, механічні, технологічні і експлуатаційні. Від фізичних і механічних властивостей залежать технологічні і експлуатаційні властивості матеріалів.

Поняття матеріали взагалі є збірний термін, він позначає різноманітні речовинні елементи виробництва, які використовуються як сировина, основні та допоміжні матеріали. Сировина – це предмет праці, який є предметом праці іншого підприємства. Він може використовуватися як основний, так і допоміжний матеріал. Основні матеріали – речовинні елементи виробництва, які складають значну частину предметів, що використовуються на виробництві для виготовлення продукції і визначають основні властивості виробу/товару (Товар – це продукт праці, призначений для продажу з метою задоволення певної суспільної потреби). Матеріали допоміжні - речовинні елементи виробництва, які використовуються на виробництві для виготовлення ЛЗ і медичних виробів з метою удосконалення технологічного процесу або надання виробу певних властивостей.

КЛАСИФІКАЦІЯ МАТЕРІАЛІВ, ЩО ЗАСТОСОВУЮТЬСЯ У ВИРОБНИЦТВІ МЕДИЧНИХ ТА ФАРМАЦЕВТИЧНИХ ТОВАРІВ

Класифікація по призначенню – дуже умовна. Один й той же матеріал може бути основним і допоміжним (полімерний матеріал – основний у виробництві тари, допоміжний – у виробництві лікарської форми).

За походженням матеріали розділяють на природні та синтетичні.

Природні матеріали розділяють на тваринного походження (шовк, кетгут,

шкіра), рослинного (каучук натуральний, матеріали на основі целюлози, папір, картон), вулканічного або метеоритного походження (окремі метали, алмаз, гіпс). Синтетичні матеріали – каучук синтетичний та гуми на його основі, синтетичні волокна, пластмаси, органічні сполуки. Всі ці матеріали, в свою чергу, розділяють за методом виготовлення.

За хімічним складом матеріали для виробів медичного призначення поділяють на дві великі групи: неорганічні і органічні. Неорганічні – метали та їх сплави, мінеральні (гіпс) силікатні (скло, кераміка, фаянс). Органічні матеріали класифікують відповідно до атомів, що складають їх молекулу.

В фармацевтичному матеріалознавстві матеріали прийнято класифікувати на металевіі та неметалеві. Вимоги до сировини для виготовлення тари та упаковки, інших виробів (товарів) медичного призначення регламентується стандартами та іншою нормативною документацією. При зберіганні, виборі методів стерилізації та дезинфекції готових ЛЗ і медичних виробів необхідно знати марку матеріалу, з якого виготовлені тара і упаковка, оскільки вона дозволяє визначити основний склад матеріалу і прогнозувати його властивості.

Неметалеві матеріали. До них відносяться матеріали органічного і неорганічного походження (табл. 1). В фармацевтичній промисловості найбільш поширені такі неорганічні сполуки, як скло, фарфор, фаянс і

5

мінерали. З органічних матеріалів – полімери на основі олігомерів або високомолекулярні сполуки. Силікатні матеріали - скло, кераміка (фарфор, фаянс, металокераміка). Силікати – це солі кременевої кислоти, в природі широко представлені мінералами – польовий шпат (алюмосилікат), кварц (диоксид кременю). В медицині використовуються найчастіше силікатні матеріали з кварцового піску та глини.

Таблиця 1. Класифікація неметалевих матеріалів

Неметалеві матеріали

Кераміка – це вироби та матеріали, одержані в процесі відповідної обробки глиняної сировини з наступним відпалом сформованого та висушеного напівфабрикату. При відпалі або спіканні відщеплюється кристалізаційна вода, а вироби набувають хімічної, механічної та термічної стійкості. До складу керамічних матеріалів входять каолін, пластична глина, кварцевий пісок, польовий шпат. Розділяють два види кераміки – фарфор і фаянс, які мають різні споживчі властивості. Фаянс містить 5-10% польового шпату, температура відпалу – 1050–1150оС, споживчі властивості – висока

6

пористість, низька (у порівняні з фарфором) механічна міцність. Фарфор містить 18–22 % польового шпату, температура відпалу – 1250–1450оС, споживчі властивості – висока пористість, висока (у порівняні з фаянсом) механічна міцність, термостійкість – до 300оС. В медицині кераміка використовується у вигляді санітарно-технічних виробів, предметів нагляду за хворими (судна, поїльники), аптечного та лабораторного посуду, деталей діагностичної апаратури (п’єзокераміка), матеріалів у зубопротезуванні. У виробництві ендопротезів (кістки, міжхребетні диски, клапани серця) використовують корундокераміку (у складі до 99% оксиду алюмінію) Корундова кераміка має високу механічну міцність, біоінертність (нетоксична, неалергічна, не травмує тканини організму), гемосумісність, стійкість до високотемпературної стерилізації, високу технологічність.

Скло і загальні відомості про його склад. Скло – це переохолоджені речовини, які отримують з рідких розплавів неорганічних сполук та їх сумішей. Основу скла складають склоподібні оксиди, по яких скло розподіляють на: силікатне скло (SiO2); алюмосилікатне скло (SiO2 та Al2O3); боросилікатне (SiO2 та В2О3); алюмоборосилікатне (Al2O3, SiO2 та В2О3); борофторалюмосилікатне (Al2O3, SiO2, F та В2О3); алюмофосфатне (Al2O3, Р2О3); силікотитанове (SiO2 та ТiO2) та ін. За призначенням скло класифікують на хімічностійке, термостійке, електровакуумне, електричне, оптичне, спеціальне (в т.ч. медичне). Медичне скло (ГОСТ 19808-86): ХТ, ХТ-1 – хімічнота термостійке; НС-1, НС-2, НС-2А, НС-3 – нейтральне; СНС-1 – світлозахисне нейтральне; АС-1 – лужне; МТО – медичне тарне «знебарвлене»; ОС,ОС-1 – оранжеве тарне. Споживчі властивості медичного скла визначаються його хімічним складом. Асортимент основних виробів з медичного скла представлений в таблиці 2.

Вимоги до скла. Вироби з натурального скла не повинні мати бульбашок, капілярів і сторонніх включень, повинні витримувати тести на термостійкість з інтервалом температур в 120 0С. Зміни рН при дії пари під тиском не повинні перевищувати 0,6. Вироби з лужного скла повинні витримувати тест на термостійкість з температурним інтервалом 1000С, бути хімічно стійкими, без включень, бульбашок. Зміни рН при дії пари під тиском не повинні перевищувати 3,5. Оптичне скло – це скло для виготовлення лінз окулярів і оптичних елементів медичних приладів.

Таблиця 2. Асортимент основних виробів з медичного скла

Оптичне скло буває безкольорове (з нормальним пропусканням світла) та фотохромне. Склад оптичного скла безкольорового (%):

І – 72 кремнію оксиду, 8,15 бору оксиду, 1,35 кальцію оксиду, 0,45 магнію оксиду, 10,45 калію оксиду, 7,2 натрію оксиду, 0,2 миш’яку оксиду (тип скла – крон)

ІІ - 47 кремнію оксиду, 46,4 свинцю оксиду, 6,35 калію оксиду, 0,2 миш’яку оксиду (тип скла – флінт).

Оптичне скло із знищеним пропусканням світла містить оксиди кальцію, нікелю, заліза закисного та окисного, що дає змогу виробляти скло з низьким ступенем поглинання видимого світла. Сонцезахисне окулярне скло має коефіцієнт пропускання від 10 до 80%. Скло фотохромне має властивість темніти під дією ультрафіолетового або короткохвильового видимого світла та становитися прозорим при закінченні опромінювання. Фотохромні властивості пов’язані з наявністю у складі скла галогенідів срібла, кадмію,

галогенідів срібла, утворення центрів забарвлення з часток колоїдного срібла. Оптичне скло повинно бути однорідним, блакитного кольору. Зеленуватий відтінок свідчить про низьку якість скла. Жорстко регламентується наявність бульбашок за діаметром вище 0,15 мм.

Перевага всіх марок скла – багаторазове плавлення без зміни споживчих властивостей. Контроль якості кераміки та скла, маркування та упаковка здійснюється згідно вимог державних стандартів на ці вироби.

Полімерні матеріали. Полімерні матеріали природного походження використовують для медичних цілей з давніх часів (натуральний каучук, ефірні масла, шовк тутового шовкопряда, тощо). Сьогодні більш широко використовуються синтетичні полімерні матеріали, тому що в процесі виробництва можна впливати на їх властивості, в т.ч. споживчі. Споживчі властивості – це властивості, які характеризують окремі особливості виробу/товару в процесі експлуатації, транспортування, зберігання та нагляду за ним. Споживчі властивості та їх показники визначають ефективність використання виробу за призначенням, його соціальну та практичну значимість, зручність у використанні, безпеку, естетичну завершеність. У сукупності із іншими властивостями споживчі властивості визначають якість товару.

Полімери (П.) – високомолекулярні сполуки (ВМС), молекули яких складаються з великої кількості угрупувань атомів, з’єднаних хімічними зв’язками. Одержують П. з мономерів або олігомерів в процесі полімеризації або поліконденсації. Мономери – це низькомолекулярні сполуки, які завдяки ненасиченому подвійному зв’язку або реакційно здатним групам можуть вступати в реакцію один з одним або молекулами інших речовин з утворенням полімеру. Олігомери – це члени гомологічного ряду, які за розміром молекули займають проміжне положення між мономерами та ВМС.

фармацевтичній промисловості (тара, упаковка, вироби медичного призначення). Олігомери знайшли застосування в фармацевтичній галузі – для виготовлення ЛЗ пролонгованої дії, перев’язувальних матеріалів, медичних клеїв, кровозамінників, тощо. ПМ на основі ВМС бувають однофазні та багатофазні. Відомі такі групи ПМ: пластмаси, еластомери (каучук, латекс, гума, клеї), волокна, полімерні плівки, лако-фарбні матеріали та покриття.

ПМ класифікують за походженням (природні, синтетичні); методу одержання (полімеризація, поліконденсація); будовою полімерного ланцюга (лінійні, розгалужені, сітчаcті); складом основного ланцюга (гомо-ланцюгові, гетеро-ланцюгові); формою макромолекул (фібрілярні, глобулярні); електричними властивостями (неелектроліти, поліелектроліти); відношенням до температури (термопластичні, термореактивні); призначенням. Властивості ПМ визначаються:

-хімічною будовою: хімічна будова визначає стійкість ПМ до хімічних реагентів і розчинників, дії високих температур, діелектричні властивості. Так, полімери з атомами галогенів мають високу стійкість до дії лугів і кислот, не горять. Світлостійкі ПМ містять групи –CN;

-молекулярною масою: з підвищенням середньої ММ зростає механічна міцність, твердість та еластичність, зростає хімічна інертність до дії різних реагентів;

-характером зв’язку між елементарними ланками макромолекул:

карболанцюгові полімери з насиченими вуглецевими зв’язками – стійкі до дії агресивних середовищ (кислот, лугів). Гетероланцюгові полімери з ефірними, ацетильними, алкідними зв’язками – менш стійкі до дії кислот та лугів;

-формою макромолекули: чим більш вона витягнута та менш розгалужена, тим більше в’язкість полімеру, міцність та менше розчинність.

-будовою полімеру: в більшості своєї полімери мають аморфну (склоподібну) структуру. Однак, деякі лінійні та рідко зшиті полімери можуть утворювати впорядковані області, тобто мають кристалічну фазу, що призводить до підвищення міцності, твердісті, теплостійкості. У випадку кристалічної структури зростає міжмолекулярна взаємодія та знижується гнучкість молекул;

-методом одержання/синтезу: окрім основних властивостей метод одержання визначає наявність в ПМ сторонніх домішок, котрі можуть мігрувати на поверхню виробу або вимиватися з нього в процесі експлуатації. В процесі формування виробів з ПМ полімер знаходиться у в’язко - текучому або високо-еластичному стані, а при експлуатації – склоподібному або кристалічному стані.

В залежності від характеру процесів формування виробів ПМ ділять на

реактопласти та термопласти. Реактопласти – це матеріали, переробка яких у вироби супроводжується хімічною реакцією утворення сітчастого полімеру (отвердіння). Полімер втрачає здатність переходити у в’язко – текучий стан (розплавлятися або розчинятися). При формуванні виробів із

9

термопластів отвердіння не відбувається, ПМ зберігає здатність знову переходити у в’язко – текучий стан

Структура та склад ПМ. ПМ складаються з декількох взаємо сумісних і несумісних компонентів. Тобто бувають однофазні (гомогенні) і багатофазні (гетерогенні, композиційні) ПМ. Однофазні ПМ. Полімер є основним компонентом, який визначає властивості матеріалу. Інші компоненти (знаходяться в між ланцюгами макромолекул) і спроможні вдосконалювати властивості ПМ. Багатофазні ПМ. Полімер виконує функцію зв’язуючого по відношенню до диспергованих в ньому компонентів, які мають самостійні фази. Для забезпечення відповідних експлуатаційних характеристик компоненти гетерогенного пластику та полімер міцно скріплені між собою на границі розподілу фаз адсорбційно або хімічними зв’язками. До складу ПМ можуть входити наповнювачі, пластифікатори (знижують температуру текучості та в’язкості), стабілізатори (затримують старіння), пігменти, барвники, тощо.

Галузі застосування полімерів у медицині: обладнання, деталі трубопроводів, баки, ємкості; хірургія (клапани серця, полімерні клеї для внутрішніх органів та тканин); офтальмологія, стоматологія, допоміжні речовини у виробництві ЛЗ; кровозамінники – плазмозамінники; пролонгатори терапевтичної дії ЛЗ; ліки; пакувальні матеріали; медичний інструментарій, предмети санітарії та гігієни; перев’язувальний матеріал.

Вимоги до якості ПМ в медицині. Вимоги до якості ПМ в медицині визначаються тим, що в більшості своєї ПМ знаходяться у контакті або з біологічними середовищами або з ЛЗ, якщо мова йде про тару та упаковку. В організмі ПМ можуть розчинятися у біологічних середовищах або піддаватися деструкції за механізмами: гідроліз з утворенням макромолекулярних фрагментів і мономерів, каталітичний гідроліз під впливом ферментів, деструкція під впливом макрофагів (продуктів захисної клітинної реакції на чужорідне тіло). Біологічна активність ПМ пов’язана з продуктами деструкції, наявністю в ПМ залишкових мономерів і домішок (пластифікаторів, стабілізаторів, емульгаторів, тощо). Тому перед застосуванням ПМ, які будуть перебувати в контакті з середовищами організму або ЛЗ, проводять санітарно-хімічні дослідження, спрямовані на :

-встановлення токсикологічної безпеки ПМ на основі якісного та кількісного визначення складу низькомолекулярних продуктів;

-вивчення закономірностей міграції домішок із полімеру в залежності від їх хімічної природи та середовищ організму;

-вивчення процесів метаболізму, шляхів виведення продуктів їх біодеструкції з організму.

Основні вимоги до якості ПМ:

-необхідний комплекс фізіко-хімічних і фізіко-механічних властивостей, який залежить від конкретного призначення полімеру;

-підвищена хімічна стійкість (обумовлює стабільність виробу під впливом рідких середовищ, в т.ч. стерилізуючих агентів), мінімальний вміст низькомолекулярних домішок, стабілізаторів та ін., відсутність запаху;

10