Области применения аэрозолей

Структура пены зависит, во-первых, от состава, свойств и соотношений  растворенных в воде веществ, во-вторых, от соотношения водного раствора и пропеллента и, в-третьих, от давления насыщенных паров последнего. При  одинаковом количестве пропеллентов наиболее жесткая упругая пена получается там, где выше всего давление паров.

Пены могут быть устойчивые и неустойчивые. Для получения  устойчивых пен применяют стабилизаторы. Прочность и продолжительность  существования пены зависит от природы  и количества присутствующего пенообразователя, концентрирующегося в результате адсорбции  на межфазной поверхности. К типичным пенообразователям для водных пен  принадлежат поверхностно-активные вещества, синтезированные на основе спиртов и жирных кислот, а также  мыла и мылоподобные вещества, белки  и т. д. Для стабилизации пен употребляются  различные стабилизаторы. Со временем пленки жидкости между пузырьками пены утончаются вследствие стекания жидкости, пузырьки лопаются, пары пропеллента  улетучиваются, и вместо пены остается одна жидкая фаза — раствор пенообразователя в воде.

Выдача продукта в виде пены из аэрозольной упаковки осуществляется при помощи специальных распылительных головок.

Пасты при выдаче из аэрозольных  упаковок приобретают форму различных  конфигураций в зависимости от конструкции  сопла распылительной головки. В  качество пропеллента применяют  сжатые газы, например, азот, закись азота, углекислый газ и т. д.

Растворимость этих газов  в пастах незначительна, сжатые газы служат только для выдачи паст из упаковки, при этом с продуктом не происходит никаких превращений, и в упаковке имеется двухфазная система.

Глава 2. Применение аэрозолей

2.1.Области применения  аэрозолей

Существует тысячи аэрозольных  брэндов в Европе, охватывающих все  области применения: для личного  потребления, для домашнего потребления, для пищевых продуктов, фармацевтики и промышленного потребления.

Автомобильная отрасль (полироли, анти-обледенители, очистители, проникающие  смазки и масла, очистители стекол, очистители двигателей, спреи для  обезжиривания).

Косметика (лаки для волос, пена для бритья, гели для бритья, спреи для тела, антиперспиранты, муссы для волос).

Пищевые продукты (кремы, горчица, масло).

Аэрозоли для домашнего  обихода (очистители стекол, очистители плиты, ковров, освежители воздуха, инсектициды, полироли мебели, пены для ванн, крахмальные  спреи, спреи для обуви, краски и  лаки).

Промышленное применение (смазки, замораживатели, спреи против плесени).

Медицина (спреи для дизинфекции, ингаляторы от астмы, спреи от ожогов).

Краски и лаки (спрей-краски, анти-коррозионные спреи).

Статистические данные 55%  производимых аэрозолей  приходится на косметику, 21% - на  домашнее потребление, 8% - на пищевые продукты, 7% - на автомобильную  промышленность, 6% -  на медицину, 3% -  на производство лаков, красок.

 

2.2. Применение аэрозолей  в медицине

2.2.1. Аэрозоли как лекарственная  форма

Аэрозоли, как лекарственная  форма, являются системой, в которой  лекарственные и вспомогательные  вещества находятся под давлением  пропеллента в аэрозольном баллоне, герметически закрытом клапаном. При  этом аэрозоли представляют собой двухфазные (газ и жидкость) или трехфазные (газ, жидкость и твердое вещество или жидкость) системы, в которых  лекарственные и вспомогательные  вещества могут находиться в растворенном, эмульгированном состоянии или  в виде суспензии.

Препараты из аэрозольной упаковки получают в виде диспергированных в  газовой среде жидких и твердых  частиц, пен и пленок. По назначению фармацевтические аэрозоли разделяются на: ингаляционные, отоларингологические, дерматологические, стоматологические, проктологические, гинекологические, офтальмологические, специального назначения (диагностические, перевязочные, кровоостанавливающие и др.).

Схема устройства фармацевтического  аэрозоля изображена на рисунке. Баллон, содержащий раствор, суспензию или  эмульсию лекарственного препарата и пропеллент, герметически закрыт клапаном с распылительной головкой. В содержимое баллона погружена сифонная трубка, предназначенная для подачи лекарственного препарата.

Принципиальная схема устройства аэрозольной упаковки: а - двухфазная система; б, в - трехфазные системы; 1 - баллон. 2 - распылитель, 3 - капсула с клапаном, 4 - сифонная трубка, 5 - раствор лекарственного средства, 6 - пары пропеллента, 7 - пропеллент

 

2.2.2. Преимущества аэрозольной  лекарственной формы

Аэрозольная лекарственная  форма имеет ряд преимуществ  перед другими лекарственными формами (мазями, кремами, растворами, настойками), вследствие следующего:

- благодаря высокой дисперсности  аэрозольных частиц достигается  быстрое и глубокое проникновение  в ткани, полости, складки; при  этом в значительной степени  повышается фармакологическая активность  препарата;

- при вдыхании  аэрозоля  препарат не претерпевает тех  изменений, которые имеют место  при приеме внутрь, т. е. отсутствуют  факторы воздействия на препарат  желудочного и кишечного сока  с их активными ферментами, барьер  печени, потери лекарственного соединения;

- обеспечивается микробная  чистота лекарственных препаратов  в процессе всего времени использования;

- лекарственные вещества  защищены от вредного воздействия  окружающей среды;-

- аэрозольная упаковка  обеспечивает выход определенной  дозы лекарственного препарата;

- аэрозоли имеют также  ряд преимуществ перед инъекцией  лекарств подкожно, внутримышечно  и внутривенно; прежде всего  отсутствует фактор боли;

- не нарушаются важные  функции биологических поверхностей  – термовлаго-газообмен, отсутствует  парниковый эффект;

- обеспечивается экономичность,  эстетичность, удобство применения.

                                           

2.3. Аэрозольная рецептура

Активные, или лекарственные, вещества являются основной частью аэрозольной  рецептуры, обеспечивающей лечебный эффект. Лекарственные препараты всех фармакологических  групп могут быть использованы в  качестве активных веществ.

В качестве растворителей, использующихся в производстве аэрозольных упаковок, применяются вода, спирт этиловый, жирные масла растительного и  животного происхождения, минеральные  масла, глицерин и др. Они служат для получения раствора активных веществ, совмещающихся с пропеллентами.

Вспомогательные вещества предназначены  для обеспечения оптимальной  формы выдачи лекарственного вещества. С помощью вспомогательных веществ  аэрозольные препараты могут  быть получены в виде раствора, мази, эмульсии, линимента, пластической пленки, пасты, пены.

В качестве вспомогательных  веществ используются поверхностно-активные вещества всех трех классов: анионоактивные, катионоактивные и неионогенные. Это четвертичные аммониевые основания, сложные эфиры на базе высших и  низших гликолеи. Первичные алифатические  амины, различные производные ланолина, сульфированные минеральные и растительные масла, оксиэтилированные спирты, амиды, амины, твины, спаны, эфиры на базе глицерина, этилолеат, кремофор, кремолан, триэфиры пентаэритрита, микрокристаллическая целлюлоза лаураты и миристаты  триэтаноламина и многие другие.

Также в качестве вспомогательных  веществ используются пленко-образователи (производные целлюлозы, акриловой  кислоты и др.), корригенты (сахар, лимонная кислота, сорбит, эфирные масла, тимол, ментол), консерванты (нипагин, сорбиновая и бензойная кислоты, бензоат  натрия, этоний, катамин АБ и др.), антиоксиданты (бутилокситолуол, витамин  Е, лимонная кислота и др.).

К веществам, входящим в состав аэрозольной упаковки, относятся  пропелленты (эвакуирующие газы), наиболее часто применяемыми пропеллентами  в аэрозольных рецептурах являются фреоны, азот, углерода диоксид.

Фреоны (11, 12, 114, С-318) в местной  терапии нередко перестают играть роль нейтральных веществ - носителей  и могут давать самостоятельный  терапевтический эффект, но могут  действовать и отрицательно как  раздражители.

Фреон-11 (трихлорфтормстан CC13F). Широко применяется в производстве аэрозольных упаковок в качестве вспомогательного пропеллента в  смесях с пропеллентами высокого давления. Он является широким растворителем, но вещества, содержащие азот, имеют  в нем ограниченную растворимость. Чем выше относительная молекулярная масса азотсодержащих веществ и  содержание атомов азота в молекуле, тем меньше их растворимость. В водных растворах фреон-11 не употребляется.

Фреон-12 (дихлордифторметан CCI2F2). Пропеллент высокого давления и  поэтому используется в большинстве  случаев в смесях с фреоном-114, фреоном-11 и др. Он химически инертен, нетоксичен, термостоек н не коррозирует  металлических сплавов (за исключением  латуни и сплавов магния). Является хорошим растворителем и неограниченно  совмещается при комнатной температуре  со многими органическими растворителями.

Фреон-114 (дихлортетрафторэтан  С2С12F4). По сравнению с другими  фреонами является плохим растворителем. С гликолями и сложными эфирами  он совмещается ограниченно. Однако благодаря высокой химической стабильности нашел широкое применение в производстве аэрозольных упаковок. Единственное, что ограничивает его применение, - высокая стоимость.

Фреон С-318 (октафторциклобутан C4F8). Нетоксичен и является самым  инертным в химическом отношении  фреоном из всей группы фторхлорзамещенных углеводородов. Фреон С-318 не имеет  запаха, вкуса, негорюч, невзрывоопасен и не подвергается воздействию бактерий. В связи с тем что фреон  С-318 является неполярным соединением  с высокими относительной молекулярной массой и относительной плотностью, он плохо растворяет как жидкие, так и твердые вещества, поэтому  почти не действует на резины и  пластмассы.

У всех рассмотренных выше фреонов регламентируются следующие  показатели: содержание влаги, содержание фреона в весовых процентах и  соотношение фреонов в смеси, сухой остаток, содержание кислорода  в газовой фазе, содержание непредельных соединений, кислотность.

Глава 3. Производство аэрозолей

Производство аэрозолей  включает основные технологические  комплексные стадии:

3.1. Основные технологические  комплексные стадии.

- приготовление концентратов (препаратов из лекарственных  и вспомогательных веществ без  пропеллента);

- получение смеси пропеллентов;

- заполнение баллонов;

- упаковка и маркировка;

- контроль качества.

 

3.2. Требования к производству  аэрозолей

К производству аэрозолей  предъявляются повышенные требования, поскольку такие производства отличаются повышенной пожаро- и взрывоопасностью, требуют организации складских  помещений. К условиям хранения баллонов под давлением также предъявляются  особые требования.

Аэрозольные лекарственные  формы производятся на заводах в  отдельных цехах, где осуществляются три основных комплекса технологических  операций: приготовление препаратов (активных веществ), приготовление смеси  пропеллентов (эвакуирующих газов) и, собственно, заполнение аэрозольных баллонов.

Приготовление концентратов по заданной рецептуре производится в закрытых реакторах. Готовый препарат из реактора перекачивают или передавливают  в сборники, откуда он самотеком  или под давлением подается на линию заполнения к аппарату дозировки  препарата.

Смеси пропеллентов приготавливаются в специальных помещениях. Технологические  операции, связанные с приготовлением пропеллентов, различаются по способу  транспортирования пропеллента  к линии заполнения.

Транспортирование осуществляется либо с помощью насоса, либо под  давлением, создаваемым инертным газом - азотом или парами самих пропеллентов.

 Третий комплекс технологических  операций - собственно заполнение. Линия  заполнения может представлять  собой либо серию отдельных  полуавтоматов, либо автоматическое  оборудование, компактно объединенное  в одну линию согласно последовательности  технологических операций.

Линии заполнения аэрозольных  баллонов классифицируют по производительности: 1) малой мощности (2-5 млн. уп. в год); 2) средней мощности (10-15 млн. уп. в  год); 3) большой мощности (20 млн. уп. и  более в год).

На линиях большой и  средней мощности устанавливается  высокопроиз-водительное автоматическое оборудование. Линии малой мощности могут быть как автоматизированными, так и поточными, с использованием ручного труда.

3.3. Технологическая схема  производства аэрозольных упаковок

Технологическая схема производства аэрозольных упаковок на линии средней  мощности, а также схемы некоторых  автоматов представлены на рисунке 3.

Рис. 3.

Операции по заполнению аэрозольных  баллонов осуществляются следующим  образом.

Пустые баллоны подают к автомату - питателю вибрационного  механического типа 1. Из автомата-питателя баллоны, ориентированные горловиной вверх, поступают на приемный стол транспортера 2, где накапливаясь, обеспечивают непрерывность  подачи их на линию.

С приемного стола баллоны  поступают на центральный транспортер  и перемещаются к автомату для  продувки 3. Для дозирования и  разлива жидких препаратов в баллоны  на линии установлен автомат роторного  типа 4.Препарат по трубопроводу непрерывно подается к автомату. Затем в перемещающийся по центральному транспортеру баллон вручную вставляют клапан с трубкой. Закрепление клапана производится на автомате роторного типа 5. Для  заполнения баллона пропеллентом и  его дозировки также служит автомат  роторного типа 6. Пропеллент под  давлением подается к автомату по трубопроводу.