Области применения аэрозолей

Сжатые газы, используемые для распыления растворов, не обеспечивают выдачу продукта из аэрозольных упаковок, так как по мере работы такой упаковки давление в ней падает и может сравняться с атмосферным раньше, чем весь продукт будет использован. Сжатые газы нерастворимы в воде или растворяются в ней очень мало. Если газ в какой-то степени растворяется в воде, то осуществляется полная выдача продукта из упаковки. Азот, который практически не растворяется в воде, не выдает из аэрозольной упаковки до 10% состава, а закись азота и углекислый газ, которые в небольших количествах растворимы в воде, обеспечивают полную выдачу продукта.

При использовании сжатых газов следует опасаться утечки пропеллента, так как даже незначительная утечка пропеллента может привести к неполной выдаче продукта. При распылении аерозолей с помощью сжатых газов в упаковке имеется только одна жидкая фаза, и перед употреблением не требуется предварительно взбалтывать баллон.

Жидкости, которые при выдаче из упаковки образуют пену, являются водными растворами активного вещества и пенообразователя. Так как пропеллент в этом случае не должен совмещаться с раствором, в подобных составах употребляют фреоны, а также парафиновые углеводороды. Они образуют в данном случае эмульсии, в которых дисперсионной средой является водный раствор, а дисперсной фазой — фреон. Количество пропеллента не превышает 20 вес. %. При хранении эмульсия может расслаиваться, поэтому перед употреблением необходимо аэрозольную упаковку взбалтывать. После попадания эмульсии в воздух, фреон начинает испаряться и пузырьки газа, находящиеся в жидком продукте, постепенно увеличиваясь в объеме, образуют пену, т. е. сравнительно грубую, высококонцентрированную дисперсию паров пропеллента в жидком продукте.

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 здесь 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.

 

 

6. Применение аэрозолей в медицине

 

6.1 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. Они предназначаются для ингаляций, нанесения на кожный покров, введения в полости тела.

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.

 

6.2 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.

 

6.3 Производство аэрозолей

 

Производство аэрозолей включает основные технологические комплексные стадии:

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

- получение смеси пропеллентов;

- заполнение баллонов;

- упаковка и маркировка;

- контроль качества.

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.

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.

Правильность наполнения проверяют на автоматических весах 7. Допускается выборочная проверка на электронных весах. Упаковки с отклонениями от требуемой массы удаляют с транспортера.

Проверенные упаковки поступают на полуавтомат для проверки работы клапанного устройства 8, а затем на полуавтоматическую установку для проверки баллона и клапана на герметичность 9, которая представляет собой ванну с водой при температуре (40-50) °С. Герметичность упаковок определяют визуально. При появлении пузырьков оператор удаляет упаковку из ванны.