Медицинское стекло и особенности стекол медицинского назначения

С целью выявления эксплуатационной надежности изделий с модифицированной поверхностью была изучена стабильность достигнутой химической устойчивости в процессе многократной обработки в автоклаве с увеличением продолжительности выдержки в нем. Установлено, что даже после выдержки изделий с модифицированной поверхностью в течение 12 ч в автоклаве их химическая устойчивость остается более высокой по сравнению с изделиями из боросиликатного стекла НС-2 без обработки.

Это подтверждается изменением рН дистиллированной ВОДЫ, затаренной в изделия с модифицированной поверхностью, которые были подвергнуты ускоренному старению в соответствии с Инструкцией Минздрава СССР по проведению работ с целью определения сроков годности лекарственных средств на основе метода ускоренного старения при повышенной температуре (57 суток выдержки затариваемых препаратов при температуре 70 °С соответствуют 5 годам хранения при нормальных условиях).

Критерием стабильности химической устойчивости изделий было принято изменение рН дистиллированной воды в процессе ее хранения по сравнению со значением, принятым ГОСТ 10782-77 (не более 1,7). Изменением рН считается разница между рН дистиллированной воды перед ее затариванием и той же воды после выдержки изделия в автоклаве или термостате. В наших исследованиях величина рН дистиллированной воды, используемой для затаривания, составляла 6,6±0,2.

По химической устойчивости изделия из стекла МТО с модифицированной поверхностью удовлетворяют требованиям ГОСТ 10782-77 в течение всего принятого срока хранения.

В изделиях из стекла АБ-1 с модифицированной поверхностью изменение рН дистиллированной воды составляет не более 1,7 при хранении около 30 суток, что соответствует 2,5 годам хранения в естественных условиях.

Наихудшую химическую устойчивость показали изделия из боросиликатного стекла - изменение величины рН затаренной в них дистиллированной воды достигло критического значения (1,7) на 18-е сутки, что соответствует только 1,5 годам хранения в естественных условиях.

Для исследования структуры модифицированной поверхности изделий был использован метод внутреннего трения, который ранее применялся для изучения подвижности отдельных элементов структуры медицинских стекол. Внутреннее трение стекла измеряли методом свободных затухающих колебаний на обратном крутильном маятнике с частотой колебаний около 1 Гц в воздушной атмосфере в интервале температур 0-400°С. Погрешность среднего значения из трех измерений логарифмического декремента затухания при достоверности 0,95 составляла ±5-10. Образцы представляли собой нити диаметром 0,8 мм из стекла АБ-1, поверхности которых подвергались воздействию триоксида серы, образующегося при разложении сульфата аммония, в течение 30 мин при температуре 450 °С, т. е. аналогично обработке самих изделий.

На кривой температурной зависимости внутреннего трения исходного стекла

АБ-1 наблюдается четкий пик при температуре 80 °С, который может быть связан с подвижностью ионов натрия, так называемый щелочной пик. После обработки стекла триоксидом серы щелочной пик исчезает и появляются два более высокотемпературных максимума примерно при 240 и 300°С. Исчезновение щелочного пика при 80°С можно объяснить уменьшением концентрации ионов натрия в поверхностном слое стекла в результате перехода части этих ионов в легко удаляемую пленку сульфата натрия.

Появившийся пик может быть связан с протон-щелочным взаимодействием, так как при разложении сульфата аммония образуются ионы Н+, которые могут диффундировать в стекло. Возникновение более высокотемпературного максимума обусловлено совместным движением протона и щелочноземельного иона.

На основании полученных результатов изделия из щелочесиликатных стекол с модифицированной поверхностью рекомендованы Министерством здравоохранения    РФ к,внедрению в медицинскую практику [1].

9. Изделия  из медицинского стекла

1. Общие сведения.

Некоторые типы изделий (ампулы, часть флаконов) изготовляют не непосредственно из стекломассы, а из полуфабриката - дрота на соответствующих автоматах: ампульном автомате АМ-4 (производительностью 1000—3800 шт. при объеме ампул от 30 до 1 см3), горизонтальном флаконном автомате МС-1 (производительностью 30-33 тыс. шт. в 1 сут.). Ампулы, как правило, изготовляют из трубок уже на фармацевтических заводах, где их наполняют медикаментами и запаивают.

Дроты являются полуфабрикатом и для изготовления цилиндров для шприцев. В этом случае для обеспечения точности внутреннего диаметра дрот перед резкой заготовок моллируют на специальных установках, принцип действия которых состоит в следующем: в дрот вкладывают полые калибры из жароупорной стали, во внутренней части его создают разжижение и в висячем положении направляют в электропечь, где нагревают до температуры размягчении. При этом стекло облегает поверхность калибра, принимая его диаметр. После моллирования дрот разрезают на заготовки (цилиндры), которые отжигают и калибруют.

Для изготовления целого ряда изделий медицинского назначения из стекла (ампулы, флаконы малой вместимости, цилиндры для шприцев, пробирки, детали к приборам и др.) применяют двустадийный способ, т.е. сначала из стекломассы вытягивают трубки требуемых диаметров, а затем из них на специальных стеклоформующих машинах (или вручную) формуют соответствующие изделия.

Такой способ позволяет получать легкие тонкостенные изделия цилиндрической или шарообразной формы без швов, с равномерной толщиной стенки и с очень гладкой внутренней и наружной поверхностью, что позволяет легко печатать на них необходимый текст. Кроме того, двустадийный способ позволяет изготовлять полуфабрикат - стеклянную трубку на одних предприятиях, а окончательные изделия - на других (например, ампулы на химико-фармацевтических заводах или флаконы на отдельных небольших предприятиях). Считается также, что производство тарных изделий вместимостью до 50 мл из стеклотрубки дешевле, чем непосредственно из стекломассы. Одновременно следует отметить, что двустадийный способ производства требует по численности большее количество обслуживающего персонала по сравнению с механизированным производством стеклотары на современных стеклоформующих машинах непосредственно из стекломассы, однако в последнем случае изделия получаются более массивными.

Недостатком известных стекол является сравнительно невысокая химическая устойчивость к щелочным средам и интерстициальной жидкости организма.

2. Маркировка изделий

Одной из операций, широко распространенной в производстве медицинского стекла, является нанесение делений, надписей, несмывающихся этикеток. Такие этикетки с названиями медикаментов наносятся, в частности, на штанглазную аптекарскую посуду - комплекты банок и склянок из бесцветного и оранжевого стекла с притертой пробкой вместимостью от 30 до 5000 мл.

Этикетки наносят с помощью легкоплавких силикатных красок двумя способами:

1. ручным аэрографом, причем вначале через шаблон наносят поле (фон) (с последующим обжигом при 540-550 °С), а затем минеральной краской печатают надпись (с обжигом при 500-520 °С);
2. методом шелкографии, при котором на изделие через сетчатый трафарет продавливают краску-пасту, воспроизводя сначала поле, а затем после подсушки -надпись. Изделия обжигают в туннельной печи при 540-550 °С и в ней же отжигают. Этот метод является более прогрессивным, позволяя механизировать процесс, улучшить условия труда, ликвидировать распыление вредных для здоровья свинецсодержащих красок, сэкономить энергию, перейти от двукратного к однократному обжигу.

Стойкость маркировки проверяется путем помещения цилиндров и поршней в автоклав с давлением 1,03-105 Па при 121°С; испытываемые детали должны быть полностью погружены в мензурку с раствором HCI (раствор должен содержать 10 мл 35-38 % HCI на 1 л дистиллированной воды). Время выдержки в автоклаве равно 30 мин. Цикл повторяется дважды. Считается, что цилиндры и поршни выдерживают испытание, если стерлось не более 1/2 линии или цифры, а общие потери не превышают 2%, а также четкость делений не была значительным образом нарушена.

3. Характеристика изделий из стеклотрубки.

Производство изделий медицинского назначения из стеклянной трубки постоянно совершенствуется и развивается. В некоторых случаях стеклотрубка в дальнейшем претерпевает незначительные изменения (цилиндры для шприцев, пробирки, детали к приборам и т.п.), в других случаях она служит полуфабрикатом для изготовления тарных изделий (ампул, флаконов), при этом считается, что производство таких изделий вместимостью до 50 мл двустадийным способом дешевле, чем непосредственно из стекломассы.

В настоящее время для производства стеклянной трубки медицинского назначения наиболее широко применяется способ Даннера. Для повышения качества вытягиваемой трубки рекомендуется полная герметизация всей линии вытягивания (установка мундштука в муфельной камере и герметизация участка от штучной камеры до рольганга) в автоматизация технологического режима.

В последнее время с ним начинает конкурировать способ Велло (усовершенствованный фирмой «Corning»), который хорошо зарекомендовал себя в производстве люминесцентных ламп. Малопроизводительный способ Метц-Шуллера распространен только в Великобритании.

Для сохранения стеклотрубки и ее стерильности при транспортировке следует рекомендовать оплавку концов и защиту торцов трубки термоусадочной пленкой (пакеты прямоугольного сечения) с укладкой таких пакетов на поддоны и покрытием всего пакет-поддона опять же термоусадочной пленкой.

Изучение процесса вытягивания стеклянной трубки проводится как в направлении исследования влияния технологических параметров на точность геометрических размеров (здесь наиболее значительны работы Вейса), так и в направлении математического моделирования (наиболее значительны работы Ямаути). Однако в связи с тем, что в моделях фигурирует большое количество изменяющихся физических свойств стекломассы, окружающей среды и формующего устройства, часть из которых в настоящее время не представляется возможным определить с достаточной точностью, завершенная модель процесса вытягивания стеклянной трубки пока не разработана. Проведение исследовательских работ в этой области представляет значительный научный и практический интерес.

Основными изделиями медицинского назначения, изготовляемыми из стеклотрубки, являются ампулы, флаконы вместимостью до 50 мл и цилиндры для шприцев. В небольших количествах выпускают изделия специального назначения: различные трубки, детали к приборам и установкам и т.п. Переработкой из стеклотрубки получают также пробирки, пипетки, бюретки, стаканы и др.

Учитывая относительно большой ассортимент изделий, изготовляемых из стеклотрубки, и с целью стабилизации процесса производства самой стеклотрубки в мировой практике проведена большая работа по унификации типоразмеров стеклотрубок по диаметру и толщине стенки. Так, например, в ЧССР номенклатура изделий из стеклотрубки в количестве 1500 наименований обеспечивается пятьюдесятью типоразмерами стеклотрубки.

4. Ампулы

В производстве ампул распространяется горизонтальный способ изготовления. Развитие вертикальных ампулоформующих машин идет по линии повышения производительности за счет увеличения количества шпинделей, что позволяет изготовлять ампула в два потока при одном обороте. Машины рекомендуется заправлять трубками с одним заплавленным концом для более полного использования трубки. Особое внимание необходимо обращать на точность геометрических размеров, для чего устанавливают контрольные устройства как непосредственно после ампулоформующей машины, так и на самой машине. В последнем случае искажение геометрических размеров можно исправить на последующих позициях. В области производства ампул следует изучать влияние условий формования на их химическую устойчивость с целью ее повышения.

Ампулы медицинского назначения изготовляют в настоящее время только из стеклотрубки, хотя и существует ряд предложений вырабатывать их непосредственно из стекломассы. Однако предложенные способы изготовления

ампул из стекломассы пока не нашли своего развития. Кроме того, названные способы охватывают ассортимент ампул массой свыше 8 - 9 г.

Формы ампул унифицированы и отличаются в основном по форме стебля. По способу наполнения ампулы разделяются на две группы: шприцевого и вакуумного наполнения. Способ наполнения предъявляет свои особые требования к стеблю. Стебель ампул шприцевого наполнения должен быть более прочным и точно выполненным, чтобы туда могла зайти игла. От качества выполнения стебля зависит также запайка ампул. Тонкий стебель при запайке раздувается, а толстый может вовсе не запаяться, в обоих случаях не обеспечивается герметичность ампул.

Ампулы по внешнему виду различаются также на гладкие и с пережимом. В зарубежных стандартах предусмотрены в основном ампулы с пережимом. Только стандартами Японии, Индии и некоторых других стран предусмотрены ампулы без пережима. Сопоставление конфигураций ампул позволяет установить тенденцию к упразднению пережима. Пережим делается едва намеченным для удобства вскрытия ампулы. Отсутствие пережима способствует улучшению условий мойки ампул. Уместно отметить, что при вскрытии ампул частично теряется стерильность препарата. В связи с этим в США и Италии ведутся работы по замене ампул флаконами соответствующей емкости.