Szklana butelka pod skaningowym mikroskopem elektronowym

Jako materiał opakowaniowy, który wchodzi w bezpośredni kontakt z produktami farmaceutycznymi, medyczne szklane butelki są szeroko stosowane w dziedzinie opakowań farmaceutycznych ze względu na ich stosunkowo stabilne właściwości. Przykłady obejmują fiolki, ampułki i szklane butelki infuzyjne.

Ponieważ szklane butelki medyczne mają bezpośredni kontakt z produktami farmaceutycznymi i czasami trzeba je przechowywać przez dłuższy czas, zgodność szklanych butelek z lekami ma bezpośredni wpływ na jakość produktów farmaceutycznych, a co za tym idzie – zdrowie i bezpieczeństwo pacjentów.

Zaniedbania w procesie produkcyjnym oraz wykrywanie szklanych butelek stały się w ostatnich latach przyczyną pewnych problemów w branży opakowań farmaceutycznych.

 

Na przykład:

Słaba odporność na kwasy i zasady: W porównaniu z innymi materiałami opakowaniowymi szkło ma stosunkowo słabszą odporność na kwasy, a zwłaszcza zasady. Jeśli występuje problem z jakością szkła lub jeśli wybrano nieodpowiedni materiał, może to łatwo wpłynąć na jakość produktów farmaceutycznych, a nawet narazić zdrowie pacjentów.

 

Wpływ różnych procesów produkcyjnych na jakość produktów szklanych jest różny: Opakowania szklane są zazwyczaj produkowane przy użyciu procesów formowania lub rurowania. Różne procesy produkcyjne znacząco wpływają na jakość szkła, w szczególności na odporność powierzchni wewnętrznej. Dlatego wzmocnienie testów wydajności, kontroli i standardów szklanych butelek stosowanych w opakowaniach farmaceutycznych ma kluczowe znaczenie dla jakości opakowań farmaceutycznych i rozwoju branży.

 

Główne składniki butelek szklanych

Szklane butelki do pakowania produktów farmaceutycznych zazwyczaj zawierają dwutlenek krzemu, trójtlenek boru, tlenek glinu, tlenek sodu, tlenek magnezu, tlenek potasu i tlenek wapnia.

 

Problemy z butelkami szklanymi

 

1. Wypłukiwanie metali alkalicznych (K, Na):

• Wypłukiwanie metali alkalicznych (potasu, sodu) ze szkła może prowadzić do wzrostu wartości pH produktów farmaceutycznych.

2. Delaminacja spowodowana niską jakością szkła lub długotrwałym narażeniem na działanie roztworów alkalicznych:

• Szkło niskiej jakości lub długotrwałe narażenie na lekko zasadowe roztwory farmaceutyczne może powodować rozwarstwienie. Płatki szkła mogą potencjalnie blokować naczynia krwionośne, co prowadzi do zakrzepicy lub stwarza ryzyko wystąpienia ziarniniaków płucnych.

3. Wymywanie szkodliwych pierwiastków:

• W procesie produkcji szkła mogą znajdować się szkodliwe elementy, które mogą wydostać się ze szkła.

4. Wypłukiwanie jonów glinu:

 

• Wypłukiwanie jonów glinu ze szkła może niekorzystnie wpłynąć na produkty biofarmaceutyczne.

Mikroskop elektronowy skaningowy (SEM) jest używany przede wszystkim do obserwacji erozji i rozwarstwienia wewnętrznej powierzchni szklanych butelek, a także do analizy pozostałości filtrów z roztworów farmaceutycznych. Za pomocą SEM zbadaliśmy powierzchnię szklanych butelek. Jak pokazano na rysunku 1, lewy obraz przedstawia wewnętrzną powierzchnię szklanej butelki zerodowaną przez roztwór farmaceutyczny, podczas gdy prawy obraz przedstawia wewnętrzną powierzchnię szklanej butelki z dłuższym czasem erozji. Możemy zobaczyć, że reakcja między roztworem farmaceutycznym a szklaną butelką powoduje erozję na niegdyś gładkiej wewnętrznej powierzchni, a przedłużona erozja prowadzi do rozwarstwienia na dużą skalę. Jeśli te produkty reakcji zostaną wstrzyknięte do organizmu pacjenta, mogą niekorzystnie wpłynąć na jego zdrowie.

 

 

Analiza nierozpuszczalnych cząstek w roztworach farmaceutycznych za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM)

Do analizy SEM użyliśmy membrany filtracyjnej o średnicy 220 nm, aby odfiltrować roztwory farmaceutyczne ze szklanych butelek. Po filtracji i wysuszeniu przeanalizowaliśmy membranę filtracyjną. Powierzchnia membrany wykazała przefiltrowane cząstki, z których większość była mniejsza niż 10 μm. Analiza spektroskopii dyspersyjnej energii (EDS) tych cząstek wykazała obecność pierwiastków takich jak C, N, O, Si, Al, Na, K i Cl. Wywnioskowaliśmy, że cząstki te prawdopodobnie pochodziły z fragmentów szklanej butelki, które dostały się do roztworu farmaceutycznego po jej otwarciu.

 

 

 

 

Ze względu na stosunkowo gładką powierzchnię szklanych butelek, która nie ma znaczącego kontrastu, filament CeB6 o wysokiej jasności w skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) oferuje wyraźną przewagę w wykrywaniu erozji i delaminacji. Ponadto, ponieważ grubość erozji często wynosi zaledwie kilkadziesiąt nanometrów, konieczne jest obrazowanie niskonapięciowe w celu zmniejszenia głębokości penetracji. Wyższa wydajność SEM przy niskim napięciu zapewnia znaczące korzyści w obrazowaniu w tym kontekście.