3 курс / Фармакология / Основы_фармацевтической_технологии_Спичак_И_В_,_Автина_Н_В_2010

ОСНОВЫ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Производство ампул. Стеклодрот калибруют (сортируют) по внешнему диаметруитолщинестенокдлятого, чтобывсеампулыизготовляемойсерии имели одинаковую вместимость. Дрот сортируется на семь групп по номинальной вместимости изготовляемых ампул (1, 2, 5, 10, 20, 25, 50 мл).

После калибровки стеклодрот отмывается от механических загрязнений, что в значительной степени облегчит промывку ампул перед их наполнением. Промывка осуществляется в герметически закрывающихся цилиндрических камерах, в которых вертикально стоящие пучки дрота замачиваются в горячей воде (с использованием моющих средств), затем душируются горячей водой и под конец горячей очищенной водой. По окончании промывки в камеру подают профильтрованный подогретый воздух для сушки дрота.

Выделка амплул всех размеров осуществляется на роторных стеклоформующих автоматах. Недостатком такого способа является образование внутренних напряжений в стекле, что может привести к механическому разрушению ампул или появлению микротрещин при неблагоприятных факторах (вибрация, резкая смена температур).

Вскрытие ампул производится на автомате и состоит из двух операций: нанесения риски на наружной поверхности капилляра и облома его по месту надреза. Надрез проводится при помощи алмазных дисков (брусков).

Снятие остаточных напряжений проводят путем отжига ампул в специальных печах. Процесс отжига заключается в нагревании ампул до температуры, близкой к температуре размягчения стекла, выдерживании их при этой температуре в течение 7-10 мин и постепенном охлаждении.

Подготовленные ампулы набирают в кассеты, представляющие собой алюминиевыедиски, вкоторыхимеютсямногочисленныегнезда– отверстия для ампул.

Промывка ампул является одной из самых ответственных операций ампульного производства. Она складывается из наружной и внутренней мойки ампул. Для наружной мойки кассеты с ампулами помещают в ванну на подставку и душируют горячей профильтрованной водой (50-60 оС), затем очищенной водой.

Известно несколько способов внутренней мойки ампул: шприцевой, вакуумный, пароконденсационный.

Шприцевой способ используется для промывки крупноемких ампул. При этомампулынадеваютнаполыеиглы, черезкоторыепоследовательнопропускают под давлением горячую водопроводную воду, очищенную воду, пар.

Наиболее распространенным является вакуумный способ. На кювету помещают кассету, затем закрывают крышку и из герметически закрытого аппарата отсасывают воздух. При этом кювета заполняется требуемым коли-

71

Спичак И.В., Автина Н.В.

чеством очищенной воды, и одновременно в аппарате и ампулах создается разрежение.

После достижения необходимого разрежения, определяемого по манометру, открывают воздушный кран с фильтром для воздуха, и в аппарат под атмосферным давлением поступает воздух. При этом вода быстро наполняет ампулы. Затем кассету с заполненными водой ампулами вынимают из аппарата и переносят в другой аппарат с пустой кюветой, из которого отсасывают воздух. В результате разрежения вода вытекает из ампул. Эти операции (наполнения и опорожнения ампул) проводят несколько раз. Дальнейшим усовершенствованием явилась конструкция, которая позволила проводить операции наполнения и опорожнения в одном и том же аппарате.

Вкрупных ампульных цехах промывку ампул проводят пароконденсационным способом. Воздух в ампуле замещается паром (1-я стадия), капилляр ампулы погружается в жидкость. В это время пулька ампулы охлаждается, пар конденсируется, в ампуле создается разрежение, и она наполняется жидкостью (2-я стадия). Затем нагревается пулька ампулы. Внутри последней образуется пар, вытесняющий из ампулы жидкость (3-я стадия). Ампула остается заполненной паром и готова к повторению процесса.

После проверки чистоты ампул их высушивают в шкафах при температуре 120-130оС в течение 15-20 мин. При необходимости стерилизации (в случае ампулирования в асептических условиях) температуру в шкафах повышают до 160-170°С и увеличивают экспозицию до 1 ч. Сушильный шкаф устанавливают в стене между отделениями мойки и наполнения ампул. Он открывается с обеих сторон: для загрузки и выгрузки кассет с ампулами. После сушки и стерилизации ампулы охлаждают в этих шкафах стерильным или фильтрованным воздухом.

4.Получение и подготовка растворителей

Вкачестве растворителей для стерильных лекарственных форм применяется вода и неводные растворители природного, синтетического и |полусинтетическогопроисхождения. Кневоднымрастворителямотносятсямасла жирные природного происхождения, этилолеат и комплексные растворители, в составе которых могут быть использованы глицерин, пропиленгликоль, полиэтиленоксид 400 и др.

Растворители должны соответствовать следующим требованиям:

–высокая растворяющая способность,

–фармакологическая индифферентность,

–химическая совместимость,

–устойчивость при хранении,

–доступность и дешевизна.

72

ОСНОВЫ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Наиболее распространенным растворителем для получения инъекционных растворов является вода для инъекций.

Основными показателями качества воды для инъекций является стериль-

ность и апирогенность. Стерильность воды определяется методами, изложеннымивстатье«Испытаниянастерильность» ГФXI издания(С. 187-192). Испытаниепирогенностиводыпроводятбиологическимметодом, приведенным в статье «Испытание на пирогенность» ГФ XI изд.

Пирогены – это вещества сложной структуры с высокой молекулярной массой и размером частиц от 50 до 1 мкм. Пирогенностью могут обладать микроорганизмы, продукты их жизнедеятельности, тела мертвых бактерий, которые могут находиться в растворе после стерилизации. Пирогенные вещества при введении в организм вызывают лихорадочное состояние, сопровождающееся резким повышением температуры тела до 40°С, учащением пульса, тошнотой и сильной головной болью.

Наиболее широко распространенным методом получения воды очищенной (ФС 42-2619-89) и воды для инъекций (ФС 42-2620-89) является дистилляция, т. е. процессвыпариванияспоследующейконденсациейпара. При этом происходит фазовое превращение жидкости в пар, а затем снова в жидкость при конденсации. Для этого используют питьевую или обессоленную воду. Этот метод требует затрат большого количества энергии.

Внастоящее время на многих заводах получают воду очищенную и воду для инъекций методами разделения через мембрану (обратный осмос, уль-

трафильтрация, диализ, электродиализ, испарение через мембрану). Эти методы основаны на использовании перегородок, обладающих селективной проницаемостью, благодарячемувозможнополучениеводбезфазовыхихимических превращений. Преимуществом мембранных методов, все больше внедряемых в производство, является значительная экономия энергии.

Впромышленных условиях получение воды для инъекций осуществляется с помощью высокопроизводительных корпусных аппаратов, термокомпрессионных дистилляторов различных конструкций и установок обратного осмоса.

Срок использования воды для инъекций регламентируется 24 часами с мо-

мента получения при условии ее хранения в асептических условиях. При более длительном хранении вода поглощает из воздуха диоксид углерода и кислород, может взаимодействовать с материалом используемой емкости, вызывая переход ионов тяжелых металлов, и является средой для размножения микроорганизмов. Поэтому наиболее предпочтительным является использование свежеприготовленной воды, которую иногда непосредственно после дистилляции дополнительно кипятят в течение 30 минут.

73

Спичак И.В., Автина Н.В.

Более надежное хранение гарантируется специальными системами, выполненными из инертного материала, в которых вода находится при высокой температуре (70-90°С) и в постоянном движении.

5. Приготовление растворов

Одной из основных стадий технологического процесса является приготовление инъекционных растворов для наполнения сосудов. Стадия приготовления раствора включает следующие операции: растворение веществ, изотонирование, стабилизация, введение консервантов, фильтрация. В зависимости от свойств лекарственных веществ некоторые операции могут быть исключены.

Изготовление растворов для инъекций проводят в специальных помещениях с соблюдением всех правил асептики. Приготовление водных или неводных растворов для инъекций проводят массообъемным методом с использованием герметически закрываемых реакторов, снабженных рубашкой и перемешивающим устройством. В тех случаях, когда плотность растворителя значительно отличается от плотности воды, используют весовой метод. Растворение медленноили труднорастворяющихся лекарственных веществ ведут при нагревании и перемешивании.

При приготовлении растворов с веществами, легко окисляющимися кислородом воздуха, растворение ведут в атмосфере углекислого газа или азота.

ГФ предъявляет повышенные требования к химической чистоте некоторых веществ, используемых для приготовления инъекционных растворов, такназываемого«сортадляинъекций». Кэтимвеществамотносятся: магния сульфат, кальция хлорид, натрия кофеина-бензоат, эуфиллин, натрия гидрокарбонат, натрия гидроцитрат, кальция глюконат и др. Для глюкозы и желатина ГФ введено требование апирогенности, так как они могут являться питательной средой для микроорганизмов. Если вышеперечисленные вещества неотвечаюттребованиямсорта«дляинъекций», ихподвергаютспециальной очистке от недопустимх примесей.

Некоторые лекарственные вещества нестойки при производстве или хранении, не выдерживают условий тепловой стерилизации и могут подвергаться различным химическим превращениям в растворе. В подобных случаях растворы лекарственных веществ готовят с добавлением стабилизаторов. Различают две основные группы растворов, требующих стабилизации:

1)растворы солей, образованных слабыми основаниями и сильными кислотами (соли алкалоидов, соли азотистых и синтетических азотистых оснований и др., например, атропина сульфат, новокаин, стрихнина нитрат);

2)растворы солей, образованных сильными основаниями и слабыми кислотами (натрия тиосульфат, теофиллин, кофеин-бензоат натрия и др.).

74

ОСНОВЫ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Для стабилизации первой группы используют 0,1М раствор хлористоводородной кислоты, а для веществ второй группы – 0,1М раствор гидроксида натрия или гидрокарбоната натрия.

Широкопрактикуетсятакжеприменениевеществ, прерывающихцепьсамоокисления, так называемых антиоксидантов. Действие антиоксидантов основано на том, что они обладают более подвижными атомами водорода, чем вещества, которые следует предохранить от окисления, и поэтому они окисляются в первую очередь, расходуя кислород воздуха, присутствующий в ампуле. К антиоксидантам относятся: неорганические серные соединения (сульфиты, пиросульфиты), алкоголи и энолы (хлорбутанолгидрат, аскорбиновая кислота), фенолы (гидрохинон, пирогаллол). Добавления антиоксидантов требуют, в частности, растворы адреналина, этазола натрия, новокаинамида, аминазина и дипразина.

Нормативно-техническая документация предъявляет высокие требования к чистоте инъекционных растворов, что достигается их фильтрованием.

При производстве ампулированных растворов чаще используют тонкое фильтрование как основное или предварительное, предшествующее микрофильтрованию. Среди большого количества фильтрующих установок используют нутч-, друк-фильтры, фильтр ХНИХФИ, установки стерильной фильтрации и т. д.

Необходимая чистота инъекционных растворов в значительной степени зависит от чистоты воздуха в помещениях ампульного цеха, особенно там где происходит приготовление растворов и наполнение ампул. Фильтрация воздуха в ампульном цехе осуществляется с помощью мощных фильтров, заряжаемыхкомбинированнымслоемхлопчатобумажнойилисинтетической ткани со стеклотканью. Эти фильтры вместе с вентиляторами устанавливаются в чердачном помещении.

6. Ампулирование

Очищенный (профильтрованный) раствор передают на стадию ампулирования, которая включает операции наполнения ампул раствором, запайки ампул, проверки качества запайки, стерилизации и бракеража ампул.

Наполнение ампул растворами проводится в помещениях класса А(1) с соблюдением всех правил асептики и осуществляется тремя способами:

–вакуумным,

–пароконденсационным,

–шприцевым.

Вакуумное наполнение ампул проводят в аппаратах, аналогичных применяемым при мойке, с той лишь разницей, что в этом случае определяют степень разрежения, благодаря чему в ампулы поступает требуемое количество

75

Спичак И.В., Автина Н.В.

жидкости. Для освобождения шеек от жидкости кассеты с ампулами переносятвгерметическизакрываемыйшкафоткрытымишейкамивверхи, подавая профильтрованный воздух, прогоняют жидкость в корпус ампул. Вакуумный метод наполнения ампул высокопроизводителен.

При пароконденсационном способе заполнение ампул происходит следующим образом. После промывки ампулы остаются заполненными паром. Капилляры ампул опускают в ячейки-дозаторы, содержащие точные объемы раствора для одной ампулы, корпусы ампул охлаждают, после чего они заполняются раствором.

После наполнения капилляры ампул обмывают струей воды очищенной или обрабатывают паром для того, чтобы смыть с капилляров пленку раствора, которая при запаивании высыхает и в случае обугливания может загрязнить содержимое ампулы.

При шприцевом способе инъекционная жидкость под давлением чистого профильтрованного воздуха поступает в бюретку. На конец бюретки надевают полую иглу (от шприца), которую вводят в шейку ампулы. Преимуществом шприцевого способа является то, что шейки ампул остаются чистыми изапаиваниенепредставляеттрудностидажеприработестакимижидкостями, как масла, эмульсии, растворы глюкозы и т. д.

Для проверки точности объема наполнения берется требуемое количество ампул от партии, и замеряется объем калиброванным шприцем (в сосудах до 50 мл) или калиброванным цилиндром (в сосудах 50 мл и больше)

при 20±2°С.

Фактический объем наполнения ампул должен соответствовать нормам наполнения сосудов, приведенных в ГФ XI (табл. 2.).

76

ОСНОВЫ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Запайку ампул осуществляют насколько возможно быстро, чтобы содержимое ампул не успело нагреться. Запайку производят в специальных аппаратах, работа которых основана на принципе движения ампул в гнездах вращающегосядискаилитранспортера, проходящегомимогорелок, которые запаиваюткапилляры. Запайкаампулосуществляетсядвумяосновнымиспособами: оплавлением кончиков капилляров, оттяжкой капилляров.

Наполненные и запаянные сосуды подвергают стерилизации. В настоящее время существует три группы методов стерилизации: механические, химические, физические.

Кмеханическим методам стерилизации относится стерильная фильтрация с использованием глубинных и мембранных фильтров.

Кхимическим методам стерилизации условно можно отнести добавление консервантов, которые вводят в растворы в тех случаях, когда нельзя гарантировать сохранение стерильности.

Кфизическим методам относятся виды стерилизации, вызванные физическими факторами: тепловая (термическая), радиационная, ультразвуковая, токами высокой частоты, СВЧ-излучением, УФ-излучением и другие.

В зависимости от температурного режима тепловая стерилизация подразделяется на стерилизацию: паром под давлением (автоклавирование) (119121°С; 1,1 атм); текучим паром (100°С); воздушную (160-200°С; 1-2 часа).

После стерилизации, проведенной в установленном тепловом режиме, еще горячие ампулы проверяют на герметичность. С этой целью их погружают в подкрашенную метиленовым синим холодную воду. Когда ампулы остынут, давление в них снижается, и если в стенках имелись трещины, то окрашенная вода проникает внутрь ампул. Это позволяет легко отобрать негодные ампулы. Далее ампулы промывают горячей водой под душем. Что касаетсяампул, наполненныхмаслянымирастворами, тоихвначалетщательно моют горячей мыльной водой, а затем горячей водой под душем. Вымытые ампулы обсушивают и направляют на бракераж. Бракераж проводят визуально в темной комнате с помощью щелевидного рефлектора, дающего луч от электрической лампы мощностью 40-60 Вт. Каждую ампулу просматривают в этом луче света на черном и белом фоне, несколько раз ее переворачивая. При этом не должно обнаруживаться видимых невооруженным глазом частиц, т. е. частиц размером 10 мкм и более.

Маркировка и упаковка. Ампулы, прошедшие контроль, поступают в этикетировочную машину. Название лекарственного средства, концентрация раствора, объем или масса и номер серии печатаются непосредственно на стекле ампулы.

Готовые ампулы упаковывают в коробки с гнездами для каждой ампулы.

77

Спичак И.В., Автина Н.В.

На коробки наклеивают этикетки с указанием препарата, количества и концентрации раствора, числа ампул в коробке, серии и номеров химического и бактериологического анализов.

2.4.Нанотехнологии в фармации

1.Определение понятий «наноструктуры», «нанотехнологии».

2.Основные направления нанобиотехнологий.

3.Направленная доставка лекарств.

4.Внутриклеточная доставка лекарств.

5.Наноструктуры на основе углерода: фуллерены, одно- и многослойные нанотрубки.

1.Определение понятий «наноструктуры», «нанотехнологии»

Впервые термин «нанотехнология» применил Норио Танигучи, инженер

изТокийскогоуниверситета, в1974 г. встатье, котораяпосвящаласьобработке материалов. Прошло еще 20 лет, прежде чем термин был введен в широкий научный оборот. Сегодня нанотехнологии являются одной из наиболее интенсивно развивающихся областей науки в самых разных отраслях, в т. ч. в медицине и фармации.

Под нанотехнологиями понимают фундаментальные технологии, основанные на манипуляциях с наноструктурами (наночастицами). Наноструктуры – это объекты, размеры которых лежат в диапазоне от 0,1 до 100 нанометров(нанометр– однамиллиарднаячастьметра, 10-9 метра). Наноструктуры не просто меньше всего, что создавал человек, они являются наименьшими твердыми материалами, которые можно произвести и с которыми можно осуществить манипуляции. Наномасштаб чрезвычайно уникален, поскольку наиболее фундаментальные свойства материалов наномира зависят от их размера, в такой степени, в какой не зависят ни при одном другом масштабе. На молекулярном уровне возникают новые физические и химические свойства, определяемые поведением атомов, молекул и нанокомплексов.

2. Основные направления нанобиотехнологий Основными направлениями нанобиотехнологий в настоящее время

рассматриваются:

1)решение фундаментальных биологических задач, нерешенных с помощью традиционных цитологических и цитохимических методик (моделирование биологических процессов, анализ поведения биомолекул и атомномолекулярных кластеров живых клеток, мониторинг состояния процессов жизнедеятельности отдельных клеток);

2)изучение взаимодействия наночастиц с молекулами ДНК с целью разработки новых методов генной инженерии;

78

ОСНОВЫ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

3)изучение механизмов транспорта биомакромолекул (белковые, липидные молекулы, нуклеиновые кислоты) и веществ (включая лекарственные средства) с применением наночастиц через мембраны и создание нанотехнологий направленной доставки лекарств к клеткам-мишеням или органам;

4)разработка и создание биосенсорных систем (индикаторные и диагностические тест-системы для биологии и медицины) на основе комплексов нано-маркерных биомолекул для выявления определенного вещества в окружающей среде или организме человека, а также для определения нуклеотидных последовательностей с целью обнаружения мутаций;

5)изучение возможностей применения наночастиц как новых наноматериаловмедицинскогоназначения: энтеросорбентыдлявыведенияизорганизма или удаления с его поверхности нежелательных и токсичных соединений (продукты метаболизма, тяжелые металлы, радионуклиды, ксенобиотики);

6)создание новых высокочувствительных и удобных в применении системдлядиагностикииэффективноголечениязаболеванийнасамыхранних стадиях развития;

7)разработка и создание на основе нанобиочастиц нанотехнологий и новых наноматериалов для выделения белков, их модификации и последующего производства белковых препаратов;

8)разработка самореплицирующихся систем на основе биоаналогов – бактерий, вирусов, простейших животных;

9)изучение влияния наночастиц на сложноорганизованные биологические системы, включая организмы животных и человека;

10)разработка на основе нанобиотехнологий лекарственных препаратов нового поколения;

11)создание биологически совместимых (неотторгаемых организмом) медицинских материалов;

12)разработка нанороботов, не провоцирующих иммунные реакции и способных устранять возникающие в органах очаги поражения.

Перспективы развития нанобиотехнологий в производстве биологически активных веществ и лекарственных препаратов. В настоящее вре-

мя широко налажено производство инсулина для лечения сахарного диабета, интерлейкина – эффективного противоракового препарата, интерферона – противовирусного и противоракового препарата и ряда других лекарственных средств.

Неблагоприятнаяэкологическаяобстановкаприводитктому, чтовсебольше детей рождается с серьезными наследственными дефектами. Нанобиотехнологии уже внесли свой вклад в решение этой проблемы: разработаны диагностические препараты, позволяющие обнаружить генетические аномалии в период ранней беременности. Наиболее обнадеживающие результаты ожидаются в тех случаях, когда заболевание обусловлено дефектом одного

79

Спичак И.В., Автина Н.В.

гена. Здесьвозможновведениенормальногогенавсоматическиеклеткиприцельновтоместохромосомы, гденаходитсядефектныйген. Такойоднократной процедуры может быть достаточно, чтобы излечить болезнь.

3. Направленная доставка лекарств

Наноструктуры могут выступать в качестве носителей генетического материала или введенных в их состав биологически активных соединений. Когда «нанопосылка» попадает в клетку, наномостики, скрепляющие конструкцию, разрушаются и содержимое, например молекулы антибиотика, высвобождается. Управляемое разрушение наномостиков происходит под действием некоторых белков, таких как инсулин, пепсин, лизоцим, а также других соединений. Эта схема обеспечивает локальное терапевтическое действие лекарства, что чрезвычайно важно для практической медицины. Предложенная конструкция может стать фактически основой медицинского наноробота, транспортирующего биологически активные соединения в клетки.

Нанобиотехнологии для направленного транспорта веществ. При не-

которых патологических состояниях для коррекции возникших нарушений появляется необходимость доставки внутрь клетки определенных веществ. Важнейшими проблемами в этом случае могут являться: направленная доставка лекарств внутрь клетки при онкологических заболеваниях; доставка или замещение ферментов, которые вызывают нарушения обмена веществ; доставка молекул ДНК для исправления генетических мутаций; стабилизация протеинов для увеличения времени их жизни; создание биосенсоров, способных отображать состояние отдельной клетки; детоксикация клеток и удаление из них вредных веществ. Разрешение данных проблем возможно только с помощью нанобиотехнологий.

Белково-липидные нанотрубки

Рис.1. Схема липиднобелковых нанотрубок:

1 – нанотрубка с открытыми концами; 2 – нанотрубка с закрытыми посредством

жировых шапочек концами; 3 – горизонтальная проекция нанотрубки и ее увеличенный фрагмент.

80