Wykład 5 10.11.2009.doc

Wykład 5

SUSZENIE

Cel suszenia

§         Usunięcie pozostałości wody lub innych cieczy pochodzących z prowadzonych procesów technologicznych

§         Obecność wody w substancjach gotowych preparatach wpływa niekorzystnie na ich trwałość chemiczną, fizykochemiczną, mikrobiologiczną.

Suszenie do proces bardzo energochłonny. Ilość zużytej energii zależy od:

- konstrukcji suszarki

- przewodnictwa cieplnego suszonego materiału

- właściwości fizykochemicznych suszonego materiału

- energii parowania

1.      Wilgoć powierzchniowa

2.      Woda adsorpcyjna

3.      Woda kapilarna

4.      Wilgoć komórkowa

5.      Woda krystalizacyjna

Urządzenia suszące:

a)      Atmosferyczne:

- suszarki komorowe

- suszarki tunelowe

- suszarki rozpyłowe

- suszarki fluidyzacyjne

- suszarki walcowe

b)     Pracujące pod zmniejszonym ciśnieniem:

- suszarki próżniowe

- suszarki liofilizacyjne

c)     

Suszarki mikrofalowe

Suszarki komorowe z wymuszonym obiegiem powietrza:

§         temp. suszenia od 15-250ºC

§         przeznaczone do prac laboratoryjnych, do suszenia niewielkich ilości materiału

§         perforowane półki z tacami

§         naturalny lub wymuszony obieg powietrza

§         wnętrze ze stali nierdzewnej

Suszarki próżniowe:

Do suszenia materiałów:

§         termolabilnych

§         łatwo utleniających się

§         higroskopijnych

Zalety:

§         możliwość suszenia w niższych temp. i w krótszym czasie

§         możliwość usuwania palnych resztek cieczy

Þ    Beztlenowe suszenie substancji w temp. od 5ºC powyżej temp. otoczenia do 200ºC

Þ    Suszenie wrażliwych na tlen substancji oraz substancji, które wydzielają w procesie suszenia negatywnie wpływającą na nie wodę.

Suszarki tunelowe:

Þ    Urządzenia działające ciągle

Þ    Przeznaczone do suszenia większej ilości surowców
 

a)            wózkowe

b)            taśmowe

c)            tunelowe

Suszarki walcowe:

§        materiał suszony : płynny, zagęszczony lub o konsystencji pasty

§        dla osiągnięcia jak najkrótszego czasu suszenia dobiera się odpowiednio obroty aby wilgoć usunąć przy jak najmniejszej liczbie obrotów

§        wysuszony produkt zdejmuje z powierzchni walców za pomocą noży, następnie rozdrabnia

Zalety:

§        krótki czas suszenia

Wady:

§        Wysuszony materiał osiąga temp. ogrzanych walców (może powodować zmiany chemiczne związków czynnych)

Suszarki fluidyzacyjne:

Fluidyzacja – proces tworzenia się zawiesiny drobnych cząstek ciał stałych w płynie lub gazie przepływających od dołu do góry aparatu.

Zalety:

§        dokładne suszenie – duży styk czynnika suszącego z powierzchnią materiału (materiał suszony krąży w komorze suszącej)

§        nagrzewanie suszonych substancji tylko do 30-40ºC

§        wysoka sprawność ciepła procesu suszenia uzyskana dzięki bardzo intensywnemu mieszaniu materiału à fluidyzacji

Suszarki rozpyłowe:

§        suszenie płynnego materiału (roztwory, zawiesiny) w postaci rozdrobnionych kropli 10 - 250μm (mgły) w strumieniu gorącego czynnika suszącego (powietrze, gazu obojętnego - azotu) ogrzanego do temp. 100 – 200ºC

1 litr płynnego materiału              -              krople 20 μm
powierzchnia 0,06m2                            -              300m2
 

§        szerokie zastosowanie - krótki czas suszenia (związki termolabilne, wyciągi z roślin leczniczych)

§        możliwość suszenia w warunkach jałowych (specjalne aparaty) lub w cyklu zamkniętym

§        możliwość aglomeracji cząstek (poprawia jakość otrzymanego produktu)

LIOFILIZACJA – SUSZENIE SUBLIMACYJNE (freeze drying)

Liofilizacja – suszenie zamrożonego materiału pod zmniejszonym ciśnieniem na drodze sublimacji lodu

Sublimacja – przejście z fazy stałej w gazową z pominięciem fazy ciekłej

Liofilizacja – sposób otrzymywania proszków do sporządzania preparatów pozajelitowych (suszenie i wyjałowienie jednocześnie.

Substancje suche → proszki do sporządzania roztworów do iniekcji lub infuzji (99% proszków to liofilizaty) → ex tempore sporządzanie roztworu lub zawiesiny

Przykłady:

Þ    Antybiotyki

§         Amoksycyklina

§         Cefuroksym

§         Penicylina

§         Wankomycyna

§         Erytromycyna

Þ    Hormony peptydowe

§         Interferon

§         Interlekuina

§         Erytropoetyna

§         Glukagon

Þ    Cytostatyki

§         Karboplatyna

§         Cyklofosfamid

§         Cytarabina

§         Metotreksat

§         Fosforan etopozydu

Þ    Inne

§         Folinian wapnia

§         Hemibursztynian hydrokortyzonu

§         Chlordiazepoksyd

Podanie pozajelitowe:

1.      proszek – w fiolce (nigdy w ampułce!) + rozpuszczalnik w ampułce lub fiolce

2.      strzykawka 2-komorowa

a.       substancja liofilizowana

b.      rozpuszczalnik

3.      zestawy z workiem (monovial)

Opakowanie typu monovial

Składa się z dwóch połączonych ze sobą części

Þ    w jednej z nich znajduje się substancja czynna w postaci proszku, a w drugiej rozpuszczalnik

Þ    podczas przechowywania są one od siebie oddzielone i nie mają możliwości mieszania się

W trakcie przygotowywania preparatu mechanicznie łączy się liofilizat z ropuszczalnikiem (nie jest potrzebna strzykawka)

Liofilizacja (24 – 62h)

Þ    usuwanie wody z ciał stałych lub roztworów w stanie zamrożonym przy znacznie obniżonym ciśnieniu

o       gdy ciśn. = atmosferycznemu
ciało stałe – ciecz – gaz

o       gdy ciśn. obniżone
ciało stałe – gaz

Þ    otrzymanie jałowych substancji:

1.      sporządzenie wodnego roztworu substancji leczniczej

2.      wyjałowienie roztworu przez sączenie

3.      dozowanie do jałowych fiolek

4.      umieszczenie fiolek na półce liofilizatora

5.      zamrażanie

6.      wytwarzanie podciśnienia

7.      kontrolowane ogrzewania półek (sublimacja lodu w parę wodną i kondensacja w postaci lodu na wymiennikach ciepła o temp. -50ºC)

8.      zamykanie fiolek

9.      wyjęcie fiolek z liofilizatora

pkt. 2-8 – warunki aseptyczne

Etapy liofilizacji:

Rozpuszczalniki

Þ    woda

Þ    tert-butanol do 20%

Þ    etanol (temp. zamarzania -100ºC) do 10%

Þ    DMSO, dioksan, cykloheksan, aceton, chloroform – do 10%

1.      Zamrażanie:

§        trwa kilka godzin

§        szybkość: o 1ºC na minutę (zazwyczaj w temp. -40ºC)

§        temp. zeszklenia – ustalona metodą DSC
(temp. zamrażania mniejsza o 2ºC niż temp. zeszklenia; powinna być utrzymywania przez 1h – gdy warstwa w fiolce 1cm; 2h – 2cm)

§        usuwa 99% początkowej ilości rozpuszczalnika
wzrost stężenia substancji rozpuszczonych
zmiany pH – wynik krystalizacji zw. buforujących
szybkie zamrażanie – małe kryształy wody, produkt mniej odporny mechanicznie
wolne zamrażanie – duże kryształy

2.      Suszenie właściwe

§         trwa przy obniżonym ciśnieniu

§         lód paruje i gromadzi się w kondensatorze (sublimacja lodu)

§         temp. produktu reguluje się za pomocą temp. półki liofilizatora i ciśnieniem w komorze ( temp. nie wyższa niż -15ºC i nie powinna przekraczać temp. opadnięcia (Tc-collapse) – temp. powyżej której suszony produkt traci swoją wewnętrzną strukturę i ulega „zapadnięciu”

3.      Etap dosuszani

§         Podnoszenie temp. o 0,1-0,15ºC na minutę

Właściwości liofilizatorów:

§        wygląd: proszek lub „brykietka”

§        porowata, amorficzna, szybko rozpuszczalna

§        objętość produktu = objętości roztworu przed liofilizacją (duża powierzchnia)

§        często zawierają substancje pomocnicze

§        mogą być pozbawione środków konserwujących

§        posiadają wilgotność resztkową mniejszą niż 5% → chroni przed zepsuciem i umożliwia (w szczelnym opakowaniu) wieloletnie przechowywanie w każdych warunkach klimatycznych

Rozpuszczanie liofilizatów – norma: kilkanaście sekund

Gdy 2-3 minuty – musi to być podane na opakowaniu

Liofilizacja

1.      roztwory

2.      mieszane micelle (MM)
wit. K; diazepam; Cernevit (liofilizat) – firma Baxter

3.      mikrosfery (hydrolityczna erozja polimeru)

4.      liposomy (AmBisome – amfoterycyna)

5.      nanosuspensje (Abraxane – paklitaksel)

6.      liofilizaty doustne (Immodium instant – loperamid; Maxalt RPD – rizatryptam; Zofran Zydis – ondansetron)

Cele liofilizacji:

§         zwiększenie trwałości substancji leczniczej

§         otrzymywanie trwałych form leku dla substancji wrażliwych

...