Аэрозоли - лекарственные средства
нуовппо «тираспольский межрегиональный университет»
фармацевтический факультет
«кафедра фармации»
Курсовая работа
на тему:
« Аэрозоли - лекарственные средства»
(фамилия, имя, отчество)
Тирасполь, 2013г.
Оглавление
Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………………………… . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
§ 1. Определение и классификация аэрозолей. . . . . . . . …………………… . . . . . . .3
§ 2. Основные характеристики. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………………….... 5
§ 3. Аэрозольная упаковка. . . . . . . . . . . . . . . ……………………. . . . . . . . .. . . . . . . .6
§ 4. Производство аэрозолей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . …………………… 8
§ 5. Пропелленты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …………………... . . . . . . . . . . . . . 11
§ 6. Области применения аэрозолей . . . . . .. . . . ……………….…………………..14
§ 7. Применение аэрозолей в медицине . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . …………………15
Заключение………………………………………………….
Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………………………. . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Введение
Аэрозоли (греч. аеr – воздух + лат. solutio – раствор) – дисперсные системы, состоящие из газовой среды, в которой взвешены твердые или жидкие частицы. Аэрозоли имеют чрезвычайно широкое распространение не только в природе (туманы, облака, пыль и др.), но и в производственной деятельности человека, т.к. образуются при самых различных процессах – взрывах, горении, ударах, размоле, сверлении, шлифовке, трении, дроблении и др. Аэрозоли из жидкостей получаются при их разбрызгивании, пульверизации и т.д. Аэрозоли – одна из форм лекарственных веществ.
Различные аэрозоли обладают рядом общих свойств. Им присуща кинетическая и агрегатная устойчивость. Кинетическая устойчивость их велика, что обеспечивается малыми размерами частиц и небольшой плотностью воздушной среды. Агрегатная устойчивость аэрозолей мала вследствие небольшого электрического заряда на частицах (не более 10 элементарных частиц заряда). Почти каждое столкновение частиц приводит к их слипанию (коагуляции). Лишенные заряда аэрозоли не способны к электрофорезу, но способны к термофорезу и фотофорезу. Термофорез – самопроизвольное удаление частиц аэрозоля от источника тепла, фотофорез – самопроизвольное перемещение аэрозольных частиц от источника (положительный фотофорез) или к источнику (отрицательный фотофорез) света. Оптические свойства аэрозолей зависят от размера, формы и природы частиц. Если размер частиц меньше половины длины волны падающего света, то аэрозоли рассеивают свет и подчиняются закону Релея (интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна л/4 длине световой волны).
Данная курсовая работа посвящена изучению аэрозолей, их видов, составу, технологии производства, возможности применения аэрозолей в различных областях народного хозяйства. Задачей курсовой работы является раскрытие особенностей использования аэрозолей в медицинской практике, при создании жизненно важных лекарственных препаратов.
§ 1. Определение и классификация аэрозолей
В зависимости от размеров частиц различают: 1) пыль (величина частиц дисперсной фазы более 10 мкм); 2) облака (10-0,1 мкм) и 3) дымы (0,1-0,001 мкм). Чем выше степень дисперсности и больше частиц в единице объема, тем быстрее идет коагуляция с последующим осаждением. Размер частиц определяет и способность их проникать в дыхательные пути. Чем выше степень дисперсности аэрозолей, тем выше их удельная поверхность, химическая и физико-химическая активность, тем глубже их проникновение в дыхательные пути.
По химическому происхождению различают органические и неорганические, по токсичности - токсичные и нетоксичные аэрозоли. Для оценки опасности и вредности для здоровья человека наряду со степенью дисперсности аэрозолей основным показателем служит весовая концентрация (число миллиграммов распыленного вещества в 1 м3 воздуха).
Также различают биологические аэрозоли — аэрозоли, частицы которых несут на себе жизнеспособные микроорганизмы или токсины; радиоактивные аэрозоли — естественные или искусственные аэрозоли с радиоактивной дисперсной фазой.
В результате испарения и высыхания жидкости и попадания с пылью в воздух экскрементов больных животных и человека, а также при выделении в воздух больными при кашле и чиханье возбудителей некоторых инфекционных болезней образуются биологические аэрозоли. В организм человека они попадают в основном через органы дыхания. В определенных условиях при попадании в организм аэрозоли способны вызывать профессиональные и аллергические заболевания: пневмокониозы, пневмомикозы, бронхиты, бронхоальвеолиты, бронхиальную астму и др. Аэрозоли уменьшают прозрачность атмосферы, угнетают рост растений, являются причиной смога в промышленных районах, загрязняют окружающую среду, способствуют порче зданий и оборудования. Токсичные аэрозоли вызывают острые и хронические отравления. В воздухе производственных помещений и рабочей зоны и в воздухе населенных мест концентрация опасных для здоровья веществ в виде аэрозолей регламентируется предельно допустимыми концентрациями.
Радиоактивные аэрозоли, частицы которых содержат радиоактивные изотопы, характеризуются, кроме обычных для аэрозолей показателей, величиной радиоактивности в частице, распределением радиоактивности по объему аэрозоля и др. Концентрация радиоактивных аэрозолей выражается в виде количества радиоактивности на единицу объема воздуха. Основная опасность радиоактивных аэрозолей заключается в попадании их в организм человека, где они либо откладываются в тканях легких, либо поступают в кровоток и распределяются в различных органах и тканях. В производственных условиях концентрация радиоактивных аэрозолей регламентируется "Нормами радиационной безопасности" (НРБ).
Важное значение имеют медицинские и фармацевтические аэрозоли. Медицинские аэрозоли – это аэрозольные препараты, используемые для применения терапевтически активных компонентов в виде измельченных частиц или туманоподобных жидкостей для лечения органов дыхания и быстрого общего действия или для местного действия в органах дыхания.
Медицинские аэрозоли используются
при многих заболеваниях, но наиболее
широко и с наибольшей эффективностью
они применяются при
- средства, воздействующие на мокроту и мукокинез (муколитические препараты, увлажнители дыхательной системы, стимуляторы реснитчатого эпителия бронхов, стимуляторы кашлевого рефлекса);
2) средства, воздействующие
на стенки дыхательных путей
(антибактериальные препараты,
3) средства, воздействующие
на стенки альвеол (
Действие медицинских аэрозолей зависит от фармакологических и физико-химических свойств аэрозолей, а также от функционального состояния дыхательных путей. Важно подчеркнуть, что применение медицинских аэрозолей может быть успешным лишь при хорошем знании всех их свойств и особенностей, что возможно при сотрудничестве медиков с фармацевтами, физиками и химиками.
Фармацевтические аэрозоли – это аэрозольные препараты, содержащие терапевтически активные компоненты для местного применения. К этой группе относятся аэрозоли, предназначенные для введения, например, в глаза, ухо, горло, нос и пр.
По назначению фармацевтические аэрозоли разделяются на: ингаляционные, отоларингологические, дерматологические, стоматологические, проктологические, гинекологические, офтальмологические, специального назначения (диагностические, перевязочные, кровоостанавливающие и др.).
Фармацевтические аэрозоли классифицируют
на двух- или трехфазные системы
в зависимости от физико-химических
свойств состава, заключенного в
баллон. В двухфазных системах жидкая
фаза обычно представляет собой раствор
лекарственных веществ в
§ 2. Основные характеристики
Дисперсионную среду характеризуют химическим составом, давлением, степенью ионизации, параметрами внешних физических полей, полем скоростей течения, наличием турбулентности и ее параметрами, наличием и величиной градиентов температуры и концентрации компонентов. Важнейшие параметры дисперсной фазы аэрозолей - объемная доля частиц и их массовая доля , число частиц в единице объема (счетная концентрация) nр, средний размер частицы dp и ее электрический заряд. Параметры дисперсной фазы атм. аэрозолей при нормальных температуре и давлении составляют: dp 5*108-10-2 см, пр 1-108 см-3, 10-18-10-1, 10-19 В верхних слоях атмосферы пр = 105-1014 см-3, 10-19 -10-33. Наряду с усредненными величинами дисперсную фазу характеризуют распределением частиц по размерам и по величине электрического заряда (последнее даже для монодисперсных аэрозолей). Если вещество дисперсной фазы радиоактивно, необходимо знать также удельную активность частиц.
Взаимодействие между дисперсно
§ 3. Аэрозольная упаковка
На рис. 1 показана общая схема аэрозольной упаковки, которая состоит из металлического (алюминиевого или жестяного), пластмассового или стеклянного баллона (контейнера), клапанного устройства 2 с распылительной головкой 3 и сифонной трубкой 4. Поверх распылительной головки обычно надевается защитный колпачок, который предохраняет ее от случайного нажима.
Рис. 1. Общая схема аэрозольной упаковки. Рис. 2. Общая схема стандартного клапанного устройства.
На рис. 2 представлена общая схема стандартного клапанного устройства. При нажатии головки шток 5 перемещается вниз, образуя затор между кольцевым выступом 9 и ниппелем 2. Смесь под давлением по сифонной трубке 8, надетой на капроновый карман 7, через кольцевой паз и зазор поступает в головку. Пружина 6 служит для возвращения головки в первоначальное положение. Корпус клапана 4 герметически крепится к баллону с помощью резиновой прокладки 3. При выходе продукта из сопла происходит его механическое распыление.
Имеется очень много конструкций
клапанных устройств в
Ко всем элементам аэрозольной упаковки предъявляются достаточно жесткие требования, т.к. они должны выдерживать давление 5-6 атм. Рабочее давление в баллоне 2-3 атм.
Наиболее распространенным материалом для изготовления аэрозольных баллонов является металл: белая жесть, черная жесть, алюминий. Металлические баллоны могут состоять из трех, двух и одной детали (моноблок).
Трехдетальный баллон из белой жести появился одним из первых и в настоящее время наиболее распространен. В США баллоны такого типа были выпущены в 40-х годах. Подобный баллон изготавливается по следующей схеме. На листы жести наносится лакокрасочное покрытие, затем лист на специальном станке скручивается в цилиндр необходимого диаметра и сваривается по шву. Дно и крышка изготавливаются отдельно (штамповкой) и прикатываются (привальцовываются ) к корпусу, образуя двойной шов, состоящий из пяти слоев жести.
На современном этапе
развития производства баллонов для
аэрозольной упаковки появились
моноблочные баллоны из алюминия.
Благодаря отсутствию швов, они отличаются
высокой надежностью в
Распространению алюминиевых баллонов способствовали: простая технология изготовления, возможность придания им различной формы и наружного оформления, в том числе возможность анодирования.
Аэрозольные упаковки удобны
в применении, обеспечивают быстрый
эффект при малых затратах веществ.
Герметичность аэрозольной
§ 4. 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. Технологическая схема производства аэрозольных упаковок.
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.
Из сушильной камеры упаковки по транспортеру и специальном переходу поступают на наклонный лоток загрузки, который ориентирует упаковку в горизонтальное положение и прокатывает через этикетировочный автомат 10. Затем упаковки снова ориентируются в вертикальное положение лотком и подаются на автомат 11, где на корпус клапана надевается предохранительный колпачок.
При дальнейшем перемещении упаковка проходит через счетчик готовых изделий и поступает на упаковочный стол 12. Упаковка готовых изделий в тару для транспортировки осуществляется вручную и складывается из следующих операций: проверки работы клапана, надевания защитного колпачка, наклейки этикетки, укладки в пеналы инструкции, баллона и распылителя, обандероливания пенала, отправки готовой продукции на склад. При транспортировке коробки и ящики с препаратами следует оберегать от ударов, падения, механических повреждений.
Хранят аэрозольные упаковки при температуре не выше 40 °С.
§ 5. Пропелленты
Пропеллент – газообразующий компонент аэрозоля, на потенциальной энергии которого основан принцип вытеснения содержимого баллона и его диспергирования. Он должен отвечать следующим требованиям:
- быть негорючим и невзрывоопасным;
- быть биологически безвредным;
- не оказывать раздражающего действия на кожу и слизистые оболочки;
- обладать химической совместимостью с лекарственными веществами;
- быть химически стойким и не подвергаться гидролизу;
- быть химически индифферентным к упаковке - аэрозольному баллону;
- не иметь запаха, вкуса и цвета;
- легко превращаться в жидкость при небольшом избыточном давлении (если его предполагается использовать в сжиженном виде).
Направления использования пропеллентов и их содержание в аэрозольных композициях
Область использования |
Тип аэрозоля |
Тип наиболее распространенных применяемых пропеллентов |
Массовое содержание пропеллента в аэрозольной композиции, % |
Парфюмерия и косметика |
Дезодоранты, лаки для волос и пр. |
углеводородные пропелленты, диметиловый эфир |
30-50 |
Пены |
20-40 | ||
Пасты |
N2O, N2 |
20-40 | |
Бытовая химия |
освежители воздуха, антистатики, пятновыводители, средства для полировки, чистки и др. |
углеводородные пропелленты, диметиловый эфир |
60-80 |
Средства дезинфекции, дезинсекции, дератизации и пр. |
углеводородные пропелленты, ДМЭ |
70-90 | |
Лакокрасочная отрасль |
Лаки, краски, эмали |
углеводородные пропелленты, ДМЭ |
20-60 |
Промышленное использование |
Антикоррозионные составы, клеи |
углеводородные пропелленты, ДМЭ |
20-50 |
Полиуретановые пены (монтажные пены) |
углеводородные пропелленты, ДМЭ |
20-30 | |
Медицина |
Медицинские аэрозоли |
Хладон 11, 12; хладон 227еа |
40-70 |
Пожаротушение |
Пожаротушащие составы, пены |
Хладон 218 (CF3CF2CF3), хладон 125 |
- |
Пищевые продукты |
пасты, кремы и пр. |
N2O, N2 |
- |
В медицинских аэрозолях углеводородные пропелленты не находят широкого применения в силу их возможного токсичного действия на организм человека. По этой же причине они не используются в пищевых продуктах, к тому же пищевые аэрозоли – это, как правило, пасты, а в пастах принято использовать N2O или N2. Применение углеводородных пропеллентов в этих областях использования возможно лишь в случае, когда вещество находится в отдельной от пропеллента емкости и недоступно для контакта с ним. Пропеллент оказывает давление на емкость и происходит выброс вещества. Как правило, это не практикуется в силу технической сложности и дороговизны. Обычно применяют альтернативные углеводородным пропелленты.
В медицине используются старые запасы хладона 11 и хладона 12 (в основном хладон 12) и относительно недавно разработанный хладон 227еа.
Газы, используемые в качестве пропеллентов:
- Фреон — использовался изначально, нетоксичен, негорюч, сейчас используется лишь изредка, для баллонов с опасным содержимым.
- Смеси пропана, н-бутана и изобутана (углеводородные пропелленты) — широко используются для бытовых нужд (лак для волос, дезодорант и т. д.), в некоторых медицинских (например лекарство пантенол) и пищевых (масла, красители и т. п.) аэрозолях, а также во многих других отраслях народного хозяйства. Экстремально горючи и взрывоопасны.
- Диметиловый эфир и метил-этиловый эфир. Горючи.
- Закись азота, углекислый газ — в основном для распыления пищевых продуктов (например, взбитые сливки). Эти газы также служат упаковочными газами, предотвращающими порчу продукта.
- Гидрофтороуглероды, например, 1,1,1,2-тетрафторэтан — для медицинских ингаляций, в баллонах со сжатым газом для продувки техники.
§ 6.Области применения аэрозолей
Чем тоньше вещество распылено, тем более значительную активную поверхность оно приобретает. Незначительное количество вещества, распыленное в виде тумана, занимает довольно большой объем. Подобные свойства присущи только аэрозольным системам, в этом их основное преимущество перед другими состояниями вещества и на этом основано их широкое применение в самых различных сферах народного хозяйства.
Аэрозольная форма позволяет в бытовых и промышленных условиях быстро и без лишних затрат труда распылять жидкие и порошкообразные вещества в виде частиц заданного размера.
Использование аэрозолей в целях охлаждения и увлажнения воздуха на фермах, складах, теплицах, позволяет поддерживать комфортные условия для пребывания животных, хранения продукции, роста растений.
Важную роль играют аэрозоли в защите сельскохозяйственных и лесных культур от вредителей, а также в защите животных и птиц от паразитов и болезней.
Аэрозольный способ применения экономически очень выгоден, так как он сокращает удельный расход вещества (в 5-10 раз), повышает эффект его действия и сокращает затраты труда на обработку.
Аэрозоли успешно применяются для изготовления парфюмерно-косметической продукции (дезодоранты, средства по уходу за волосами, муссы, пены, гели, духи, туалетная вода, одеколоны и пр.), продукции бытовой химии (освежители воздуха, полироли, чистящие средства, средства по уходу за мебелью, обувью, антистатики и др.), средства дезинфекции и дезинсекции. Аэрозоли применяют для борьбы с вредителями растений, сорняками, переносчиками болезней человека и животных. К этим сферам использования можно добавить и другие типы продукции в виде аэрозолей, в частности, лаки, краски в аэрозольной упаковке, автомобильные масла, клеи, монтажные пены, антикоррозионные составы, защитные пленки, составы, очищающие механизмы от масла и пр. В ряде стран в аэрозольных упаковках выпускают пищевые продукты: кремы, сбитые сливки, приправки для салатов, майонез, томатный соус, сливочное масло и др.
Однако наиболее значимым применением аэрозолей можно считать использование их в медицине. Многие биологически активные вещества вводят в виде аэрозолей в дыхательные пути больных, в различные полости организма или наносят на пораженные участки поверхности тела.
§ 7. Применение аэрозолей в медицине
Аэрозольтерапия (греч. аer воздух + лат. sol[utio] раствор + греч. therapeia лечение) - метод физиотерапии, заключающийся в применении с лечебной целью лекарственных и биологически активных веществ, распыленных в воздухе аэрозолей.
Аэрозольная терапия часто является наилучшим способом доставки лекарств в дыхательный тракт. При помощи аэрозолей лекарства попадают непосредственно на пораженные участки, при этом во время применения малых доз становится меньшим побочный эффект.
К аэрозольным препаратам, заменяющим лекарства для внутреннего употребления, относится обширная группа аэрозолей, получивших название ингаляционных. Они выделяются из аэрозольной упаковки в форме раствора или порошка. Размер аэрозольных частиц 0,5 - 10 мкм. Широкому внедрению ингаля-ционных аэрозолей способствовал прямой контакт действующих веществ с патологическими объектами и достижение терапевтического эффекта при значительно меньших дозах, чем при использовании этих же медикаментов в других лекарственных формах.
Лекарственные средства в форме аэрозолей отличаются повышенной фармакологической активностью за счет резкого увеличения активной поверхности. Так, 1 мл жидкости, превращенной в аэрозоль, образует 15 000 000 мельчайших капель с суммарной площадью поверхности 1,2 м2. Аэрозоли лекарственных веществ, вводимые в дыхательные пути, действуют на их слизистую оболочку и рецепторный аппарат, усиливая функцию мерцательного эпителия, секрецию слизистых желез, снижая тонус гладкой мускулатуры бронхов, улучшая функцию внешнего дыхания, оказывая благотворное влияние на состояние центральной нервной системы и сердечно - сосудистой системы. При ингаляции аэрозолей существенное значение имеет воздействие вдыхаемых веществ на рецепторы обонятельного нерва. Известно, что приятные для человека запахи действуют успокаивающе на нервную систему, могут снижать артериальное давление и улучшать самочувствие больных.
Для того, чтобы лекарственный препарат попал в дыхательные пути дистальнее ротоглотки, большинство распыляемых частиц должны иметь размеры 2-5 мкм. Терапия ингаляционными препаратами (в основном глюкокортико-стероидами) является ведущим методом лечения у больных бронхиальной астмой. Она, в отличие от системной терапии, позволяет препаратам в необходимой концентрации достигать легких при малом системном воздействии. Учитывая, что распространенность этого заболевания во всем мире растет (в Европе по меньшей мере 25 млн. астматиков) и то, что доля дозированных ингаляционных аэрозолей составляет примерно 80% от общего количества применяемых ингаляционных устройств и по прогнозам Международного консорциума фармацевтических аэрозолей до 2010 г. потребление дозирующих ингаляторов будет увеличиваться на 5 % ежегодно, становится понятной востребованность такой лекарственной формы, как аэрозоль.

- Аэрокосмическая промышленность
- Аэрокосмические иследования
- Аэрокосмические методы в геологии
- Аэрокосмический мониторинг
- Аэрокосмический мониторинг
- Аэрокосмическое картографирование
- Аэронавигационное Обеспечение междүнародных полетов
- Аэрографическая роспись автомобиля
- Аэрография
- Аэродинамика
- Аэродинамика циклонной камеры
- Аэродинамическая схема газового тракта котла
- Аэродинамический расчет
- Аэродинамический расчёт воздушного тракта котла и выбор вентилятора