Если вы работаете с жидкостью для наполнения предварительно наполненных шприцев, вы наверняка сталкивались с моментом «подождите, эта жидкость слишком горячая, чтобы с ней можно было обращаться». Независимо от того, заполняете ли вы термочувствительные фармацевтические препараты, такие как жидкие вакцины, стерильные биологические препараты или даже специальные лабораторные реагенты, которые должны оставаться в расплавленном состоянии, чтобы течь, работа с очень горячими жидкостями в шприцах — это не просто небольшая проблема, это важнейшая часть обеспечения безопасности, отсутствия загрязнений и точности продуктов. Последние 8 лет я работал в команде по снабжению шприцев (мы работаем с лабораториями, биотехнологическими стартапами и фармацевтическими компаниями, чтобы правильно подобрать оборудование для наполнения шприцев), и за это время я разговаривал с большим количеством операторов, которые обожглись, потратили впустую партии или неправильно заполнили шприцы из-за того, что они пропустили ключевые этапы подготовки шприцов с горячей жидкостью, чем я могу сосчитать. Давайте разберем это так же, как мы это делали за чашкой кофе в нашем семинаре – без жаргона, только практические, научно обоснованные приемы, которые действительно работают.
Во-первых, давайте проясним одну вещь: почему горячие жидкости вообще портят наполнитель шприца. Это не просто «тепло» — мы говорим о жидкостях, температура которых колеблется между 120 °F (49 °C) и 180 °F (82 °C), а иногда даже выше для таких веществ, как плавкие наполнители. Горячие вещества действуют совсем иначе, чем жидкость комнатной температуры, и эти различия нарушают три правила наполнения ядра: вязкость, стабильность материала и постоянство давления. Вязкость падает по мере нагрева жидкости, верно? Это означает, что скорость потока изменится в середине наполнения, если жидкость хотя бы немного остынет. Кроме того, существует совместимость материалов: пластиковые шприцы, обычные резиновые пробки и даже металлические поршни могут деформироваться или выщелачивать химические вещества при воздействии слишком большого количества тепла, что категорически запрещено для стерильных продуктов. А давление? Горячие жидкости расширяются, поэтому, если вы потянете поршень слишком быстро, чтобы набрать теплую жидкость, вы получите пузырьки воздуха, которые испортят партию или, что еще хуже, переполнят шприц и создадут риск загрязнения.
Я видел, как новые операторы пытались это реализовать: «Я просто воспользуюсь обычным шприцом и буду быстро сосать» или «включу нагрев моей старой разливочной машины и буду надеяться на лучшее». Спойлер: это редко срабатывает. В прошлом году небольшой клиент из биотехнологической компании обратился к нам в панике, потому что они заполняли термочувствительные антитела при температуре 160°F обычным настольным наполнителем, и каждый пятый шприц имел трещину или перекос. Мы рассмотрели их процесс, и они игнорировали две важные переменные: подготовку материала и контроль температуры. Давайте начнем с основ, которые нельзя пропустить, даже не прикоснувшись к разливочной машине.
Шаг 1. Выберите правильный шприц и комплект компонентов, без исключений. Не все шприцы предназначены для горячих жидкостей. Обычные шприцы из полипропилена (ПП) могут выдерживать максимальную температуру до 140°F, но если вы нажимаете выше (150°F+), вам нужны высокотемпературные шприцы из полипропилена или даже циклического олефинового полимера (COP) - COP гораздо более термостойкий и с меньшей вероятностью деформируется, плюс он имеет низкую экстрагируемость, что является ключевым фактором для фармацевтики. То же самое и с уплотнениями плунжера: обычные резиновые пробки могут плавиться или выщелачиваться при температуре выше 130 ° F, поэтому вам нужны уплотнения из силикона или EPDM, рассчитанные на температуру вашей конкретной жидкости. Я не могу не подчеркнуть, сколько людей пропускают этот шаг, чтобы сэкономить деньги, только для того, чтобы выбросить партиями более 10 тысяч долларов из-за трещин в шприцах или зараженного продукта.
Шаг 2: Контролируйте температуру жидкости от резервуара до шприца, а не только в ванне. Вот где большинство людей ошибаются: они нагревают жидкость в смесительном резервуаре, затем просто перекачивают ее прямо в наполнитель, и к тому времени, когда она попадает в шприц, она становится на 20 ° F холоднее, скорость потока полностью снижается, и в итоге получается неравномерное заполнение. Решением является резервуар для хранения с рубашкой и регулятором температуры с замкнутым контуром, который поддерживает постоянную температуру жидкости, поэтому вязкость не меняется. Вам также понадобится изолированная трубка между баком и наполнителем; даже неизолированная линия длиной 1 фут может позволить жидкости слишком сильно остыть за 10 секунд. Для небольших партий или исследований и разработок существуют даже изолированные шприцы, которые поддерживают температуру во время наполнения, что меняет правила игры на стенде.
Теперь, когда дело доходит до самого процесса наполнения, решающее значение имеет машина, которую вы используете. Я видел все: от ручных шприцев до полностью автоматизированных линий, но не все наполнители предназначены для горячих жидкостей. Например, если вы имеете дело с горячими жидкостями высокой вязкости (например, с расплавленными основами суппозиториев или густыми биологическими препаратами, которые становятся тоньше при нагревании), стандартный наполнитель будет давить слишком сильно, что приведет к переполнению или образованию пузырьков воздуха. Наша команда работает с множеством клиентов над индивидуальными установками для наполнения, и одним из самых популярных инструментов для горячих продуктов с высокой вязкостью является машина для наполнения жидкостями высокой вязкости, ссылка на которую приведена здесь. Эта машина оснащена поршнями с регулируемой температурой и герметичными путями потока, которые поддерживают постоянную температуру жидкости во время набора и дозирования, поэтому вы всегда получаете точное наполнение, без капель и пузырьков. Это стало спасением для клиента, заказавшего вакцину, который заливал активируемый при нагревании адъювант при температуре 170°F — после перехода на новую технологию они сократили отходы партии на 40%.
Если вы работаете с еще более горячими жидкостями, а также вам необходимо работать с флаконами вместе со шприцами, есть удобный аппарат, который может делать и то, и другое. У нас были клиенты с линиями, состоящими из нескольких продуктов, которые расфасовывают как предварительно заполненные шприцы, так и флаконы (например, в некоторых составах инсулина используются флаконы для оптовых партий и шприцы для использования пациентами). Машина для наполнения и укупорки бутылок флаконов оснащена адаптируемыми наполнительными головками, которые работают с горячими жидкостями, поэтому вам не нужны две отдельные машины для аналогичных продуктов. Это огромная экономия средств для малых и средних фармацевтических предприятий, у которых нет бюджета на несколько выделенных линий.
Для групп исследований и разработок или небольших партий, где вам не нужна полностью автоматизированная линия, идеально подойдет настольная машина для наполнения шприцев. Он компактен, легко настраивается и имеет надстройки для контроля температуры, которые подходят для небольших объемов. У нас была стартап-лаборатория, которая использовала это для своих первоначальных испытаний термостабильного пептида, и они смогли протестировать 10 различных температурных настроек в день без потерь продукта, что позволило им перейти к полному производству намного быстрее, чем они планировали.
Подождите, давайте поговорим о той части, которую очень легко пропустить: давлении и скорости плунжера. Когда вы набираете горячую жидкость, слишком быстрое вытягивание поршня создает вакуум в цилиндре шприца, из-за чего жидкость испаряется при более низкой температуре (это называется кипением при пониженном давлении - наука 101, верно?). Этот пар превращается в пузырьки воздуха, которые портят наполнитель и даже могут привести к утечке или поломке шприца, когда вы его закрываете. Исправить это просто: отрегулируйте скорость наполнителя в соответствии с температурой жидкости. Для жидкости температурой 150°F набирайте со скоростью 20–30 % от скорости, которую вы используете для жидкости комнатной температуры. Большинство хороших наполнителей (особенно те, которые мы рекомендуем) имеют регулируемые настройки скорости, благодаря которым это легко сделать, не догадываясь.
Еще один совет от профессионала: перед тем, как приступить к работе, все предварительно прогрейте. Шприцы, трубки и даже наполнительные головки — если они комнатной температуры, когда на них попадает горячая жидкость, тонкий слой пара конденсируется, что приводит к образованию пузырьков воздуха, которые задерживаются в шприце. Просто перед запуском производства пропустите небольшое количество горячей жидкости через наполнитель и шприцы, чтобы предварительно подготовить все детали. Это занимает 2 минуты и устраняет 90% проблем с пузырьками воздуха, которые мы наблюдаем при заливке горячей жидкостью.
Я знаю, что некоторые здесь обеспокоены стерильностью — никому не нужны зараженные продукты, особенно фармацевтические. Хорошей новостью является то, что все вышеперечисленные шаги совместимы с чистыми помещениями, если вы используете рекомендованные материалы. Главное — убедиться, что каждый компонент (шприцы, уплотнения, трубки) предварительно стерилизован перед началом работы, а резервуары с рубашкой и наполнители продезинфицированы термостойкими дезинфицирующими средствами. Мы работаем со многими клиентами над проверкой их процессов розлива, и все эти шаги являются частью стандартных рекомендаций USP <797> по стерильному составлению рецептов, так что вы не просто догадываетесь, вы следуете отраслевым правилам.
Позвольте мне поделиться ужасной историей, которая действительно привела меня в чувство. Несколько лет назад клиент попытался залить горячий состав глазных капель с помощью ручных стеклянных шприцев. Они не нагрели шприцы предварительно, потянули поршень слишком быстро, в результате чего в 30% шприцев остались пузырьки воздуха. Хуже того, стеклянный шприц треснул из-за того, что горячая жидкость попала в холодную бочку, пролив жидкость температурой 150°F на одного из операторов. Им пришлось приостановить производство на неделю, пока они ремонтировали оборудование, и потеряли 25 тысяч долларов из-за потерь продукции и простоев. Вот почему мы так много говорим об этих шагах: речь идет не только об эффективности, но и о безопасности.
Теперь, если вы только начинаете заливать горячие жидкости, самая большая ошибка — думать, что вы можете адаптировать старый стандартный наполнитель. Мы понимаем: никто не хочет тратить 50 тысяч долларов на новую машину, если сможет заставить работать старую, но когда дело доходит до горячих шприцев, адаптация приводит к увеличению потерь и рисков. Машины, о которых мы упоминали выше, созданы специально для решения уникальных задач, связанных с горячими жидкостями: постоянный контроль температуры, совместимые материалы, регулируемое давление и скорость.
В конце концов, наполнение горячих шприцев — это не ракетостроение, но оно требует внимания к мелким деталям, которые большинство людей упускают из виду. Подберите правильные компоненты, постоянно контролируйте температуру, выберите наполнитель, предназначенный для горячих жидкостей, не торопитесь с поршнем и предварительно все прогрейте. Если вы все еще застряли, наша команда работает с лабораториями и производителями всех размеров, чтобы найти наилучшую настройку для их конкретного продукта. Мы не делаем универсальных решений: каждая жидкость имеет свою температуру, вязкость и свои потребности, поэтому мы адаптируем наши рекомендации (включая указания на машины, которые лучше всего подходят для вашего объема и варианта использования).
Если вы сейчас имеете дело с наполнением шприца горячей жидкостью и столкнулись с препятствиями, мы здесь, чтобы помочь. Независимо от того, являетесь ли вы небольшой научно-исследовательской лабораторией, тестирующей новую рецептуру, или фармацевтическим производством среднего размера, мы можем рассказать вам о ваших вариантах, ответить на вопросы о совместимости материалов, контроле температуры или даже помочь вам настроить существующий процесс для сокращения отходов. Не позволяйте плохим процессам привести к потере продукта или рискам для безопасности — свяжитесь с нами, чтобы обсудить ваши конкретные потребности.
Ссылки:
- USP <797> Фармацевтические рецептуры – стерильные препараты, Конвенция Фармакопеи США
- Вязкость и поведение потока фармацевтических жидкостей при повышенных температурах, Журнал фармацевтических наук, 2021 г.
- Совместимость материалов шприцев для процессов термического наполнения, Журнал фармацевтической науки и технологий PDA, 2019 г.