Pharmazeutisches Glas: Verwendungszwecke, Nutzen und künftige Richtungen

In der pharmazeutischen Verpackungsindustrie ist Glas seit jeher das Material der Wahl für die Herstellung von sicheren Verpackungen. Aufgrund seiner chemischen Stabilität und Inertheit eignet sich Glas ideal für die Verpackung von Arzneimitteln, von festen über flüssigen bis hin zu injizierbaren und rekonstituierbaren Produkten.

Glas ist ein Material, das die Reinheit des Inhalts, mit dem es in Berührung kommt, nicht gefährdet, selbst wenn seine Außenfläche anderen Produkten und Chemikalien ausgesetzt ist. Daher ist seine Eigenschaft, in hohem Maße "nicht reaktiv" zu sein, sehr vorteilhaft, um sicherzustellen, dass Arzneimittel nicht beschädigt werden und ihre Eigenschaften unverändert bleiben.

Darüber hinaus ist es sehr temperaturbeständig, eine wertvolle Eigenschaft für die pharmazeutische Industrie, deren Produkte oft bei bestimmten Temperaturen aufbewahrt werden müssen, und auch unerlässlich, wenn die Verpackungen besonders "belastenden" Prozessen wie Sterilisation, Gefrieren oder Gefriertrocknen ausgesetzt sind.

Pharmazeutisches Glas in der Farbe Bernstein schließlich verringert die Lichtdurchlässigkeit und ist besonders für lichtempfindlichere Arzneimittel geeignet.

Glasarten und -behandlungen für pharmazeutische Behältnisse

Glas für pharmazeutische Zwecke lässt sich hinsichtlich seiner Zusammensetzung in drei Hauptkategorien einteilen:

• Typ I oder Borosilikatglas: Dank seiner besonderen Zusammensetzung, bei der Bor-Moleküle anstelle von Alkalioxiden hinzugefügt werden, ist dieses Glas chemisch inert und sehr widerstandsfähig. Es ist die ideale Lösung, um alle Arten von Injektionsmitteln und die empfindlichsten Behandlungen aufzunehmen.
• Glas des Typs II: Auf Natrium-Kalk-Basis wird es einer entsprechenden Oberflächenbehandlung unterzogen, um es widerstandsfähiger zu machen. Diese Kategorie eignet sich besonders für Lösungen, die intravenös verabreicht werden, wie z. B. Infusionsflaschen.
• Glas des Typs III: ein Natrium-Calcium-Glas, das in seiner Zusammensetzung dem Typ II ähnelt, sehr vielseitig einsetzbar ist und sich sowohl für feste als auch für flüssige Arzneimittel zur oralen, topischen oder injizierbaren Anwendung eignet.

Glasbehälter können auch intern mit Silikon behandelt werden, das dank seiner hydrophoben Eigenschaften zum einen die Wechselwirkung zwischen dem Arzneimittel und der Flaschenoberfläche verringert und zum anderen die Gleitfähigkeit der externen Komponenten (z. B. Gummiverschlüsse) erhöht.

Außerdem kann es auf der Außenfläche mit speziellen Schmiermitteln nachbearbeitet werden, um die Reibung zu verringern und die Stoßfestigkeit und Glätte in Verpackungslinien zu verbessern.

Die Herstellung von Hohlglasbehältern für pharmazeutische Zwecke

Hohle oder geformte Glasbehälter werden durch ein Verfahren hergestellt, bei dem geschmolzenes Material in Formen geblasen wird. Die Stufen der Herstellung von pharmazeutischen Glasverpackungen können unterteilt werden in:

• Schmelzen: Das Rohmaterial, eine Mischung aus Quarzsand, Soda und anderen Bestandteilen, wird in Silos gesammelt, dann dosiert, gemischt und zum Schmelzen in den Ofen gegeben. Der aus feuerfestem Material gefertigte Ofen, der den hohen Schmelztemperaturen (1.600 °C) standhält, ist mit Monitoren und Prozessrechnern verbunden, die eine ständige Kontrolle der Betriebsparameter und die korrekte Verglasung der Rohmaterialien ermöglichen.
• Formgebung: Das geschmolzene Glas gelangt in thermische Konditionierungskanäle und wird, nachdem es die entsprechende Viskosität erreicht hat, in Tropfen "geschnitten". Der glühende Glastropfen gelangt durch vertikalen Fall in die Form der Formmaschine, so dass das fertige Produkt mit zwei verschiedenen Formtechniken geformt werden kann. Die "soffio-soffio"Blastechnik basiert auf einer anfänglichen Blasphase zur Erzeugung eines Vakuums in der Vorform, die dann durch einen weiteren Luftstrahl geformt wird und ihre endgültige Form annimmt. Bei der Technik des Druckblasens hingegen wird mit Hilfe eines Kolbens ein Vakuum in der Vorform erzeugt, die dann in ihre endgültige Form geblasen wird.
• Glühen: Phase, in der Restspannungen im Material beseitigt werden, wodurch die Struktur des Glases stabilisiert und seine Festigkeit erhöht wird. Darüber hinaus werden weitere Nachbehandlungen durchgeführt, wie z. B. Silikonisierung und Schwefelung, die die Leistung der Produkte verbessern, sie widerstandsfähiger gegen mechanische und chemische Beanspruchung machen und sie für die Inline-Verarbeitung geeigneter machen.

Das Formglas wird hauptsächlich für die Herstellung von Behältern für orale und feste Arzneimittel verwendet, aber auch für parenterale Behandlungen wird es in großem Umfang eingesetzt. Für letztere gibt es spezielle Serien von Hochleistungsflaschen aus Borosilikatglas die mit einer fortschrittlichen Produktionstechnologie hergestellt werden, die ihnen eine größere chemische und thermische Stabilität, eine höhere Widerstandsfähigkeit und damit eine bessere Effizienz und Produktsicherheit in der Produktion garantiert.

Die Herstellung von Röhrenglasbehältern für pharmazeutische Zwecke

In diesem Fall wird das Glas von den Verpackungsunternehmen in der Regel in Form von langen, halbfertigen Röhren eingekauft, die dann durch Wärmebehandlung zum Endprodukt verarbeitet werden.

Mehrere Rohre auf einmal werden vertikal auf Rotationsmaschinen geladen und beim Absenken mit Hochtemperaturflammen erhitzt und geschnitten. Zunächst werden die Schultern und die Öffnung des Fläschchens geformt, danach wird der Boden abgetrennt und bearbeitet. Röhrenglasfläschchen durchlaufen ebenso wie geformte Fläschchen einen Kühlofen, um die durch das Heißgießen verursachten Spannungen zu verringern.

Röhrenglas ist sehr dünn, transparent und hat eine gleichmäßige Oberfläche und eignet sich besonders gut für Gefriertrocknungsbehandlungen. Aufgrund dieser Eigenschaften wird es für die Herstellung von Fläschchen für injizierbare oder Laborarzneimittel verwendet.

Qualität und Kontrollen für pharmazeutische Glasverpackungen

Da es sich um Behälter für pharmazeutische Zwecke handelt, sind die Qualitätskontrollen die von den Herstellerfirmen durchgeführt werden, zahlreich und streng, von den Rohstoffen bis zum fertigen Produkt.

Es werden durchgeführt:

• Vorabkontrolle der Zusammensetzung und Dosierung der Rohstoffe, sowohl der Kieselsäuremischung als auch der im Produktionsprozess wiederverwendeten Scherben.
• Kontrolle des Produkts während der Verarbeitung: jedes einzelne Stück wird einer manuellen und automatischen Kontrolle aller Eigenschaften unterzogen: Größe, Form, Dicke, Kalibrierung der Öffnungen, Unversehrtheit, Festigkeit. Nicht geeignete Behälter werden automatisch aus der Verpackungslinie ausgeschleust und sofort im selben Produktionsprozess zum erneuten Einschmelzen wiederverwendet.
• Endkontrolle: Kontrolliert werden das verpackte Endprodukt und die Paletten, auf denen es gesammelt wird, die auch den Etikettierungs- und Lagerungsvorschriften entsprechen müssen.

Der Einsatz modernster Technologien ermöglicht die Verwaltung und Überwachung des gesamten Produktionszyklus mit Hilfe computergestützter Ausrüstungen, während hochentwickelte und spezialisierte Instrumente eine Kontrolle auf statistischer Basis gewährleisten, um das Qualitätsniveau des Endprodukts zu erreichen, das den funktionalen und ästhetischen Anforderungen der Abfüller, der Händler und der Verbraucher entspricht.

Zukünftige Richtungen für pharmazeutische Glasverpackung

Während aus technischer Sicht kein Zweifel an der Robustheit dieser Lösung besteht, wird sich die pharmazeutische Industrie zunehmend an die Anforderungen der ökologischen Nachhaltigkeit anpassen müssen.

Heute gibt es bereits eine Reihe von recycelten Glasprodukten insbesondere für Typ II- und Typ III-Glas, bei denen Materialien aus einer externen, für pharmazeutische Zwecke zertifizierten Lieferkette verwendet werden. Die chemische und mechanische Verarbeitung von recycelten Materialien ermöglicht die Regeneration des Rohstoffs - Granulat oder Glaspulver -, der die Grundlage für den neuen Verarbeitungszyklus bildet.

Gleichzeitig gibt es bereits Projekte für die Entwicklung von schadstoffarmen Öfen unter Verwendung innovativer Technologien und industrieller Verfahren mit geringeren Umweltauswirkungen.

Dies würde ein Modell der Kreislaufwirtschaft vorantreiben, das zu einem geringeren Verbrauch natürlicher Ressourcen, niedrigeren Emissionen und einem geringeren Energieverbrauch führen würde, ohne dass die erforderlichen sehr hohen Qualitäts- und Sicherheitsstandards beeinträchtigt würden.