Verre pharmaceutique : utilisations, avantages et orientations futures
L'industrie de l'emballage pharmaceutique a toujours utilisé le verre comme matériau de choix pour la production d'emballages sûrs. Les caractéristiques de stabilité chimique et d'inertie du verre en font un matériau idéal pour le conditionnement des médicaments, qu'ils soient solides, liquides, injectables ou reconstituables.
Le verre est un matériau qui ne risque pas de compromettre la pureté du contenu avec lequel il entre en contact, même lorsque sa surface extérieure est exposée à d'autres produits et substances chimiques. Par conséquent, sa prérogative d'être hautement « non réactif » est très avantageuse pour s'assurer que les médicaments ne sont pas endommagés et que leurs propriétés restent inchangées.
De plus, il est très résistant aux chocs thermiques, une qualité précieuse pour l'industrie pharmaceutique, dont les produits doivent souvent être conservés à certaines températures, et essentiel même dans les cas où l'emballage est soumis à des processus particulièrement « stressants », tels que la stérilisation, la congélation ou la lyophilisation.
Enfin, le verre pharmaceutique, lorsqu'il est produit dans la couleur ambre, réduit la transmission de la lumière et convient particulièrement aux médicaments les plus photosensibles.
Types de verre et traitements pour les conteneurs pharmaceutiques
En termes de composition, le verre à usage pharmaceutique peut être classé en trois catégories principales :
- Verre de Type I ou borosilicate : grâce à sa composition particulière, qui voit l’ajout de molécules de bore en remplacement des oxydes alcalins, ce type de verre est chimiquement inerte et très résistant. C'est la solution idéale pour contenir tous les types d'injectables et les traitements les plus délicats.
- Verre de Type II : à base sodocalcique, il subit un traitement de surface approprié pour le rendre plus résistant. Cette catégorie est particulièrement adaptée aux solutions administrées par voie intraveineuse, telles que les bouteilles de perfusion.
- Verre de Type III : un verre sodocalcique, de composition similaire à celle du type II, d'utilisation très polyvalente et adapté aux médicaments solides et liquides, à usage oral, topique ou injectable.
Les conteneurs en verre peuvent également subir des traitements internes à base de silicone qui, grâce à ses propriétés hydrophobes, permet d'une part de réduire l'interaction entre le médicament et la surface du flacon, et d'autre part d'augmenter les performances de glissement des éventuels composants externes (par exemple, les fermetures en caoutchouc).
Il peut également subir un traitement secondaire sur la surface extérieure avec des lubrifiants spéciaux pour réduire le frottement et améliorer la résistance aux chocs et la fluidité sur les lignes d'emballage.
Production de conteneurs en verre creux à usage pharmaceutique
Les conteneurs en verre creux, ou moulés, sont obtenus par un processus de soufflage du matériau fondu dans des moules. Les étapes de la production d'emballages pharmaceutiques en verre peuvent être divisées en :
- Fusion: la matière première, constituée d'un mélange de sable siliceux, de carbonate de soude et d'autres composants, est collectée dans des silos, puis dosée, mélangée et introduite dans le four pour être fondue. Le four, construit en matériau réfractaire capable de résister aux températures de fusion élevées (1 600 °C), est relié à des moniteurs et à des calculateurs de processus qui permettent de vérifier en permanence les paramètres de fonctionnement et d'obtenir une vitrification correcte des matières premières.
- Formage : le verre fondu entre dans les canaux de conditionnement thermique et, une fois atteint la viscosité appropriée, il est « coupé » en gouttes. La goutte de verre incandescente atteint le moule de la machine à mouler par chute verticale, ce qui permet de mouler le produit fini à l'aide de deux technologies de moulage différentes. La technique « soufflage-soufflage » repose sur une première phase de soufflage pour créer le vide dans la préforme, qui est ensuite moulée par un autre jet d’air et prend la forme définitive. La technique « par soufflage » prévoit plutôt l'utilisation d'un piston qui crée le vide dans la préforme, qui est ensuite soufflée jusqu'à ce qu'elle prenne la forme finale.
- Recuit : étape qui permet d'éliminer les tensions résiduelles présentes dans le matériau, en stabilisant la structure du verre et en augmentant sa robustesse. D'autres traitements secondaires, tels que le siliconage et la sulfuration, sont également appliqués, ce qui améliore les performances des produits, les rend plus résistants aux contraintes mécaniques et chimiques et plus adaptés au traitement en ligne.
Le verre moulé est principalement utilisé pour la production de conteneurs pour les médicaments oraux et solides, mais il est également largement utilisé pour les traitements parentéraux. Pour ces derniers, il existe des gammes spéciales de flacons en verre borosilicaté haute performance fabriquées selon une technologie de production avancée, qui leur garantit une plus grande stabilité chimique et thermique, une résistance accrue et, par conséquent, une meilleure efficacité en ligne et une plus grande sécurité du produit.
Production de conteneurs en verre tubulaire à usage pharmaceutique
Dans ce cas, le verre est généralement acheté par les entreprises d'emballage sous la forme de longs tubes semi-finis qui sont ensuite transformés à chaud en produit final.
Plusieurs tubes à la fois sont chargés verticalement sur des machines rotatives et, au fur et à mesure qu'ils descendent, ils sont chauffés et coupés à l'aide de flammes à haute température. Les épaules et le goulot de l’ampoule sont d'abord formées, puis la base est détachée et traitée. Les flacons en verre tubulaires, comme les flacons moulés, passent également par un four de recuit afin de réduire les tensions causées par le processus de moulage à chaud.
Le verre tubulaire est très fin, transparent et présente une surface uniforme. Il est particulièrement adapté aux traitements de lyophilisation. En raison de ces caractéristiques, il est utilisé pour la production de flacons pour médicaments injectables ou de laboratoire.
Qualité et contrôles des emballages pharmaceutiques en verre
S'agissant de conteneurs à usage pharmaceutique, les contrôles de qualité effectués par les entreprises productrices sont nombreux et rigoureux, depuis les matières premières jusqu'au produit fini.
On procède à :
- Des contrôles préliminaires de la composition et des dosages des matières premières, tant du composé siliceux que du calcin éventuellement réutilisé dans le processus de production.
- Un contrôle du produit pendant la transformation : chaque pièce est soumise à des contrôles manuels et automatiques de toutes les caractéristiques : taille, forme, épaisseur, calibrage des goulots, intégrité, solidité. Les conteneurs jugés inadéquats sont automatiquement éjectés de la ligne d'emballage et immédiatement recyclés dans le même processus de production pour être refondus.
- Un contrôle final : des contrôles sont effectués sur le produit fini emballé et sur les palettes dans lesquelles il est collecté, qui doivent également être conformes aux exigences en matière d'étiquetage et de stockage.
L'utilisation des technologies les plus récentes permet de gérer et de contrôler l'ensemble du cycle de production au moyen d'équipements informatisés, tandis que des instruments hautement sophistiqués et spécialisés assurent un contrôle sur une base statistique, afin d'obtenir un niveau de qualité du produit fini qui réponde aux exigences, tant fonctionnelles qu'esthétiques, des embouteilleurs, des distributeurs et du consommateur.
Qualité et contrôles des emballages pharmaceutiques en verre
Si, du point de vue des performances techniques, la robustesse de cette solution ne fait aucun doute, l'industrie pharmaceutique devra de plus en plus s'adapter aux exigences de la durabilité environnementale.
Aujourd'hui, il existe déjà des gammes de produits en verre recyclé notamment pour le verre de type II et de type III, qui utilisent des matériaux provenant d'une chaîne d'approvisionnement externe certifiée pour un usage pharmaceutique. Le traitement des matériaux recyclés permet de régénérer la matière première - la poudre de verre - qui constitue la base du nouveau cycle de traitement.
Parallèlement, des projets sont déjà en place pour la création de fours à faibles émissions utilisant des technologies innovantes et des procédés industriels à faible impact sur l'environnement.
Cela permettrait d'alimenter un modèle d'économie circulaire qui se traduirait par une moindre utilisation des ressources naturelles, une réduction des émissions et une moindre consommation d'énergie, sans sacrifier les normes de qualité et de sécurité très élevées qui sont exigées.