Vetro per uso farmaceutico: utilizzi, benefici e direzioni future

L'industria del packaging farmaceutico utilizza da sempre il vetro come materiale elettivo per la produzione di imballaggi sicuri. Le caratteristiche di stabilità chimica ed inerzia rendono ideale il vetro per il confezionamento dei medicinali, dai solidi ai liquidi, fino agli iniettabili e ai ricostituibili.

Il vetro, infatti, è un materiale che non rischia di compromettere la purezza del contenuto con cui entra in contatto, anche quando la sua superficie esterna viene esposta ad altri prodotti e sostanze chimiche. Pertanto, la sua prerogativa di essere altamente “non reattivo” è molto vantaggiosa per garantire che i farmaci non vengano danneggiati e che le loro proprietà rimangano inalterate.

In più, è molto resistente agli sbalzi termici, qualità preziosa per l'industria farmaceutica, i cui prodotti devono spesso essere mantenuti a determinate temperature, ed essenziale anche nei casi in cui il packaging venga sottoposto a procedimenti particolarmente “stressanti”, come la sterilizzazione, il congelamento o la liofilizzazione.

Il vetro farmaceutico, infine, se prodotto nel colore giallo-ambra, consente di ridurre la trasmissione luminosa e risulta particolarmente adatto ai farmaci più fotosensibili.

Tipi di vetro e trattamenti per i contenitori farmaceutici

In termini di composizione, il vetro ad uso farmaceutico può essere classificato in tre principali categorie:

• Vetro Tipo I o borosilicato: grazie alla sua particolare composizione, che vede l’aggiunta di molecole di boro in sostituzione degli ossidi alcalini, questo tipo di vetro è chimicamente inerte e altamente resistente. È la soluzione ideale per contenere tutti i tipi di prodotti iniettabili e i trattamenti più delicati.
• Vetro Tipo II: a base sodico-calcica, viene sottoposto ad un appropriato trattamento della superficie che lo rende più resistente. Questa categoria è particolarmente adatta a soluzioni somministrate per via endovenosa, come i flaconi infusionali.
• Vetro Tipo III: un vetro sodico-calcico, per composizione simile al tipo II, dall’uso molto versatile e adatto sia per farmaci in forma solida che liquida, ad uso orale, topico o iniettabile.

I contenitori in vetro posso anche subire trattamenti interni a base di silicone che, grazie alle sue proprietà idrofobe, consente da un lato di ridurre l’interazione tra il medicinale e la superficie del flacone, dall’altro di aumentare le prestazioni di scorrimento di eventuali componenti esterni (ad es. chiusure in gomma).

Può subire seconde lavorazioni anche sulla superficie esterna, con speciali prodotti lubrificanti per ridurre le frizioni e migliorare la resistenza agli urti e la scorrevolezza sulle linee di confezionamento.

La produzione dei contenitori in vetro cavo ad uso farmaceutico

I contenitori in vetro cavo, o da stampo, si ottengono da un procedimento di soffiatura del materiale fuso all’interno di stampi. Le fasi di produzione del packaging farmaceutico in vetro possono essere articolate in:

• Fusione: la materia prima, composta da un mix di sabbia silicea, soda e altre componenti, viene raccolta in silos, poi opportunamente dosata, miscelata e immessa nel forno per essere fusa. Il forno, costruito in materiale refrattario in grado di resistere alle elevate temperature di fusione (1.600°C), è collegato a monitor e calcolatori di processo che consentono di verificare costantemente i parametri di funzionamento e di ottenere la corretta vetrificazione delle materie prime.
• Formatura: il vetro fuso entra in canali di condizionamento termico e, raggiunta l’opportuna viscosità, viene “tagliato” in gocce. La goccia di vetro incandescente giunge, per caduta verticale, allo stampo della macchina formatrice, che consente di modellare il prodotto finito attraverso due diverse tecnologie di stampaggio. La tecnica "soffio-soffio" si basa su una prima fase di soffiatura per creare il vuoto nella preforma, che poi viene modellata da un altro getto d’aria e assume la forma definitiva. La tecnica "presso-soffio" prevede invece l'impiego di un pistone che crea il vuoto nella preforma, la quale poi viene soffiata fino ad assumere la forma finale.
• Ricottura: fase che consente di eliminare le tensioni residue presenti nel materiale, stabilizzando la struttura del vetro e aumentandone la robustezza. Vengono inoltre applicati altri trattamenti secondari, come ad esempio la siliconatura e la solforazione, che migliorano la performance dei prodotti, li rendono più resistenti agli stress meccanici e chimici, e più idonei alla lavorazione in linea.

Il vetro da stampo viene per lo più impiegato per la produzione di contenitori per farmaci orali e solidi, ma un ampio utilizzo è dedicato anche ai trattamenti parenterali. Per questi ultimi, esistono particolari gamme di flaconi in vetro borosilicato altamente performanti, realizzati attraverso un'avanzata tecnologia produttiva, che garantisce loro maggiore stabilità chimica e termica, resistenza rafforzata e quindi migliori efficienza in linea e nella sicurezza del prodotto.

La produzione dei contenitori in vetro tubolare ad uso farmaceutico

Il vetro in questo caso viene di norma acquistato dalle aziende produttrici di packaging sottoforma di lunghi tubi semilavorati che vengono poi trasformati a caldo per ottenere il prodotto finale.

Più tubi alla volta vengono caricati verticalmente su macchine rotative e, mentre scendono verso il basso, vengono scaldati e tagliati con fiamme ad alta temperatura. Prima vengono formate le spalle e la bocca della fiala, dopodiché viene staccata e lavorata la base. Anche le fiale di vetro tubolare, come quelle stampate, passano attraverso un forno di ricottura per ridurre lo stress causato dal processo di formatura a caldo.

Il vetro tubulare è molto sottile, trasparente e dalla superficie uniforme, oltre a risultare particolarmente adatto per subire trattamenti di liofilizzazione. Per queste sue caratteristiche viene impiegato per la produzione di fiale per farmaci iniettabili o da laboratorio.

Qualità e controlli per il packaging farmaceutico in vetro

Trattandosi di contenitori ad utilizzo farmaceutico, i controlli di qualità effettuati dalle aziende produttrici sono numerosi e stringenti, dalle materie prime fino al prodotto finito.

Vengono eseguiti:

• Controlli preliminari della composizione e dei dosaggi delle materie prime, sia del composto siliceo sia degli eventuali rottami di vetro reimpiegati nel processo produttivo.
• Controllo del prodotto in fase di lavorazione: ogni singolo pezzo viene sottoposto a verifiche, manuali e automatiche, su tutte le caratteristiche: dimensioni, forma, spessore, calibratura delle bocche, integrità, resistenza. I contenitori non considerati idonei vengono espulsi automaticamente dalla linea di imballaggio ed immediatamente riciclati nel medesimo processo produttivo per essere rifusi.
• Controllo finale: vengono eseguiti controlli sul prodotto finito impacchettato e sui pallet in cui viene raccolto, che devono essere conformi anche per quanto riguarda l’etichettatura e lo stoccaggio in magazzino.

L’impiego delle più recenti tecnologie consente la gestione e il monitoraggio di tutto il ciclo produttivo per mezzo di apparecchiature computerizzate, mentre strumenti altamente sofisticati e specializzati assicurano il controllo su base statistica, al fine di ottenere il livello qualitativo del prodotto finito rispondente alle esigenze, funzionali ed estetiche, degli imbottigliatori, della distribuzione fino al consumatore.

Direzioni future per il packaging farmaceutico in vetro

Se dal punto di vista delle performance tecniche non ci sono dubbi riguardo alla robustezza di questa soluzione, l’industria farmaceutica dovrà adeguarsi sempre di più alle esigenze della sostenibilità ambientale.

Ad oggi esistono già gamme di prodotti in vetro riciclato, soprattutto per il vetro tipo II e tipo III, che utilizzano materiali provenienti da filiera esterna certificata per utilizzo farmaceutico. La lavorazione dei materiali riciclati permette di rigenerare la materia prima – la polvere di vetro - che sta alla base del nuovo ciclo di lavorazione.

Allo stesso tempo sono già in campo progetti per la creazione di forni a ridotte emissioni, che impiegano innovative tecnologie e processi industriali a minor impatto ambientale.

Questo consentirebbe di alimentare un modello di Economia Circolare che si tradurrebbe in un minor utilizzo di risorse naturali, minori emissioni e minor uso di energia, senza rinunciare agli elevatissimi standard di qualità e sicurezza richiesti.