Способ оценки сыпучести порошкообразных лекарственных веществ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Способ оценки сыпучести порошкообразных лекарственных веществ

Пыжов Александр Михайлович,

Кукушкин Иван Куприянович,

Анисимов Артем Сергеевич,

Усенко Алексей Геннадьевич

Пурыгин Петр Петрович

Аннотация

В данной статье представлены результаты исследований по разработке нового способа оценки сыпучести порошкообразных лекарственных веществ, который основан на последовательном дозировании испытуемого вещества в емкости одинакового объема и последующего определения стандартного отклонения порции дозируемого вещества, так называемого, относительного "разброса навески" вещества, который является мерой сыпучести вещества. Точность оценки дозирования веществ составляет десятые доли миллиграмма. Для оценки сыпучести по новому способу разработано эффективное устройство, имитирующее реальные условия дозирования в таблеточных автоматах, способное с высокой точностью и за короткое время оценивать сыпучесть веществ, взятых в небольших количествах.

Введение

Известно, что каждому лекарственному средству или лекарственному растительному сырью придают наиболее удобное для применения состояние, при котором достигается необходимый лечебный эффект. Такое состояние лекарственного средства называют лекарственной формой. Изготовление лекарственных форм из лекарственных средств, как правило, сопровождается приданием им определенных геометрических форм. Геометрическую форму лекарственного средства подбирают таким образом, чтобы обеспечить максимальное фармакологическое действие лекарственных средств и удобство его применения [1, с.8].

Одной из основных лекарственных форм, выпускаемой фармацевтической промышленностью является таблетка.

Таблетка, это "дозированная лекарственная форма, получаемая прессованием лекарственных или смеси лекарственных и вспомогательных веществ, предназначенная для внутреннего, наружного, сублингвального, имплантационного или парентерального применения". Таблетки, как определенные дозы лекарственной формы получили широкое распространение во всем мире. В настоящее время таблетированные препараты составляют около 80% общего объема готовых лекарственных форм [2, с.310]. Основным способом получения таблеток является способ прессования. Существуют различные варианты способа прессования. Один из вариантов способа прессования называется "прямым прессованием". Прямое прессование позволяет исключить 34 технологические операции [3, с.161]. Таким способом таблетки изготавливают на таблеточных машинах с различной производительностью. Масса современных таблеток составляет от 0.02 до 1.8 г и выше [2, с.312317]. Стабильность работы современных таблеточных машин в немалой степени зависит от правильной оценки степени сыпучести порошкообразных лекарственных средств, которая обеспечивает необходимую точность дозирования. Тем более, что требования к точности дозирования постоянно ужесточаются. Так, например, уже в 1980 г. в работе [4, с.95] говорилось о том, что "процесс миниатюризации таблеток лекарственных веществ привел к изготовлению таблеток с допуском на массу ±3 мг". В настоящее время принято считать порошкообразные (зернистые) материалы с точки зрения их переработки как "самостоятельные субстанции", и которым присущи свои "характерные физико-механические свойства" [5, с.5]. В связи с этим, на величину сыпучести таких "субстанций" - порошкообразных веществ оказывают влияние большое количество факторов: плотность, форма, размер и удельная поверхность частиц, силы адгезии и когезии, электризуемость и т.п.

Поэтому достижение необходимой сыпучести порошкообразных лекарственных веществ в каждом конкретном случае является достаточно сложной задачей. Решение этой задачи невозможно без разработки оперативного способа оценки сыпучести небольших объемов порошкообразных веществ с точностью до десятых долей миллиграмма.

Экспериментальная часть

Оценка сыпучести испытуемого вещества с помощью предлагаемого устройства проводилась следующим образом. Устройство (рис. 1) закрепляют на неподвижной подставке. На картонный поддон укладывали восемь взвешенных бумажных (кальковых) коробок (14) для приемки ссыпаемого вещества и одну коробку (13) для его избытка. Затем картонный поддон с коробками укладывают на приемную пластину 17. В два бункера 5 объемной меркой насыпают по 0.250.50 г испытуемого вещества. После засыпки бункеров испытуемым веществом исполнитель включает тумблер 12 включения устройства. Пластинасредник 3 начинает двигаться по направлению стрелки и поочередно дозирует вещество в восемь одинаковых отверстий 6 и двух отверстий 7 большего диаметра, после чего навески вещества через отверстие 15 в упорной пластине поочередно высыпаются в приемные коробки. Избыток продукта ссыпается в коробку 13. Дойдя до крайнего левого положения, пластина-средник своим утолщением 10, нажимает на кнопку отключения электромотора 11 и останавливается. После этого исполнитель отключает тумблер питания 12 электромотора 18.

Рис. 1. Схема устройства для оценки сыпучести порошкообразных лекарственных веществ сыпучесть порошкообразный лекарственный

Исполнитель, зайдя за щит, осторожно снимает картонный поддон 2 с приемной пластины 17 и переносит к весам для последующего взвешивания приемных коробок. Далее исполнитель, зайдя за щит, снимает крюк с тянущим шнуром 1. Затем изза щита выкручивается шток 9 прибора. После этого, устройство устанавливается на поддон и переносится на лабораторный стол, где укладывается за прозрачный защитный щит, после чего разбирается и протирается от пыли испытуемого вещества. Затем прибор собирается и устанавливается за щитом. Прибор готов для следующего эксперимента. Значения масс коробок с веществом заносятся в таблицу, после чего по формуле, приведенной в разделе "Результаты и их обсуждение" рассчитывается относительный разброс навески испытуемого вещества, по величине которого оценивается его сыпучесть.

Результаты и их обсуждение

Способы оценки сыпучести порошкообразных веществ

В настоящее время существуют различные способы оценки сыпучести порошкообразных материалов. Одним из наиболее известных способов оценки сыпучести веществ является способ, основанный на измерении, так называемого, угла естественного откоса [4, с.4142]. Углом естественного откоса называют угол, образованный горизонтальной поверхностью и образующей конуса насыпанного на неё порошкообразного материала. С повышением сыпучести веществ угол естественного откоса уменьшается. Подобную оценку сыпучести различных материалов часто используют в строительстве. Например, знание угла естественного откоса различных грунтов необходимо при устройстве песчаных насыпей и обваловок. В этих случаях также используют прибор УВТ2 или другие устройства [6]. Однако для оценки сыпучести веществ, с точки зрения их применимости для дозирования в небольших количествах (менее грамма), например, в таблеточных автоматах, этот способ неприменим. Это вызвано тем, что этот способ оценки сыпучести имеет невысокую точность и требует для своего осуществления использования относительно большого количества испытуемого вещества (десятки граммов).

Для оценки сыпучести, наряду с измерением угла естественного откоса, используются способы, основанные на просыпании порошкообразных веществ через некоторое отверстие в единицу времени. Так, например, в соответствие с ГОСТ 2513993 [7] для оценки сыпучести измеряется время, требуемое для прохождения определенной массы испытуемого вещества через воронку заданных размеров. Примером способа оценки сыпучести, основанного на просыпании веществ за какое-то время, является способ с использованием простейшего прибора "со стационарно закрепленной воронкой" [4, с.48]. Сыпучесть по этому способу оценивают по формуле:

,

где Vc - сыпучесть, кг/м 2·с; Gм - масса сыпучего материала, прошедшего через бункер, кг; d - диаметр выпускного отверстия, м; t - время высыпания, с.

К наиболее важному недостатку подобного способа относится необходимость использования сравнительно большого количества испытуемого вещества, объемом не менее 200 см 3. Кроме того, этим способом невозможно оценить сыпучесть веществ в условиях приближенных к реальному дозированию, где допуски по массе при изготовлении таблеток составляют несколько миллиграмм. В фармацевтической промышленности оценку сыпучести лекарственных материалов в процессах изготовления таблеток проводят с помощью способа, который является вариантом вышеприведенного способа. В этих случаях сыпучесть оценивают на вибрационном устройстве для снятия характеристик сыпучих материалов ВП12А [2, с. 323324]. В отличие от вышеприведенного способа испытываемый материал массой 50 г помещается в закрытую снизу воронку с виброприводом. После 20 с тряски заслонку открывают и фиксируют время истечения материала из воронки. Сыпучесть рассчитывают по формуле:

,

где, Vc - сыпучесть, кг/с; m - масса навески сыпучего материала, кг; t - полное время опыта, с; 20 - время утряски, с. Этот способ оценки сыпучести, как и все рассмотренные способы, достаточно далек от реальных условий дозирования лекарственных материалов.

Таким образом, проведенный авторами анализ литературы показал, что в настоящее время не существует оперативного способа оценки сыпучести путем дозирования небольших количеств порошкообразных веществ с точностью до нескольких миллиграмм.

В связи с этим целью данной работы явилась разработка такого способа оценки сыпучести, с помощью которого можно было бы одновременно достаточно быстро и с большой точностью оценить погрешность дозирования вещества в условиях приближенных к реальным.

Новый способ оценки сыпучести порошкообразных лекарственных веществ

В основе разработанного способа лежит метод, так называемого, "объемного взятия навесок веществ", который достаточно распространен, например, в снаряжательной отрасли при изготовлении различных средств инициирования взрывных процессов. Он заключается в отмеривании необходимой массы снаряжаемых веществ с помощью объемных мерок, рассчитанных на определенные характеристики используемых материалов, в том числе, и на сыпучесть. Точность отмеривания небольших порций веществ составляет несколько миллиграмм и менее. Такой принцип объемного дозирования лежит в основе работы большинства дозировочных машин, включая и таблеточные.

Новый способ оценки сыпучести порошкообразных веществ и устройство для его осуществления основаны на последовательном порционном дозировании небольших порций испытуемого вещества в емкости одинакового объема и последующего их высыпания в другие приемные емкости, после чего определяется стандартное отклонение порции дозируемого вещества, так называемый, относительный "разброс навески" вещества, которое является мерой сыпучести вещества и определяется по формуле:

где, C - относительный разброс навески, %; mcр - среднее арифметическое значение массы порций дозируемого вещества, г; ?mcр - среднее арифметическое значение отклонения массы порции дозируемого вещества от его среднего значения mcр, г.

Опытным путем нами установлено, что ориентировочно сыпучесть порошкообразных веществ, которые дозируются небольшими порциями массой от 5 до 60 мг с точностью до десятых долей миллиграмма считается хорошей, если величина относительного разброса его навески будет меньше или равна 10 % (C ? 10%), удовлетворительной - от 10% до 15% (10% < C ? 15%) и плохой - более 15% (C > 15%).

Разработанный нами способ оценки сыпучести не требует использования большого количества испытуемого вещества, что особенно важно не только для испытания небольшой "лабораторной" партии лекарственных средств, но и при испытании, например, чувствиительных к внешним воздействиям взрывчатых материалов. Масса испытуемого вещества может составлять всего 0.21.0 г., а количество одновременно дозируемых порций вещества может быть достаточно большим, что значительно увеличивает точность оценки дозировки вещества в каждой порции, то есть сыпучести. Внешний вид лабораторного устройства для оценки сыпучести порошкообразных веществ приведен на рис. 1.

Таблица. Опыт №1 по оценке разброса навески аскорбиновой кислоты

Данное устройство приводится в действие с помощью электропривода.

В таблице в качестве примера приведен результат одного из трех параллельных опытов оценки разброса навески кристаллической аскорбиновой кислоты производства ООО "ЛЮМИ" (г. СанктПетербург). Размер кристаллов аскорбиновой кислоты составлял 100350 мкм. Внешний вид кристаллов приведен на рис. 2. Для обработки полученных численных данных использовалась специально разработанная компьютерная программа.

Рис. 1. Прибор для определения разброса навески порошкообразных веществ

Рис. 2. Внешний вид кристаллов аскорбиновой кислоты

Разброс навески аскорбиновой кислоты в опыте №1 составил 2.39%, в опыте №2 - 2.45%, а в опыте №3 - 2.40%. Точность дозировки вещества (величина среднего отклонения ?mср) составила 0.0007 г. во всех трех опытах.

На данный способ оценки сыпучести порошкообразных веществ подана заявка на изобретение №2013121075 от 07.05.2013 [8] и получено решение о выдаче патента от 22.09.2014 г.

Заключение

Разработанный авторами эффективный способ оценки сыпучести порошкообразных лекарственных веществ позволяет в условиях, имитирующих реальный процесс дозирования, с высокой точностью и за короткое время оценивать сыпучесть веществ, взятых в небольших количествах.

Выводы

Разработан оперативный способ оценки сыпучести порошкообразных лекарственных веществ взятых в количествах не более 1.0 г с точностью до сотых долей процента.

Литература

1. Фармацевтическая технология: технология лекарственных форм: учебник. Краснюк И.И. [и др.]. М.: Издат. центр "Академия". 2006. 592с.

2. Чуешов В.И. [и др.]. Промышленная технология лекарств. Учеб.: в 2 т. Т.2. Х.: МТККнига; Издательство НФАУ. 2002. 716с.

3. Бобылев Р.В. [и др.]. Технология лекарственных форм. Учеб.: в 2 т. Т.2. М.: Медицина. 1991. 554с.

4. Белоусов В.А., Вальтер М.Б. Основы дозирования и таблетирования лекарственных порошков. М.: Медицина. 1980. 216с.

5. Весовое дозирование зернистых материалов. Першина С.В. [и др.]. М.: Машиностроение. 2009. 260с.

6. ГОСТ 2780293. Глинозем. Метод определения угла естественного откоса. Минск: Издво стандартов. 1995. 6с.

7. ГОСТ 2513993. Пластмассы. Метод определения сыпучести. Минск: Издво стандартов. 1995. 6с.

8. Способ оценки сыпучести порошкообразных веществ и устройство для его осуществления: заявка 2013121075 Рос. Федерация: МПК 7 G01 F 13/00 / Пыжов А.М. и др.; заявитель и патентообладатель Самарский гос. техн. унт.; заявл. 07.05.2013; опубл. 20.11.2014. 1с.

Размещено на Allbest.ru