Курсовая работа: Аэрозоли
Например, характер распыления при 20 0 С в зависимости от количества пропеллента (фреон-12 или смесь фреонов 11 и 12) в жидкой фазе при одной и той же конструкции клапана имеет следующие особенности:
- при содержании пропеллента в аэрозольной упаковке до 30% (от массы) выдача продукта из упаковки осуществляется в виде струи, что используется только в редких специальных случаях;
- при содержании пропеллента от 30 до 50 вес.% получается грубое распыление, которое почти не применяется;
- составы, содержащие от 50 до 60 вес.% пропеллента, употребляются для распыления жидкостей, предназначенных для нанесения на поверхности;
- составы, содержащие от 70 до 90 вес. % пропеллента, используются для распыления жидкостей с целью образования облака из мельчайших капель, которое способно довольно долго удерживаться в воздухе.
Внутреннее давление в упаковке не влияет непосредственно на размер частиц, так как оно определяется не количеством сжиженного газа в баллоне, а давлением его насыщенного пара, которое остается постоянным, пока не будет израсходована последняя капля пропеллента. От внутреннего давления зависит в некоторой степени конус распыления и режим расхода содержимого.
Температура окружающей среды влияет на распыление следующим образом. Во-первых, давление насыщенного пара пропеллента находится в прямой зависимости от температуры, т. е. при понижении температуры – понижается, при повышении — повышается. Во-вторых, растворители улетучиваются быстрее при повышенных температурах, чем при низких. В-третьих, если используются вещества, вязкость которых сильно колеблется с изменением температуры, тогда и размеры образующихся частиц также будут зависеть от изменений температуры. Иногда при повышении температуры содержимое баллона расслаивается. Это явление исчезает при повышении температуры.
Летучесть растворителей также влияет на размеры частиц. Чем более легколетучи растворители, тем дисперсность распыления выше, и наоборот. Конструкция используемых клапанов также определяет дисперсность струи.
Если продукт и пропеллент несовместимы, то в качестве пропеллентов в таких системах применяются сжиженные пропан, бутан, изобутан и другие парафиновые углеводороды. Водный раствор и жидкий пропеллент образуют две отдельные жидкие фазы, где вода образует нижний слой, а парафиновые углеводороды (плотностью 0,5 – 0,6) – верхний слой. Пары пропеллентов образуют газовую фазу.
Такие аэрозольные упаковки перед употреблением не разрешается взбалтывать, т.к. жидкий пропеллент здесь служит только для снабжения парами газовой фазы. Последняя обеспечивает соответствующее давление в упаковке. В отличие от предыдущего случая, здесь характер распыления зависит от внутреннего давления. Пропеллент, не совмещенный с водным раствором, в самом процессе дробления жидкости в воздухе не участвует. Для этой цели применяются специальные конструкции распылительных головок, которые механически дробят струю на мелкие частицы. Характер распыления зависит от силы подачи продукта в головку.
Сжатые газы, используемые для распыления растворов, не обеспечивают выдачу продукта из аэрозольных упаковок, так как по мере работы такой упаковки давление в ней падает и может сравняться с атмосферным раньше, чем весь продукт будет использован. Сжатые газы нерастворимы в воде или растворяются в ней очень мало. Если газ в какой-то степени растворяется в воде, то осуществляется полная выдача продукта из упаковки. Азот, который практически не растворяется в воде, не выдает из аэрозольной упаковки до 10% состава, а закись азота и углекислый газ, которые в небольших количествах растворимы в воде, обеспечивают полную выдачу продукта.
При использовании сжатых газов следует опасаться утечки пропеллента, так как даже незначительная утечка пропеллента может привести к неполной выдаче продукта. При распылении аерозолей с помощью сжатых газов в упаковке имеется только одна жидкая фаза, и перед употреблением не требуется предварительно взбалтывать баллон.
Жидкости, которые при выдаче из упаковки образуют пену, являются водными растворами активного вещества и пенообразователя. Так как пропеллент в этом случае не должен совмещаться с раствором, в подобных составах употребляют фреоны, а также парафиновые углеводороды. Они образуют в данном случае эмульсии, в которых дисперсионной средой является водный раствор, а дисперсной фазой — фреон. Количество пропеллента не превышает 20 вес. %. При хранении эмульсия может расслаиваться, поэтому перед употреблением необходимо аэрозольную упаковку взбалтывать. После попадания эмульсии в воздух, фреон начинает испаряться и пузырьки газа, находящиеся в жидком продукте, постепенно увеличиваясь в объеме, образуют пену, т. е. сравнительно грубую, высококонцентрированную дисперсию паров пропеллента в жидком продукте.
Структура пены зависит, во-первых, от состава, свойств и соотношений растворенных в воде веществ, во-вторых, от соотношения водного раствора и пропеллента и, в-третьих, от давления насыщенных паров последнего. При одинаковом количестве пропеллентов наиболее жесткая упругая пена получается там, где выше всего давление паров.
Пены могут быть устойчивые и неустойчивые. Для получения устойчивых пен применяют стабилизаторы. Прочность и продолжительность существования пены зависит от природы и количества присутствующего пенообразователя, концентрирующегося в результате адсорбции на межфазной поверхности. К типичным пенообразователям для водных пен принадлежат поверхностно-активные вещества, синтезированные на основе спиртов и жирных кислот, а также мыла и мылоподобные вещества, белки и т. д. Для стабилизации пен употребляются различные стабилизаторы. Со временем пленки жидкости между пузырьками пены утончаются вследствие стекания жидкости, пузырьки лопаются, пары пропеллента улетучиваются, и вместо пены остается одна жидкая фаза — раствор пенообразователя в воде.
Выдача продукта в виде пены из аэрозольной упаковки осуществляется при помощи специальных распылительных головок.
Пасты при выдаче из аэрозольных упаковок приобретают форму различных конфигураций в зависимости от конструкции сопла распылительной головки. В качество пропеллента здесь применяют сжатые газы, например, азот, закись азота, углекислый газ и т. д.
Растворимость этих газов в пастах незначительна, сжатые газы служат только для выдачи паст из упаковки, при этом с продуктом не происходит никаких превращений, и в упаковке имеется двухфазная система.
6. Применение аэрозолей в медицине
6.1 Аэрозоли как лекарственная форма
Аэрозоли, как лекарственная форма, являются системой, в которой лекарственные и вспомогательные вещества находятся под давлением пропеллента в аэрозольном баллоне, герметически закрытом клапаном. При этом аэрозоли представляют собой двухфазные (газ и жидкость) или трехфазные (газ, жидкость и твердое вещество или жидкость) системы, в которых лекарственные и вспомогательные вещества могут находиться в растворенном, эмульгированном состоянии или в виде суспензии.
Препараты из аэрозольной упаковки получают в виде диспергированных в газовой среде жидких и твердых частиц, пен и пленок. Они предназначаются для ингаляций, нанесения на кожный покров, введения в полости тела.
Аэрозольная лекарственная форма имеет ряд преимуществ перед другими лекарственными формами (мазями, кремами, растворами, настойками), вследствие следующего:
- благодаря высокой дисперсности аэрозольных частиц достигается быстрое и глубокое проникновение в ткани, полости, складки; при этом в значительной степени повышается фармакологическая активность препарата;
- при вдыхании аэрозоля препарат не претерпевает тех изменений, которые имеют место при приеме внутрь, т. е. отсутствуют факторы воздействия на препарат желудочного и кишечного сока с их активными ферментами, барьер печени, потери лекарственного соединения;
- обеспечивается микробная чистота лекарственных препаратов в процессе всего времени использования;
- лекарственные вещества защищены от вредного воздействия окружающей среды;
- аэрозольная упаковка обеспечивает выход определенной дозы лекарственного препарата;
- аэрозоли имеют также ряд преимуществ перед инъекцией лекарств подкожно, внутримышечно и внутривенно; прежде всего отсутствует фактор боли;