Медицинское стекло. Основные показатели качества
Медицинское стекло получают в результате охлаждения расплавленной смеси силикатов, оксидов металлов, солей и представляет собой твердый раствор.
Из-за того, что медицинское стекло изготавливают из кварцевого стекла, состоящего на 95—98 % из кремния диоксида, оно обладает очень высокой термической и химической устойчивостью. Изготовление и запайка ампул затруднительна из такого стекла из-за чрезвычайно высокой температуры плавления (1550—1800 °С).
В состав стекла для понижения температуры плавления добавляются специальные модификаторы (калия и натрия оксиды). Введение данных веществ может настолько уменьшить химическую устойчивость, что возможно получение жидкого или раст-воримого стекла (калия или натрия силикатов).
Бытовое стекло получают при сплавлении кварцевого песка, известняка, натрия карбоната (сульфата). Из-за низкой термической и химической стойкости применение такого стекла ограничено изготовлением посуды, бутылок, оконных стекол.
Повысить химическую стойкость возможно введением в состав стекла алюминия и бора оксидов. При этом получают новый состав алюмоборосиликатного стекла, в составе которого имеются сложнодиссоциирующие комплексы. Термическая устойчивость повышается благодаря добавлению в раствор магния оксидов. Вариабельность содержания алюминия, бора и магния оксидов позволяет повысить также ударную прочность стекла, снизив его хрупкость.
Основным сырьем для производства стекла являются:
-
кварцевый песок;
-
нефелин;
-
магнезит (магния карбонат);
-
доломит (магния и кальция карбонат);
-
натрия тетраборат;
-
кислота борная;
-
известняк (кальция карбонат);
-
поташ (калия карбонат);
-
сода кальцинированная (натрия карбонат);
-
натрия сульфат.
При изменении соотношения и концентрации компонентов в составе возможно получения стекла с заданными свойствами.
Требования к стеклу для ампул:
-
термическая устойчивость (способность не разрушаться при резких колебаниях температуры);
-
химическая устойчивость (возможность обеспечения сохранности лекарственных растворов);
-
механическая прочность (для противостояния нагрузке в процессе производства, транспортировке, хранении);
-
необходимая хрупкость (для легкого вскрытия капилляра ампулы;
-
прозрачность (для оптического и визуального контроля раствора на отсутствие механических включений);
-
легкоплавкость (для запайки ампул, заполненных раствором, при сравнительно низкой температуре);
-
бесцветность (для обнаружения изменения цвета раствора).
Марки медицинского стекла различного назначения:
-
НС-3 — нейтральное стекло для изготовления ампул и флаконов для растворов веществ, подвергающихся гидролизу, окислению и подобным изменениям (растворы солей алкалоидов);
-
НС-1 — нейтральное стекло для изготовления ампул для растворов веществ, менее чувствительных к щелочам (растворов кальция хлорида, магния сульфата);
-
СНС-1 — светозащитное нейтральное стекло для производства ампул с растворами светочувствительных веществ;
-
АБ-1 — ампульное безборное, щелочное стекло для ампули-рования устойчивых веществ в масляных растворах;
-
ХТ-1 — химически и термически стойкое стекло для производства шприцев, бутылок для хранения крови, инфузионных и трансфузионных препаратов;
-
МТО — медицинское тарное обесцвеченное стекло для флаконов, банок и предметов ухода за больными;
-
ОС и ОС-1 — оранжевое тарное стекло для флаконов и банок;
-
НС-2 и НС-2А — нейтральное стекло для изготовления флаконов для крови, трансфузионных и инфузионных препаратов.
В зависимости от марки стекла и значения рН раствора во время стерилизации и хранения на поверхности стекла (в местах контакта с раствором) может происходить выщелачивание или растворение. Выщелачивание — процесс выхода из стекла оксидов щелочных и щелочно-земельных металлов с образованием на поверхности стекла защитной кремнеземной пленки, препятствующей продолжению процесса.
Растворением называется постепенный переход в раствор всех имеющихся компонентов стекла.
В нейтральных и кислотных растворах при взаимодействии с водой и кислотами щелочные ионы калия и натрия переходят в раствор, вызывая изменение значений рН, при этом на поверхности стекла образуется защитная пленка кислоты кремниевой.
И чем дольше время взаимодействия, тем больше толщина этой пленки. Это происходит за счет малой степени диссоциации и из-за слабой реакционной способности кислоты кремниевой.
В растворах с показателями рН со значением рН 3,0 из-за того, что щелочность нейтрализуется дополнительной диссоциацией кислоты, реакция среды практически не меняется.
Наибольший сдвиг происходит в ампулах с растворами, имеющими значение рН 5,0, так как при этой величине самая высокая степень диссоциации кислот.
Растворение щелочных и кислотных компонентов стекла происходит в щелочных растворах. При разрыве связи Si—O—Si образуются натрия и калия силикаты, растворяющие поверхностный слой на большую величину.
При этом на поверхности идет образование низкорастворимых солей магния и кальция (силикатов). Но формирования сплошной прочной пленки не происходит, потому что концентрация данных соединений недостаточна для этого. Она отслаивается при хранении в ампулах из стекла с недостаточной химической устойчивостью, образуя механические включения.
Учитывается и удельная поверхность контакта раствора со стеклом.
Эти данные свидетельствуют о том, что удельная поверхность контакта раствора со стеклом в мелкоемких ампулах больше, и абсолютно очевидно, что их химическая стойкость должна быть выше.
Итак, из всего вышесказанного можно сделать вывод о параметрах и условиях сохранности ампулированных растворов, как то:
-
исходное значение рН раствора;
-
марка стекла;
-
время контакта раствора со стеклом;
-
температура стерилизации;
-
температура хранения;
-
удельная поверхность контакта раствора со стеклом.
Основные показатели качества стекла для ампул и флаконов:
-
химическая устойчивость (водостойкость, щелочестойкость);
-
термическая устойчивость;
-
светозащитные свойства.
