JU Medicinska kola Biha

MATURSKI RADPredmet: Industrijska proizvodnja lijekova Tema: Voda u farmaceutskoj industriji

Mentor: Uenik:avak-Durakovi Delila abi DijanaBiha, april 2014.UVODVoda je tijelo bez boje, mirisa i okusa, teno na obinoj temperature, sastavljeno od vodonika i kisika (H2O) koje moe da rastvara izvjestan broj drugih tijela. Voda je najvie koritena supstanca u farmaceutskoj industriji. Voda je sastojak gotovog proizvoda u razliitim farmaceutskim farmama (rastvara, sirovina ili startni materijal, sredstvo za ienje), a primjenu ima i u drugim razliitim aplikacijama. U veini sluajeva voda koja se primjenjuje u farmaceutskoj industriji zahtjeva vei stepen istoe od vode za pie iz gradskog vodovoda. Ukoliko se u pojedinim farmaceutskim aplikacijama koristi voda za pie tada treba da odgovara zahtjevima datim u naciolanim propisima ili u nekom od internaciolanih standarda. Da bi dobili proienu vodu za upotrebu u farmaceutkoj industriji primjenjuju se razliitih postupci. Njaee se koriste postupci filtracije, dodatka hemijskog aditiva, jonoizmjene, membranske filtracije, destilacije, izlaganja, izlaganja UV svjetlosti.

VRSTE VODE ZA FARMACEUTSKU UPOTREBURazliitim postupcima preiavanja vode za pie mogu se dobiti razliite vrste proiene vode. Obzirom da razliite aplikacije zahtjevaju razliitu istou odnosno kvalitet vode razlikujemo vie vrsta vode za upotrebu u farmaceutskoj industriji. Voda koja je sastojak parenteralnog preparata mora zadovoljiti daleko stroije zahtjeve. Razliite farmakopeje navode razliite vrste proiene vode koja se koristi za proizvodnju lijekova. Vrste vode za koje postoji zvanino priznat standard kao to je USP su obino skupe, ne samo zbog procesa preiavanja ve i zbog potrebe za ekstenzivnom validacijom i brojnim testovima.

Slika br.1 Voda za farmaceutsku upotrebu

PROIENA VODAPrema USP/NF proiena voda je voda dobijena pogodnim procesom od vode koja odgovara zahtjevima NPDWR (Nacionalni propis za vodu za pie) ili odgovara propisima za vodu za pie Evropske Unije ili Japana. Proiena voda mora odgovarati zahtjevima za jonsku i organsku hemijsku istou i biti zatiena od proliferacije mikroorganizama. Ne sadri bilo kakve dodatne supstance i ne smije se koristiti u preparatima za parenteralnu odministraciju. Prema Evropskoj farmakopeji , proiena voda je voda za izradu lijekova za koje se ne zahtjeva da budu sterilni i apirogeni, ukoliko nije drugaije propisano. Visoko proiena voda je vrsta vode koja se koristi u izradi svih ljekovitih proizvoda za koje je potrebna voda visokog biolokog kvaliteta, osim gdje se zahtjeva voda za injekcije.

Slika br.2 Shema proiavanja

KVALITET VODE ZA FARMACEUTSKU UPOTREBURazliiti parametri kvaliteta vode moraju biti zadovoljeni da bi se voda mogla koristiti u farmaceutskoj industriji. Testovi koji se moraju izvriti u cilju definisanja kvaliteta uzorka vode razlikuju se prema vrsti vode. Neki od testova su: TOC, provodljivost, mikrobioloka kontaminacija, broj estica, bakterijski endotoksini, sterilnost, kao i niz testova na razliite kontaminante mineralnog porijekla.UKUPNI ORGANSKI KARBON (Total Organic Carbon)Ukupni organski karbon/ugljik je indirektna mjera koliine organskih molekula prisutnih u farmaceutskim vodama izraena kao karbon. Organske molekule prisutne u vodi potjeu iz ulazne vode (vode za pie). One su nepoeljne u vodi jer mogu biti toksine i/ili mogu sluiti za ishranu mikroorganizama. Analitike metode za mjerenje TOC-a baziraju se na potpunoj oksidaciji organskih molekula u uzorku vode do ugljen dioksida (CO2) i mjerenju koliine CO2. Rezultat se izraava kao koncentracija ugljika.

PROVODLJIVOST VODEElektrina provodljivost u vodi je mjera protoka jona kroz vodu. Molekule vode disociraju na jone u funkciji pH i temperature. Neki gasovi, najee CO2, lako se otapaju u vodi i stvaraju jone, to utjee na provodljivost i pH. Ovi joni i rezultirajua provodljivost smatraju se svojstvenim u vodi. Na provodljivost vode utjee i mogue prisustvo stranih jona koji mogu znaajno utjecati na hemijsku istou i pogodnost upotrebe za farmaceutske svrhe.BROJ ESTICA (Particulate matter)estice ine mobilne, strane supstance, osim mjehuria gasa, koje ne mogu biti kvantificirane hemijskom analizom jer su prisutne u maloj koliini i jer su heterogenog sastava. Injekcione otopine, ukljuujui i otopine koje se sastoje od sterilnih vrstih komponenti, namijenjene za parenteralnu upotrebu moraju biti bez estica pri vizuelnoj inspekciji. Uzorak se posmatra pri zamraenoj svjetlosti ili pak mikroskopom. Ovim testom utvruje se broj estica.TEST NA BAKTERIJSKE ENDOTOKSINEDetektuje ili kvantifisira bakterijske endotoksine koji mogu biti prisutni u ili na uzorku. Postoje dva tipa tehnike za ovaj test: gel-clot tehnika (clot-gruanje) bazirana na formiranju gela;-Fotometrijska tehnika koja ukljuuje turbidimetrijsku metodu baziranu na razvoju zamuenosti nakon cijepanja endogenog supstrata i -Hromogenu metodu baziranu na razvoju boje nakon cijepanja sintetskog peptid hromogenog kompleksa.

PRIPREMA VODE U FARMACEUTSKOJ INDUSTRIJI

HEMIJSKI ADITIVIRazliitim hemijskim aditivima u sistemima za poiavanje vode postie se kontrola mikrobioloke kontaminacije (jedinjenja Cl I O3), poboljava se uklanjanje suspendiranih vrstih neistoa (flokulirajui agensi), uklanjaju karbonatna jedinjenja i jedinjenja hlora, te podeava pH. Kontrola aditiva, njihovog uklanjanja kao i uklanjanja produkata njihovih reakcija trebaju biti ugraeni u dizajn sistema i monitoring program.

JONSKI IZMJENJIVAIJonski izmjenjivai su prostorno umreeni makromolekuli koji ine osnovni skelet za koji su vezani odreeni joni (anjoni ili katjoni) koji lako disosuju i koji se mogu u pogodnim uslovima zamjeniti za neki drugi jon, koji ima vei afinitet vezivanja. Koriste se u obliku zrnaca koja su nerastvorljiva u vodi. Katjonski jonoizmjenjiva moe imati:1.Neutralni oblik - kod kojeg je pokretni jon Na+, a njegova regeneracija se vri rastvorom NaCl u viku.2.Kiseli oblik - gdje je pokretni jon H+, a regeneracija se vri primjenom HCl.Kiseli oblik katjonskog jonoizmjenjivaa moe biti: a) Jako kiseli b) Slabo kiseliAnjonski jonoizmjenjivai se primjenjuju u hidroksilnom obliku. Kroz sloj anjonskog izmjenivaa se provodi voda koja je ve proputena kroz katjonski jonoizmjenjiva. Anjonski jonoizmjenjivai mogu biti:1.Slabo bazni2.Jako bazniOmekavanje vode vri se u cilju uklanjanja jona Ca2+ i Mg2+ umjesto kojih se javljaju joni Na+. Za omekavanje vode koristi se katjonska smola, odnosno katjonski jonoizmjenjiva u neutralnom obliku.

FILTRACIJA VODEFiltracijom se postie uklanjanje krupnijih suspendovanih materija koje su prisutne u vodi. Za ovu svrhu najee se koriste multimedijski filteri (ponekad oznaeni kao granulirani filteri) gdje se voda filtrira protiui kroz sloj pijeska ili slinog materijala punjenog u vertikalnu posudu (tank, kolona), od vrha prema dnu. U manjim sistemima za proiavanje vode esto se susree tip ketrid (patrona) filtera. Ketrid je napravljen od celuloze, pamuka ili polimernih vlakana, koje zadravaju estice neistoe. U sistemima za proiavanje vode esto se susreu i filteri od aktivnog uglja. Slue za uklanjanje oksidirajuih aditiva,kao to su jedinjenja hlora I rastvorenih nisko molekulskih organskih materija pristunih u vodi.

Vrste filtracije su :1. Mikrofiltracija2. Ultrafiltracija3. Nanofiltracija4. Rezervna osmoza (RO)

Slika br.4 Filtri za proiavanje vodeDEMINERALIZACIJA VODEesto se za potrebe medicinskih, farmaceutskih, laboratorijskih, kozmetikih ili drugih tehnolokih potreba zahtijeva u hemijskom smislu apsolutno ista voda, osloboena svih rastvorenih soli. Takva voda se dobija postupkom demineralizacije. Demineralizator je ureaj koji se, u zavisnosti od kvaliteta napojne vode, sastoji od dvije ili vie serijski spojenih jonoizmjenjivakih kolona sa razliitim ispunama. Prolaskom vode kroz ovaj sistem voda se oslobaa svih rastvorenih soli. Jonoizmjenjivake mase u ovim kolonama se regeneriu rastvorima solne kiseline (HCl) i natrijum hidroksida (NaOH). Demineralizatore proizvodimo od izuzetno kvalitetnih komponenata. U standardnoj varijanti oni su dvokolonski i sastoje se od katjonske i anjonske kolone, a za dobijanje izuzetno iste demineralizovane vode moe se dodati i trea, tzv. mijeana kolona koja odstranjuje i preostale tragove elektrolita i podeava pH vrijednost na neutralnu. Jonoizmenjivake kolone su kompozitne, sa polietilenskom unutranjom kouljicom i vanjskim slojem od epoksidne smole ojaane staklenim vlaknom koji daje mehaniku vrstinu i otpornost na pritiske do 10 bara. Konstrukcija je potpuno antikorozivna i omoguava dobijanje demineralizovane vode izuzetnog kvaliteta.

Slika br.5 Vrste demineralizatora

DESTILACIJA VODEDestilacija je proces koji ukljuuje isparavanje vode i potom kondenzaciju nastale pare. Veina rastvorenih oneienja ne isparava na temperaturi kljuanja vode, tako da ne prelaze u paru i struju kondenzata. U praksi, neisparljive neistoe mogu biti preneene u destilat ukoliko se pogodna prepreka ne postavi na destilator. Da bi se smanjio utroak energije, koji je kod destilacije veliki, destilacija se obino provodi u destilatorima dizajniranim tako da se veina energije potroena na isparavanje vode obnavlja. Iako skupa, destilacija omoguava uklanjanje skoro svih organskih i neorganskih neistoa i postie vrlo visoki kvalitet vode. Destilacija je i najsigurniji nain izbjegavanja mikrobioloke kontaminacije i kontaminacije endotoksinima. Zbog toga destilacija ostaje dominantan metod proizvodnje vode za injekcije. Voda koja ulazi u destilator esto je predtretirana sa RO ili drugim metodama radi reduciranja stvaranje kamenca i radi poboljanja kvaliteta destilata. Jedinice za destilaciju mogu biti razliito dizajnirane: destilacija sa single efektom, multiple efektom i komprimiranjem pare. Dvije zadnje vrste se obino koriste u veim sistemima zbog njihovog kapaciteta i efikasnosti. Problemi koji se susreu kod destilacije su vezani za prenoenje neistoa, prelijevanje evaporatora, stajanje vode, dizajn zaptivaa za pumpe i kompresore i variranje provodljivosti na poetku i tokom rada.

Slika br.6 Destilacija

DESTILATORIVrste destilatora su:1. Destilator tipa peurke2. Trostepeni kolonski destilator3. Termokompresioni destilator

DESTILATOR TIPA PEURKEU jednoj vertikali se nalaze ispariva, kondenzator i rezervoar destilovane vode. Destilator tipa peurke zauzima malo mjesta. Svi dijelovi koji dolaze u kontakt sa vodom su izraeni od nehrajueg elika. Voda koja ulazi u kondenzator hladi pare iz isparivaa, zagrijava se i dolazi u odvaja preko kojeg ide u ispariva.U isparivau se dogrijava parnim grijeem, isparava, kondenzuje se i prihvata u rezervoar, odakle se odvodi za dalju upotrebu.

Slika br.7 Destilator tipa peurke

TROSTEPENI KOLONSKI DESTILATORKolona je podijeljena na tri dijela u kojima se nalaze isparivai. Najnii ispariva se grije tehnolokom parom, dok se srednji grije drugostepenom parom, a gornji treestepenom parom. Na ovaj nain je maksimalno iskoritenje latentne toplote vode. Na svim nivoima se nalaze manometri kojima se kontrolie eljeni radni pritisak.

Slika br.8 Trostepeni kolonski destilatori

TERMOKOMPRESIONI DESTILATORTermokompresioni destilacioni ureaj se koristi za dobijanje destilovane i redestilovane vode. Para temperatupe 105C se preko odmagljivaa usisava u kompresor koji komprimuje, tako da je njena temperature 120C. Zatim ulazi u system cijevi gdje se hladi vodom i kondenzuje. Kondenzat prolazi kroz izmjenjiva toplote, pri emu razmjenjuje toplotu sa vodom koja napaja hladnjak tj. vri njeno predgrijavanje.

Slika br.9 Termokompresioni destilacioni ureaj

ZAKLJUAKVoda je tijelo bez boje, mirisa i okusa, teno na obinoj temperature, sastavljeno od vodonika i kisika (H2O) koje moe da rastvara izvjestan broj drugih tijela. Vrste vode za koje postoji zvanino priznat standard kao to je USP su obino skupe, ne samo zbog procesa preiavanja ve i zbog potrebe za ekstenzivnom validacijom i brojnim testovima. Razliiti parametri kvaliteta vode moraju biti zadovoljeni da bi se voda mogla koristiti u farmaceutskoj industriji. Testovi koji se moraju izvriti u cilju definisanja kvaliteta uzorka vode razlikuju se prema vrsti vode. Neki od testova su: TOC, provodljivost, mikrobioloka kontaminacija, broj estica, bakterijski endotoksini, sterilnost, kao i niz testova na razliite kontaminante mineralnog porijekla. esto se za potrebe medicinskih, farmaceutskih, laboratorijskih, kozmetikih ili drugih tehnolokih potreba zahtijeva u hemijskom smislu apsolutno ista voda, osloboena svih rastvorenih soli. Takva voda se dobija postupkom demineralizacije, destilacije i filtracije.

LITERATURA

SADRAJ

MATURSKI RAD1UVOD1VRSTE VODE ZA FARMACEUTSKU UPOTREBU3PROIENA VODA4KVALITET VODE ZA FARMACEUTSKU UPOTREBU5UKUPNI ORGANSKI KARBON (Total Organic Carbon)5PROVODLJIVOST VODE6BROJ ESTICA (Particulate matter)6TEST NA BAKTERIJSKE ENDOTOKSINE6PRIPREMA VODE U FARMACEUTSKOJ INDUSTRIJI7HEMIJSKI ADITIVI7JONSKI IZMJENJIVAI7FILTRACIJA VODE8DEMINERALIZACIJA VODE10DESTILACIJA VODE11DESTILATORI12DESTILATOR TIPA PEURKE12TROSTEPENI KOLONSKI DESTILATOR13TERMOKOMPRESIONI DESTILATOR14ZAKLJUAK15LITERATURA16SADRAJ17

17