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:

1. кварцевый песок;
   
   
2. нефелин;
   
   
3. магнезит (магния карбонат);
   
   
4. доломит (магния и кальция карбонат);
   
   
5. натрия тетраборат;
   
   
6. кислота борная;
   
   
7. известняк (кальция карбонат);
   
   
8. поташ (калия карбонат);
   
   
9. сода кальцинированная (натрия карбонат);
   
   
10. натрия сульфат.
    

При изменении соотношения и концентрации компонентов в составе возможно получения стекла с заданными свойствами.

Требования к стеклу для ампул:

1. термическая устойчивость (способность не разрушаться при резких колебаниях температуры);
   
   
2. химическая устойчивость (возможность обеспечения сохранности лекарственных растворов);
   
   
3. механическая прочность (для противостояния нагрузке в процессе производства, транспортировке, хранении);
   
   
4. необходимая хрупкость (для легкого вскрытия капилляра ампулы;
   
   
5. прозрачность (для оптического и визуального контроля раствора на отсутствие механических включений);
   
   
6. легкоплавкость (для запайки ампул, заполненных раствором, при сравнительно низкой температуре);
   
   
7. бесцветность (для обнаружения изменения цвета раствора).
   

Марки медицинского стекла различного назначения:

1. НС-3 — нейтральное стекло для изготовления ампул и флаконов для растворов веществ, подвергающихся гидролизу, окислению и подобным изменениям (растворы солей алкалоидов);
   
   
2. НС-1 — нейтральное стекло для изготовления ампул для растворов веществ, менее чувствительных к щелочам (растворов кальция хлорида, магния сульфата);
   
   
3. СНС-1 — светозащитное нейтральное стекло для производства ампул с растворами светочувствительных веществ;
   
   
4. АБ-1 — ампульное безборное, щелочное стекло для ампули-рования устойчивых веществ в масляных растворах;
   
   
5. ХТ-1 — химически и термически стойкое стекло для производства шприцев, бутылок для хранения крови, инфузионных и трансфузионных препаратов;
   
   
6. МТО — медицинское тарное обесцвеченное стекло для флаконов, банок и предметов ухода за больными;
   
   
7. ОС и ОС-1 — оранжевое тарное стекло для флаконов и банок;
   
   
8. 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:

1. исходное значение рН раствора;
   
   
2. марка стекла;
   
   
3. время контакта раствора со стеклом;
   
   
4. температура стерилизации;
   
   
5. температура хранения;
   
   
6. удельная поверхность контакта раствора со стеклом.
   

Основные показатели качества стекла для ампул и флаконов:

1. химическая устойчивость (водостойкость, щелочестойкость);
   
   
2. термическая устойчивость;
   
   
3. светозащитные свойства.