Аэрозоли. Классификация, технология, применение.

Введение
В настоящее время под аэрозолем принято понимать дисперсную систему с газообразной средой и с твердой или жидкой дисперсной фазой.
Иными словами, это взвесь твёрдых или жидких частиц в воздухе или каком-либо другом газе или смеси газов.
Даже самый чистый атмосферный воздух всегда включает в себя не менее ста взвешенных частиц в 1 куб см., то есть это - аэрозоль. Общество находится в аэрозольном веществе, вдыхает его и своей деятельности формирует частицы аэрозоли. Итак, аэрозоль - это привычная среда обитания человека. Можно привести множество примеров как естественных аэрозолей, так и антропогенных, т.е. возникающих вследствие деятельности человека. Это и облака в небе, туманы, пыль над дорогой, облака вулканических извержений, смог в городах, дым от пожаров и даже самый чистый горный воздух.
Итак, сами аэрозоли – явление природы, и человечество было окружено аэрозолями с самого момента своего появления. Окружающий человека «океан» аэрозолей – естественная среда его обитания, поэтому он в достаточной мере к ней приспособился.
Целью данной работы является рассмотрение аэрозолей, их классификации, технологий и применения.
Задачи:
1) Рассмотрение сущности аэрозолей;
2) Описание истории появления аэрозолей;
3) Характеристика видов аэрозолей, устройства аэрозольной упаковки;
4) Изучение пропеллентов, которые используются для создания препаратов в аэрозольной упаковке;
5) Анализ технологий изготовления аэрозольных баллонов.



Глава 1 Сущность аэрозолей
1.1 Определение и история появления аэрозолей. Преимущества и недостатки аэрозольной лекарственной формы
Аэрозоли представляют собой мельчайшие капельки жидкости или твердые частицы, которые взвешены в газообразной среде.
Первым применением аэрозолей считается конец XVII в. Тогда химик из России М. С. Цвет (1872-1919) применял в работе свое приспособление для создания струи аэрозольной природы .
Первые патенты на устройства для создания аэрозоля выдаются в Норвегии и Америке. В то время авторами было предложено применение хлорметила и хлорэтила в упаковках из металла и стекла. В 1933-1934 гг. в Америке выдаются патенты на использование галоидных углеводородов в огнетушителях.
Отдельно взятая аэрозольная частица определяется своими размером, формой, структурой, химическим составом и агрегатным состоянием вещества, из которого она состоит. Аэрозоли состоят из большого числа частиц, следовательно, для их описания важно обладать информацией о содержании частиц в единице объема воздуха или газа. Но этим свойства аэрозолей не исчерпываются, поскольку они определяются не только самими частицами, но и давлением и температурой воздуха или другого газа, скоростью течения, наличием турбулентностей и т.д. Поэтому основными характеристиками аэрозолей, достаточно определяющими их свойства, принято считать именно размер частиц и их концентрацию.
Размеры частиц, изучаемых в физике аэрозолей, лежат в интервале, охватывающем четыре порядка величины: 10-2 – 102 мкм.
Это связано с тем, что нижняя граница этого интервала лежит в области перехода от молекулы к частице, а частицы больше ста мкм не могут продолжительное время оставаться во взвешенном состоянии. Для наглядности стоит привести несколько примеров.
Например, диаметр частиц табачного дыма составляет 0,25 мкм, а цветочная пыльца на два порядка крупнее – 15–20 мкм. Часто наблюдаемый нами атмосферный туман содержит частицы размером 2–50 мкм, а размер частиц, распыляемых из аэрозольного баллончика, – лежит в интервале от 1 до 100 мкм.
На сегодня во всех производственных сферах применяется принцип аэрозольной упаковки с целью распыления жидкостей, порошков, пен, паст, кремов.
Широкая популярность использования аэрозолей в фармацевтической промышленности и в практике медицины связана, прежде всего, с вопросом экономичности аэрозолей.
Дисперсионные аэрозоли создаются при измельчении веществ твердого и жидкого состояния.
Конденсационные аэрозоли создаются при конденсации насыщенных паров, в результате реакций газа. Частицы дисперсии, как правило, грубее, чем частицы при конденсации и характеризуются большим уровнем полидисперсности и обладают неправильной формой.
Конденсационные аэрозоли, напротив, имеют правильную шарообразную форму. При рассмотрении процессов пылеулавливания и химической очистки газов наиболее предпочтительной является классификация аэрозолей по размеру частиц. В зависимости от размера, аэрозоли делятся на пыли, дымы и туманы.
Пыль–это дисперсионный аэрозоль, состоящий из газообразной или воздушной дисперсионной среды и твердой дисперсной фазы, представляющей собой частицы макроскопического размера, которым присуща способность находиться во взвешенном состоянии достаточно продолжительный временной промежуток.
В зависимости от размера частиц все пыли классифицируются на грубую пыль с размером частиц более 50 мкм и мелко- или тонкодисперсную – размер частиц менее 5 мкм. Туманы – это конденсационный аэрозоль, состоящий как из конденсационных, так и дисперсионных жидких частиц (брызг, капель) размером от 0,3 до 5 мкм.
Дым – это дисперсионный аэрозоль, преимущественно состоящий из твердой дисперсной фазы (размер частиц от 0,1 до 5 мкм) либо включающий твердые и жидкие частицы.
На практике часто приходится встречаться с аэрозолями, которые содержат в себе частицы как дисперсионного, так и конденсационного происхождения обычно ультрамикроскопического размера. Выбор аппарата, который бы обеспечивал эффективное улавливание взвешенных в газе аэрозолей, производится на основе подробного анализа физико-химических свойств исходной, уловленной либо вынесенной пыли.
К основным достоинствам аэрозольной формы лекарств относят:
1) Удобство использования такой формой. Применение аэрозолей является гигиеничным и эстетичным действием.
2) Обеспечение точной дозировки лекарства при применении аэрозольного устройства.
3) Наступление быстрого эффекта при сравнительно небольших затратах лекарственных веществ.
4) Аэрозольный баллон всегда закрыт герметично. Это исключает загрязнение лекарственного препарата извне.
5) Аэрозольная форма обеспечивает защиту препарата от высыхания, светового воздействия и влияния воды.
6) На протяжении всего срока годности аэрозоли сохраняют свою стерильность.
7) При огромном числе манипуляция уменьшается число персонала, необходимого для работы.
Но у аэрозольной формы есть свои недостатки:
1) Относительно высокая стоимость.
2) Баллон может взорваться, если окажется под воздействием высокой температуры или удара.
3) Загрязнение воздуха помещения лекарствами и пропеллентами при манипуляциях.
1.2 Виды аэрозолей. Устройство аэрозольной упаковки
Лекарственные формы аэрозолей дифференцируются на фармацевтические и медицинские.
Фармацевтические аэрозоли представляют собой готовую форму лекарства, которая включает в себя баллон, клапанно-распылительную систему и содержимое разной консистенции, которое способно при помощи пропеллента выводиться из баллона.
Аэрозоль включает в себя лекарственные, вспомогательные вещества и один или несколько пропеллентов.

Аэрозоли дифференцируют по размерам частиц на высоко-, средне- и низкодисперсные. Чем меньше аэрозольные частицы, тем большее время они остаются в потоке вдыхаемого воздуха, тем глубже проникают в дыхательные пути. Частицы диаметром 5-10 мкм, как правило, остаются в ротовой полости, глотке и гортани (А), 3-5 мкм в трахее и бронхах (В), 1-3 мкм - в бронхиолах и альвеолах (С) (рисунок 2).
при помощи аэрозолей с разными размерами частиц
Медицинские аэрозоли представляют собой аэрозоли одного или нескольких лекарственных препаратов в виде твердых или жидких частиц, которые получены при помощи специальных стационарных установок и предназначенные, в основном, для ингаляций.
Баллоны и клапанно-распылительные устройства.
Чтобы перевести лекарственное вещество в аэрозольную форму, применяются упаковки, которые функционируют под давлением – так называемые баллоны.
Схема устройства аэрозольной упаковки приведена на рисунке 3. Упаковка включает в себя баллон 1, клапан 3 и содержимого в виде раствора, суспензию или эмульсию лекарственного препарата 5 и пропеллент 7, герметически закрытого клапан с распылительной головкой.
Подача содержимого из баллона производится по сифонной трубке 4 к отверстию штока клапана с помощью пропеллента.