Oczywiste jest coraz większe zapotrzebowanie na produkty lecznicze, które muszą być przechowywane w niskich temperaturach. Niektóre wymagają warunków nawet poniżej -80^◦C, a rozmrażane są bezpośrednio przed użyciem – inaczej stają się bezużyteczne. Nie tylko nieodpowiednia temperatura, ale także materiał opakowania podstawowego może wpływać destruktywnie na produkt leczniczy. Utrata integralności zamknięcia pojemnika lub pęknięcie fiolki skutkujące utratą sterylności to tylko przykładowe, negatywne skutki. Jasnym celem rygorystycznych warunków jest zagwarantowanie wysokiej jakości wyrobów.

Jaki pojemnik do zamrażania leków będzie najlepszy?

Przechowywanie leków biologicznych w stanie zamrożenia lub niskich temperaturach wiąże się ze szczególnymi wyzwaniami. Pojemnik odgrywa tu fundamentalną rolę. Musi spełniać określone kryteria, w tym m.in.:

* brak substancji ekstrahowalnych,

* wysoką trwałość,

* możliwość sterylizacji,

* łatwość napełniania i opróżniania,

* szczelność.

Równie ważne jest zachowanie samego wyrobu umieszczonego w pojemniku i poddanego procesowi zamrożenia. Nie można dopuścić do zmian w strukturze chemicznej leku. To samo dotyczy substancji pomocniczych, takich jak np. mannitol. Dodatkowa ekspansja objętości związana z krystalizacją substancji pomocniczej prowadzi do naprężania fiolek i potencjalnego powstania pęknięć lub rozbicia opakowania. Należy pamiętać, że zamrożony produkt może podlegać wielokrotnym wahaniom temperatury podczas napełniania, etykietowania, wysyłki, transportu i użytkowania. Związane z tym powtarzające się cykle rozszerzania i kurczenia formulacji oraz materiału fiolki mogą potencjalnie prowadzić do zmian właściwości jej powierzchni.

Podstawowym rodzajem opakowania do przechowywania w niskich temperaturach i zamrażania leków są fiolki wykonane ze szkła borokrzemowego. Dzięki specjalnemu składowi, z cząsteczkami boru dodanymi zamiast tlenków alkalicznych, ten rodzaj szkła jest chemicznie obojętny i wysoce odporny. Pojemniki ze szkła borokrzemowego składają się głównie z dwutlenku krzemu (ok. 81%) i tlenku boru (ok. 13%), z niskim poziomem tlenków nietworzących sieci, takich jak tlenki sodu i glinu. Jest to szkło odporne chemicznie o niskim współczynniku rozszerzalności cieplnej (oznacza to, że jest wytrzymałe na gwałtowne zmiany temperatury). Co ważne, można je sterylizować zarówno przed, jak i po procesie napełniania. W nielicznych przypadkach szkło borokrzemowe pęka, koroduje i ulega rozwarstwieniu, co może potencjalnie zaszkodzić jakości, bezpieczeństwu i skuteczności leku.

Jaki jest alternatywny wybór?

Fiolki ze szkła borokrzemowego są jednymi z najczęściej stosowanych w przemyśle farmaceutycznym. Ograniczenia sprawiają jednak, że nie zawsze są one odpowiednie. Istnieją alternatywne opcje dostępne na rynku, które przybliżymy poniżej. 

Fiolki glinokrzemowe

Pod kątem właściwości szkło glinokrzemowe jest bardzo podobne do borokrzemowego. Podstawową różnicą jest większa wytrzymałość mechaniczna na stłuczenia i pęknięcia. Odporność na uszkodzenia jest istotna, biorąc pod uwagę trudne warunki podczas przetwarzania farmaceutycznego, transportu czy cykli zamrażania i rozmrażania. Ponadto fiolki wykonane z glinokrzemianu są neutralne chemiczne. Minimalizują interakcję między fiolką a jej zawartością.

Fiolki polimerowe

Kolejnym rodzajem opakowań wykorzystywanych w farmacji są fiolki polimerowe. Odznaczają się zwiększoną odpornością na stłuczenia w porównaniu do szklanych odpowiedników oraz są kompatybilne w szerokim zakresie pH (od 2 do 12). Do ich wytwarzania zwykle stosowane są polimery, takie jak cykliczny polimer olefinowy (COP) i cykliczny kopolimer olefinowy (COC). Niewątpliwą zaletą jest przezroczystość przypominająca szkło. Charakteryzują się około dziesięciokrotnie większym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej w porównaniu ze szkłem, dlatego skuteczniej utrzymują integralność zamknięcia pojemnika w temperaturach poniżej zera. Fiolki polimerowe nie są jednak pozbawione wad. Jedną z nich jest znaczna przepuszczalność dla tlenu i innych małych cząsteczek, w tym dwutlenku węgla. Zapobiec temu mają dedykowane powłoki i systemy wielowarstwowe.

Fiolki powlekane

Aby przeciwdziałać określonym przeciwnościom, którymi charakteryzują się zarówno fiolki borokrzemowe, jak i polimerowe, wprowadzono rozwiązania hybrydowe. Zwykle podstawowy pojemnik jest formowany z polimeru olefinowego o jakości medycznej. Polimer służy jako podstawa do osadzania powłoki o właściwościach szkła borokrzemowego. Każda warstwa osadzana jest w określonej sekwencji. Struktura molekularna i architektura poszczególnych warstewek jest tak zaprojektowana, aby blokować migrację zanieczyszczeń pochodzących z pojemnika lub ze środowiska do formulacji leku. Cały system barierowy jest przytwierdzony do szkieletu polimeru za pomocą silnych wiązań kowalencyjnych, które pozostają nienaruszone po ekstremalnych naprężeniach chemicznych, termicznych i mechanicznych.