Микрофильтрационные полиамидные мембраны и фильтрующие элементы на их основе в процессах осветления и стерилизации жидких лекарственных форм

Среди методов мембранного разделения особое место принадлежит микрофильтрации (МФ), которая применяется для разделения систем жидкость (газ) - твердые частицы через микропористый материал, например, мембранный фильтр, с целью получения фильтрата, очищенного от коллоидных или взвешенных микрочастиц размером 0,05-10 мкм, а также микроорганизмов.

В биофармацевтической промышленности мембранная микрофильтрация является неотъемлемым этапом промышленных технологий переработки на стадиях осветления и стерилизации жидких лекарственных форм. Выбор мембранного фильтрования в качестве предпочтительного метода разделения определен высокими требованиями к чистоте и безопасности лекарственных препаратов.

Мембранные микрофильтры широко применяют для получения стерильной воды, для приготовления офтальмологических растворов и диагностических реагентов, инфузионных растворов и инъекционных форм, антибиотиков, культуральных сред, препаратов крови, биологических жидкостей.

Известно, что одну из лидирующих позиций в производстве мембран для МФ занимают полиамиды, что обусловлено комплексом присущих им свойств - термостабильностью, стойкостью к действию многих растворителей, природной гидрофильностью, предельно малым содержанием экстрагируемых веществ.

ООО НПП «Технофильтр» (г. Владимир) более 15 лет занимается разработкой и изготовлением микрофильтрационных полиамидных мембран на основе капрона (Nylon-6).

Мембраны микропористые капроновые (ММК) представляют собой пористые пленки белого цвета, изготовленные по собственной запатентованной технологии мокрым способом формования с широким диапазоном размеров пор (от 0,1 до 3 мкм). Мембраны ММК изготавливаются из алифатических полиамидов (полиамид-6 и полиамид 66). Структура полиамидных мембран имеет крупноячеистое строение, причем стенками ячеек являются тонкие микропористые перегородки. Такое строение предопределяет непрерывность полимерного каркаса мембран и обеспечивает прочность и эластичность в сухом и смоченном виде, что само по себе свидетельствует об удобстве и простоте в работе с данными мембранами. ММК не теряют своей прочности и эластичности при многократных сгибаниях. Это свойство с успехом используется при изготовлении гофрированных патронных фильтрующих элементов с сохранением целостности материала.

Мембраны ММК устойчивы к механическим, химическим и термическим нагрузкам, биологически инертны. Благодаря высокой пористости и тщательно контролируемому размеру пор каждой партии мембрана ММК обладает высокой эффективностью удержания микрочастиц при достаточной производительности фильтрации.

Полиамидные мембраны по своей природе гидрофильны и сразу же смачиваются водой и водными растворами. ММК устойчивы в водных средах со значениями pH от 2 до 13, а также в большинстве органических растворителей.

Одним из основных требований, предъявляемых к современным микрофильтрационным мембранам для производства ЛС, является способность последних к многократной термической стерилизации. Мембраны ММК хорошо выдерживают стерилизацию насыщенным паром в автоклаве при температуре 120 ±1 ⁰C без изменения механических и структурно-фильтрационных характеристик. Следует отметить, что производительность ММК после стерилизации практически не изменяется, что является существенно важным показателем при практическом использовании мембран. Кроме паровой стерилизации может быть использованы радиационная стерилизация 52915-облучением и химическая стерилизация раствором перекиси водорода.

Специалистами предприятия постоянно ведется работа по усовершенствованию технико-эксплуатационных характеристик мембран. В настоящее время получены партии модифицированных капроновых мембран с повышенной термостойкостью. Данные мембраны способны выдерживать многократную стерилизацию при t=134⁰С.

Рабочие характеристики мембраны марки ММК

Мембраны марки ММК прошли токсикологические и медицинские сертификационные испытания и рекомендованы для решения задач тонкой и стерилизующей фильтрации жидких сред в фармацевтической, медико-биологической, парфюмерно-косметической промышленности.

Модификацией базовых микрофильтрационных мембран ММК, получены мембраны, обладающие положительным дзета-потенциалом (от 4 до 40 mV). Положительный заряд позволяет удерживать отрицательно заряженные микрочастицы, размеры которых ниже абсолютного размера пор мембраны. Исследованиями, проведенными в ГОС НИИ ЭЧиГОС им. А. Н. Сысина, установлено, что модифицированные мембраны ММПА⁺ способны при фильтрации зараженной воды задерживать до 100% колифагов и вирусов, например, вирус полиомиелита. Положительный заряд фильтров позволяет им удерживать не только вирусы, но и различные бактерии, токсины, микоплазму, пирогены, соответственно от 1 мкм и до молекулярного размера. Эти мембраны рекомендованы для обеззараживания воды, концентрирования и контроля содержания вирусов в водных объектах, депирогенизации водных растворов.

ММК выпускаются в виде фильтров-дисков диаметром 25,35,47,90,142 и 293 мм, а также пластин различных размеров и могут использоваться в дисковых держателях и фильтр-прессах как в аналитических целях, так и для промышленной мелкомасштабной фильтрации (до 400 л).

Задачи крупномасштабной фильтрации можно решать с помощью патронных фильтров. Для этих целей наиболее технологичной конструкцией являются гофрированные мембранные элементы патронного типа.

Следует отметить, что на сегодняшний день НПП «Технофильтр» является ведущим отечественным производителем, выпускающим фильтрующие элементы патронного (ЭПМ) и капсульного (КФМ) типов на основе различных микрофильтрационных полимерных мембран.

На основе полиамидной мембраны из капрона производятся мембранные патронные элементы марки ЭПМ.К (аналоги элементов Ultipor и Nylaflo фирмы Pall, Sartolon фирмы Sartorius AG).

Фильтроэлементы имеют общепринятую в мировой практике конструкцию в виде цилиндра, состоящего из фильтрующего пакета, содержащего гофрированную мембрану в один или два слоя, расположенную между двумя слоями нетканого полипропиленового или лавсанового полотна. Фильтрпакет, скрепленный по краям термосваркой, помещен между двумя перфорированными опорными корпусами из полипропилена, и герметизирован по торцам расплавом полипропилена.

Эффективная поверхность мембраны в ЭПМ высотой 250 мм (10 дюймов) составляет до 0,7 м², что обеспечивает высокую исходную производительность при низком гидравлическом сопротивлении. Фильтроэлементы высотой 500, 750 и 1000 мм получают методом термосварки элементов высотой 250 мм. Фильтроэлементы выпускаются в зависимости от типа фильтродержателя с различными адаптерами (проходной, с диаметром 45 и 56 мм), снабжены уплотнительными кольцами из силиконовой резины, и могут эксплуатироваться как в отечественных, так и в импортных фильтродержателях.

Долговечность и эластичность исходной мембраны ММК позволяет предложить множество комбинаций фильтра, включая однослойные, композитные и двухслойные конфигурации с различными сочетаниями размеров пор по слоям.

Однослойные мембранные фильтры используются, главным образом, для осветления и снятия биологической нагрузки перед следующими далее по технологической цепочке финишными стерилизующими фильтрами с рейтингом 0,2 мкм. Для стерильной фильтрации продукта используются только двухслойные мембранные фильтры. Такой метод фильтрации обеспечивает необходимый в критических случаях высокий запас надежности при больших скоростях потока и максимальных сроках службы. Для предварительной фильтрации (снятия основной массы загрязнений) на основе стекловолоконного картона и полиамидной мембраны специально созданы композитные фильтры-патроны марки ЭПМ.СК с повышенной грязеёмкостью, сочетающие в себе механизмы глубинной и мембранной фильтрации.

Поскольку фильтроэлементы должны не только надежно удалять микрочастицы, но и в то же время, сами не выделять инородные частицы в фильтрат, они проходят отмывку от органических и механических загрязнений высокоочищенной водой.

В соответствии с требованиями высококачественной производственной практики (GMP) все ЭПМ.К в процессе производства подвергаются 100% контролю на точку пузырька и диффузию (контроль на целостность) с использованием самых современных приборов. Фильтроэлементы выдерживают неоднократную стерилизацию химическими реагентами, автоклавированием и острым паром в линии и имеют сертификат соответствия требованиям безопасности для полимерных изделий, применяемых в медицине.

Для критических применений, когда необходима фильтрация индивидуальных партий продукта (одноразовое использование), или для быстрой и надежной фильтрации средних объемов жидкостей особенно эффективны фильтрующие элементы капсульного типа. На основе полиамидной мембраны производятся фильтры-капсулы марки КФМ.К, представляющие собой комплектные неразъемные фильтры в полипропиленовом корпусе с гофрированным мембранным мини-патроном. Капсулы имеют эффективную площадь фильтрации (до 0,15м²), эквивалентную приблизительно двум стандартным дискам диаметром 293 мм. Возможность промывки и последующего автоклавирования допускает повторное использование капсульного фильтра до полной выработки ресурса всей фильтрационной поверхности.

Мембранные фильтрующие элементы на основе капроновой мембраны, выполненные в виде плоских дисков, капсул и фильтрационных патронов успешно используются для осветления и стерилизации препаратов крови, растворов для парентерального питания, кровезаменителей, иммуноферментных препаратов, культуральных сред, фармацевтических и биологических жидкостей, галеновых препаратов. Среди наших партнеров: ЗАО «Брынцалов А», филиалы ФГУП «НПО по медицинским иммунобиологическим препаратам Микроген», ОАО «Красфарма», ОАО «Новосибхимфарм» и многие другие.

В заключении следует отметить, что наше предприятие предлагает не только оборудование и расходные материалы высокого качества, но и комплексное решение задач фильтрации при производстве фармацевтических препаратов!