Elastomeerimassojen valmistaminen ja reseptin vaikutus niiden ominaisuuksiin

Abstract

Elastomeerimassat ovat erinomainen ja yleisesti käytetty ratkaisu polymeeripohjaisissa lääkeannostelutekniikoissa. Elastomeerimassat valmistetaan sekoittamalla polymeerimassan sekaan silikaa, peroksidia sekä erilaisia siloksaaniyhdisteitä. Elastomeerimassojen raaka-ainekoostumusta muokkaamalla voidaan niiden toimintaa ja rakennetta säädellä halutulla tavalla. Silikonipohjaisten elastomeerimassojen bioyhteensopivuus mahdollistaa niiden käytön monenlaisissa lääketeollisuuden sovellutuksissa.

Opinnäytetyön tarkoituksena oli kehittää pienen mittakaavan elastomeerimassojen sekoitusprosessi käyttäen mallina suuren mittakaavan sekoitusprosessia. Kehitetyn sekoitusprosessin avulla oli tarkoitus valmistaa sarja raaka-ainekoostumukseltaan vaihtelevia elastomeerimassoja. Sekoitettuja elastomeerimassoja oli tarkoitus tutkia vertaamalla niiden raaka-ainekoostumusta eli reseptiä niiden analysoituihin ominaisuuksiin.

Suuren mittakaavan elastomeerimassojen sekoitusprosessin scale down suoritettiin muokkaamalla sekoituksissa käytettävää IKA HKD 2.5 massansekoittajaa sekä alkuperäistä sekoitusprosessia niin, että pienen mittakaavan sekoitusprosessin avulla valmistetut elastomeerimassat vastaisivat koostumukseltaan, ominaisuuksiltaan ja sekoitusolosuhteiltaan (lämpö, paine) suuren mittakaavan sekoitusprosessin avulla valmistettuja.

Uuden sekoitusprosessin mukaan sekoitetut koostumuksiltaan vaihtelevat elastomeerimassat analysoitiin mittaamalla niiden viskositeetti, aktiivisuus ja silloittuminen. Analysoitujen ominaisuuksien ja massan reseptin välisiä korrelaatioita etsittiin.

Alunperin suunniteltu sarja koostumukseltaan vaihtelevia elastomeerimassoja saatiin sekoitettua lähes kokonaisuudessaan onnistuneesti. Epäonnistuneet massat auttoivat kartoittamaan niitä rajoja joita massojen raaka-ainekoostumuksella on.

Kehitetyn sekoitusprosessin mukaan sekoitetut elastomeerimassat olivat laadultaan hyviä. Massojen ominaisuuksien analysointi sekä korrelaation löytyminen analyysitulosten ja massojen koostumusten välillä osoitti sekoitusprosessin muokkauksen onnistuneen. Kaikki hyvälaatuiset elastomeerimassat siirrettiin jatkotutkimuksiin

Elastomeric compounds are an excellent and commonly used solution in polymer-based drug administration technologies. Elastomeric compounds are manufactured by mixing polymer mass with silica, peroxide and various siloxane compounds. By modifying the raw material composition of elastomeric compounds, their function and structure can be adjusted in a desired way. The biocompatibility of silicone-based elastomeric compounds enables their use in many different applications in the pharmaceutical industry.

The purpose of this thesis was to develop a small-scale elastomeric compound mixing process by using the large-scale mixing process as a model. The developed mixing process intended for use in mixing a range of elastomeric compounds with varying raw material compositions. The aim was to study elastomeric compounds by comparing their raw material composition or formula with their analyzed properties.

The scale down of the large scale elastomeric compound mixing process was carried out by modifying the IKA HKD 2.5 kneading machine used in the mixings and also by modifying the original mixing process so that the elastomeric compounds which are manufactured by the small scale mixing process would match up in terms of composition, properties, and mixing conditions (heat, pressure) to those manufactured by the large scale mixing process.

The elastomeric compounds with varied compositions mixed by following the new mixing process were analyzed by measuring their viscosity, activity and cross-linking properties. The correlations between the analyzed properties and the formula of the compound were searched for.

The originally planned series of elastomeric compounds with varied compositions was successfully mixed in almost its entirety. The failed masses helped to map out the boundaries that exist for the raw-material compositions of the masses.

The quality of the masses mixed by the developed mixing process was good. Analyzing the properties of the masses and finding a correlation between the results and the mass compositions indicated that the changes made to the mixing process were successful. All of the elastomeric compounds of good quality were transferred to further studies.