Kiezen van alternatieven van siliconen voor farmaceutische slangen

Om verzekerd te blijven van een functionerende toevoerketen in een tijd dat er wereldwijd een tekort aan siliconen bestaat, kun je maar beter een beetje flexibel zijn

Het wereldwijde tekort aan siloxaan (een belangrijk bestanddeel van siliconen) heeft lange wachttijden veroorzaakt, verhoogde prijzen en veel hoofdbrekens bij marktpartijen die op zoek zijn naar materialen voor hun toevoerketen. Helaas kan het tekort nog vele maanden aanhouden, en doordat er slechts een enkele bron is voor slangen van siliconen, hebben we nog twaalf hele maanden van beperkte toevoer van siloxane voor de boeg.

De voorbije decennia is de dominante rol die silicone speelt op de markt voor medische en farmaceutische toepassingen alleen maar groter geworden, terwijl er daarnaast concurrentie is gekomen in de vorm van diverse elastische materialen die ook een deel van de markt willen. De voordelen van het materiaal zijn even talrijk als de beschikbare formuleringen ervan: lagere kosten, een langere levensduur voor de pomp (voor formuleringen voor peristaltische pompen), bredere toepassingsmogelijkheden qua chemicaliën en temperatuur, minder gas doorlatendheid en een grotere zuiverheid. En dat is nog maar een greep. Om dit hele gebied van alternatieven voor siliconen te overzien, moet u eerst bepalen wat de kritieke parameters voor uw proces zijn en wat de reden was dat er gekozen is voor siliconen. Vervolgens moet er een bron worden gekozen die de behoefte voor wat betreft het vloeistoftraject kan afdekken.

Het tekort aan siloxane in vogelvlucht

Uiteraard loopt de vraag naar producten van silicone op naarmate de wereldwijde economie erop vooruit gaat, zoals het recente verleden te zien gaf. Daar staat tegenover dat de farmaceutische en de medische sector evenals de bouw de laatste jaren een snellere groei hebben doorgemaakt dan de rest van de economie, waardoor er een piek in de vraag is ontstaan. Deze nieuwe vraag is terug te zien in het aantal bedrijven dat uit de grond schiet in opkomende markten als die van Zuidoost-Azië.

Het zijn niet alleen de nieuwe spelers waardoor de vraag is toegenomen, daarnaast zijn er ook tekorten ontstaan in de toevoer. In normale tijden was het zo dat als de productiecapaciteit in een bepaalde regio krap werd of er vertragingen optraden in de toevoer van onderdelen/bestanddelen die nodig waren voor de productie, er naar andere regio's werd gekeken die het met hun capaciteit konden aanvullen. Doordat de producenten van siloxaan te maken kregen met gewijzigde omstandigheden (strengere milieuvoorschriften, werkonderbrekingen en in een enkel geval zelfs het verdwijnen van een complete productiefaciliteit) is er een domino-effect ontstaan. De levertijden voor grondstoffen misten evenals de hoge prijzen hun uitwerking niet op producenten die afhankelijk zijn van een constante aanvoer van siloxaan om producten mee te maken voor consumptieartikelen of het afleveren als halffabrikaat voor de wereldwijde economie (bijv. vaccins, geneesmiddelen etc.).

Een alternatieve formulering kiezen voor slangen

Helaas ontbreekt in sommige gevallen de tijd om slangen van silicone van het vereiste kwaliteitsniveau op te sporen, omdat de productie moet doordraaien, zodat het noodzakelijk wordt op zoek te gaan naar een alternatieve formulering. Hiervoor moet men eerst goed in beeld zien te krijgen hoe het vloeistoftraject er precies uitziet. Kijk hiervoor wat er precies gebeurt in en om de slang – chemische bestendigheid kent immers twee kanten: de invloed die de vloeistof heeft op de materialen rondom het vloeistoftraject, en de impact daarvan op de op te pompen vloeistof. Andere parameters om rekening mee te houden zijn het formaat dat nodig is om de gewenste flowsnelheid aan te kunnen, de systeemdruk en de omgevingsdruk, de temperatuur, de toegankelijkheid, de partijcycli en de vereisten van de regelgeving. Bij de externe parameters gaat het deels om gelaste verbindingen en de sterilisatietechniek (waar nodig).

Interne overwegingen

In de eerste plaats moet worden gekeken naar de chemische bestendigheid tussen de procesmedia en het materiaal van de slang. Zorg dat u elk bestanddeel van de vloeistof in uw overwegingen meeneemt, vooral als dat voor langere tijd intact zal komen met de slangen. Even zoeken op internet naar tabellen voor de chemische bestendigheid van elastische materialen levert meteen al veel op. Pik er gewoon een paar tussenuit die goed aansluiten op uw proces en bereken dan een gemiddelde van de verschillende data. De meeste moeten dan op hetzelfde uitkomen.

Is de vloeistof niet te vinden, of uw proces sluit niet aan op de testparameters (in de meeste tabellen wordt uitgegaan van de kamertemperatuur), dan zijn er nog andere opties. Er zijn leveranciers van slangen die sets aanbieden van slangen die chemisch bestendig zijn of die monsters van hun formuleringen willen leveren. Dit maakt dat de gewenste formulering van de klant inderdaad passend is voor het proces in kwestie. Masterflex heeft een set slangen waarvoor wordt aanbevolen dat er vooraf een dompeltest wordt gedaan, waarbij de maten en het gewicht van de slang voor het monster worden geregistreerd, voordat deze wordt ondergedompeld in de procesmedia. Het monster moet 48 uur ondergedompeld blijven, om een goede indruk te hebben van wat de potentiële effecten op de lange termijn kunnen zijn die de procesmedia op de formulering hebben. Na afloop van deze termijn moet de slang uit de vloeistof worden gehaald. Meet het gewicht meerdere keren op en let daarbij op eventuele uiterlijke veranderingen aan de slang, zoals barsten, scheurtjes, broze of zachte stukken. Dat zijn er dan tekenen van dat de media de slang hebben aangetast en gebruik ervan dus wordt afgeraden. Werk om te bepalen hoe ruim de tolerantie hiervoor mag zijn samen met de teams van de kwaliteitscontrole.

Controleer vervolgens de systeemtemperatuur en -druk. De ene formulering kan beter omgaan met druk dan de andere. Soms worden ze daarbij ondersteund door de infrastructuur aan de binnenzijde van de slang, zoals een ommanteling met een weefsel of een huls. Het weefsel bevindt zich binnenin de wand van de slang en de huls zit aan de buitenkant van de slang, zodat ze geen van beide in contact komen met de procesvloeistof. Met een ommanteling en een weefsel van roestvrij staal aan de buitenkant is doorgaans een hogere maximum druk mogelijk dan bij slangen met alleen extra weefsel. In plaats hiervan kan ook worden gekozen voor een slang met een stijvere formulering, zoals PTFE oftewel polypropyleen, waar mee bij een hogere systeemdruk betere resultaten worden verkregen dan met een flexibele slang van bijvoorbeeld siliconen. Naast de druk moeten ook de minimum en maximum temperatuur voor het systeem en de omgeving van de slangen worden gemeten. Flexibele slangen die ongeschikt zijn voor lagere temperaturen worden broos, waardoor zich breuken kunnen vormen of het leidt tot versplintering (oftewel spallatie: het fragmenteren van deeltjes vanuit het binnenste oppervlak van de slangenwand). Bij hogere temperaturen neemt de drukcapaciteit van de slang af, waardoor ook barsten kunnen ontstaan met alle gevaren vandien voor de veiligheid. In het ideale geval vindt u een formulering voor een slang met een bereik voor de werktemperatuur met bijna in het midden daarvan uw eigen bedrijfstemperatuur.

Zuiverheid van de formulering is ook belangrijk om in de gaten te houden, vooral stroomafwaarts bij farmaceutische en medische toepassingen. Gelukkig bestaan er veel normeringinstituten die standaarden hebben uitgewerkt voor de zuiverheid en veiligheid, zoals de Food & Drug Administration (FDA), de United States Pharmacopeia (USP), Registration, Evaluation, Authorization, and Restriction of Chemicals (REACH) en de Restriction of Hazardous Substances (RoHS). Bij REACH en RoHS gaat het om lijsten met chemicaliën waarvan door de Europese Unie is vastgesteld dat ze schadelijk zijn voor de gezondheid van mens en milieu. Tot deze chemicaliën behoren lood, kwik en ftalaat-weekmakers als DEHP. Beide reguleringen worden aangepast en van tijd tot tijd bijgewerkt. Als bij u biocompatibiliteit een factor is die meespeelt, kijkt u dan naar formuleringen die zijn gecertificeerd als USP kunststofklasse VI of eenvoudigweg USPVI. Dat is een classificatie die de parameters en richtlijnen bevat voor drie algehele tests: systemische injectie, intracutane injectie en implantaten. Bij de eerste twee wordt een aantal verschillende vloeistoffen die biocompatibel zijn, zoals zoutoplossingen, geïnjecteerd, terwijl deze bij de andere test direct in het spierweefsel worden geïmplanteerd. FDA 21 CFR is een andere reeks richtlijnen voor het testen van materialen bedoeld voor gebruik door de mens.

De meeste leveranciers van slangen van hoogwaardige kwaliteit leveren deze inclusief een certificaat van conformiteit (CoC) waarin de verschillende verordeningen staan opgesomd waaraan het materiaal voldoet. Een dergelijk certificaat kan zelfs enige aanvullende informatie over de gevolgde testprocedures bevatten. De meest recente testinformatie is meestal echter afgeschermd en maakt deel uit van een meer gedetailleerd validatiepakket.

Externe overwegingen en samenwerking met uw leverancier

Inwerking van buitenaf op de slangen is iets waar doorgaans minder aandacht voor is dan voor interne invloeden, maar ook die speelt wel degelijk een rol. Silicone kan in vorm worden gebracht, zodat het een veelvoorkomende praktijk is om verbindingen en tussenstukken voor de flow als een vorm te vervaardigen. Dit kan echter niet met alle flexibele soorten rubber. Helaas valt er geen algemene regel te geven waaruit duidelijk wordt of een bepaalde elastomeer al dan niet kan worden gelast. De beste oplossing is daarom goed samen te werken met de leveranciers en te informeren wat zij aan slangen hebben die gelast kunnen worden. Hetzelfde geldt voor de sterilisatietechniek. Silicone zijn bestand tegen de meestvoorkomende sterilisatietechnieken, zoals gebruik van de autoclaaf en gammabestraling bij sommige formuleringen. Dit gaat echter niet voor alle alternatieve formuleringen op.

Een algemene raad als u zeker wilt zijn van de juiste alternatieve slang is daarom om de samenwerking aan te gaan met een competente leverancier van slangen die over genoeg faciliteiten beschikt om een oplossing te vinden. Het is van vitaal belang om als partner een bedrijf te hebben dat in staat is het volledige vloeistoftraject te beoordelen en een plan te ontwikkelen dat u moet verzekeren van een continue stroom van producten die nodig zijn om het productieschema te kunnen aanhouden. Door te werken aan de hand van STAMP (Size, Temperature, Application, Media and Pressure) om formuleringen en onderdelen te vinden die beantwoorden aan de eisen van het te volgen proces, moet de leverancier eveneens zorgdragen voor de vereiste documentatie voor de reglementaire toestemming, de bevoorrading en voor de ondersteuning bij het toepassen, dit alles gezien vanuit een mondiaal perspectief (met voorraden verspreid over de hele wereld). Dergelijke partners kunnen u helpen de zuiverheid van het onderzoek te bevestigen en dat alles gebeurt conform de regelgeving waar het proces aan is onderworpen.

Hoe kun je op de aanbevelingen of de informatie van een leverancier vertrouwen?

De leverancier dient voor wat betreft de zuiverheid van zijn formuleringen altijd te beschikken over een uitgebreide documentatie die volledig traceerbaar is, zoals een certificaat van conformiteit en validatiegidsen – en daarnaast moeten specifieke testgegevens op aanvraag beschikbaar zijn. Bovendien dienen ze vanzelfsprekend te beschikken over ondersteunend personeel dat adequaat is opgeleid en dat u als klant kan helpen bij alle vragen die er kunnen rijzen ten aanzien van hun producten.

Wees flexibel, als siliconerubber

De stokkende toevoer van siloxaan zal naar verwachting pas na 2019 weer zijn als vanouds. Voor klanten is het daarom wellicht verstandig om voor hun siliconeslangen te kijken of ze daar geen alternatieve formuleringen voor kunnen valideren, om zeker te kunnen zijn van de vereiste continuïteit in hun toevoerketen. Dat zal voor u niets nieuws zijn. Goed voorbereid en flexibel zijn was altijd al een verstandige praktijk, of er nu tekorten in de bevoorrading zijn of niet. Wie er voor zorgt dat er op de kritieke parameters toch enige flexibiliteit in het proces blijft, zal de gevolgen van onvoorspelbare schommelingen in de aanvoer kunnen verzachten. Als er dan ook nog een voorraad achter de hand wordt gehouden voor het geval dat, dan hoeft de productie in principe nooit stil te vallen. Elke leverancier van slangen van hoge kwaliteit zal altijd graag behulpzaam zijn bij een goede voortzetting van het proces en ertoe bijdragen dat de zaken voorspoedig verlopen.