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Oct 31, 2023

더 하이

전 세계가 코로나19 백신을 기다리는 동안 일부 제약회사는 복용량을 유지하기 위한 더 나은 약병이라는 흥미로운 개선을 준비하고 있습니다. 지난 100년 동안 바이알은 크게 변하지 않았습니다.

전 세계가 코로나19 백신을 기다리는 동안 일부 제약회사는 복용량을 유지하기 위한 더 나은 약병이라는 흥미로운 개선을 준비하고 있습니다. 지난 100년 동안 바이알은 크게 변하지 않았지만 2011년에 코닝은 이에 대해 뭔가 조치를 취하기로 결정했습니다. 그들은 손상에 저항하고 균열을 방지할 수 있는 대체 유리를 개발하기 시작했습니다. 그것은 Valor 유리라고 불리며 놀라울 정도로 강한 재료입니다. 의료 산업을 위한 Gorilla Glass를 생각해 보세요.

전통적으로 약병은 코닝의 Pyrex와 동일한 실험실 안전 재료인 붕규산 유리로 만들어졌습니다. 붕규산 유리는 붕소를 첨가함으로써 강도를 얻습니다. 붕규산 유리는 매우 단단하지만 몇 가지 문제가 있습니다. 모든 유형의 유리는 결함만큼만 강하며, 붕규산 유리는 특히 강도를 제한하는 결함이 발생하기 쉽습니다. 제약 유리는 유리병 제조 공정의 고열부터 극도로 추운 동결 건조 공정, 일부 코로나19 백신의 깨지기 쉬운 바이러스 RNA에 필요한 보관 온도까지 극한의 온도를 견뎌야 합니다. Valor 유리병이 이러한 문제를 어떻게 해결하는지 살펴보겠습니다.

파손을 넘어 붕규산 약병의 가장 큰 문제점은 내부적으로 박리되기 쉽다는 것입니다. 즉, 작은 유리 조각이 약병 내부에서 떨어져 나와 약을 오염시킵니다. 긴 유리관이 분리되고 끝이 유리병에 밀봉되는 전환 단계에서 붕소는 유리 네트워크에서 증발하고 관 내부에 붕산나트륨 침전물을 남깁니다. 유리병에 약품이 채워지면 나트륨, 규소, 칼륨과 같은 성분이 유리에서 용액으로 침출됩니다.

코닝은 심층적인 연구를 수행하기 위해 수백만 달러를 지출했으며 붕소 자체가 박리의 근본 원인이라는 결론을 내렸습니다. 그래서 주기율표를 샅샅이 뒤지고 다양한 원소를 실리카와 혼합한 후 강도를 위해 산화알루미늄을 사용하는 붕소가 없는 대안을 생각해 냈습니다.

바이알은 원시 유리에서 준비된 용량까지 여러 생산 단계를 거치며 모든 단계에서 손상 가능성이 나타납니다. 3단계 동결건조 과정인 동결건조라는 과정을 통해 정맥 주사 약물 배치가 생성됩니다. 동결건조 과정에서 약물은 다양한 속도로 팽창하며, 이러한 팽창으로 인해 바이알 내에 추가적인 스트레스가 발생합니다.

붕규산 유리의 또 다른 문제점은 생산 라인에서 발생하는 먼지입니다. 어깨를 맞대고 서있는 모든 바이알은 라인 아래로 이동하면서 서로 마찰하여 전체 배치를 망칠 수 있는 미립자를 생성합니다. Valor 유리는 마찰 계수가 낮은 특수 코팅으로 먼지를 거의 없애줍니다.

Valor 유리의 가장 인상적인 점은 강도입니다. 이 비디오에서는 일반 붕규산염 유리병이 단 20kg의 힘에도 부서집니다. 하지만 이 적절한 이름의 슈퍼 유리는 약 1,000파운드의 힘을 견딜 수 있어 붕규산 유리보다 50배 더 ​​강합니다.

유리관을 절단하여 바이알로 성형하는 변환 공정을 거친 후, 인성을 위해 바이알을 용융염 욕조에 담급니다. 이 과정에서 소금물에 있는 칼륨 원자가 유리에 있는 나트륨 원자와 교환되며, 이러한 강화 과정이 Valor에 강점을 부여합니다. 코닝은 원래 긁힘 방지 및 깨짐 방지 스마트폰 화면에 사용되어 유명해진 Gorilla 유리를 위해 이 공정을 개발했습니다. 이 공정은 유사하게 헤라클레스적인 소재입니다. 그런 다음 바이알을 헹구고 병이 부딪힐 때 유리 먼지를 크게 줄이는 폴리머로 코팅합니다.

Valor 바이알의 강도를 측정하기 위해 Corning은 약 1분 만에 바이알을 실온에서 -100°C까지 냉각시킨 후 다음 시간 동안 바이알을 다시 실온으로 녹이는 광범위한 동결-해동 테스트를 수행했습니다. 열두 시간. 그들은 동결-해동 과정에서 상당히 공격적으로 팽창하는 약물인 만니톨로 유리병을 처리하고 채웠습니다. 만니톨이 결정화되면 바이알 내에 높은 후프 인장 응력이 발생하여 균열 및 파손이 발생하기 쉽습니다. Valor 바이알은 "동결-해동 조건에서 붕규산 바이알보다 파손될 가능성이 최소 40배 적습니다"(PDF). 그 이유는 그 구성과 용융 염욕이 동결건조 과정 전반에 걸쳐 강도를 유지하는 데 도움이 되기 때문입니다.