Aluminium release of pharmaceutical glass containers: Determination by GFAAS in the extract solutions and study of the inner surfaces by XPS and SIMS

Abstract

It is well-known that aluminium accumulation in the body is responsible for severe neurological diseases to which patients receiving haemodialysis are particularly exposed. This problem, which could arise for any kind of solutions for hypodermoclysis, seems to be overcome if the aluminium content of the injectable preparations is less than 10 µg/l. In the present paper the aluminium release has been determined for different glass containers for pharmaceutical use after autoclave treatment with distilled water for 60 min at 121 °C. The determinations have been carried out by Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry in the extracts: The best result was obtained for the glass of type II whose release was lower than 2 μg/l for any capacity. An explanation of the aluminium release mechanism from these glasses is attempted an the basis of XPS and SIMS data obtained for the inner surface of the containers. The sulphur treatment depletes the surface almost completely of calcium and sodium ions, thus forming a highly durable SiO₂-rich layer. After autoclaving the pH value of the solution remains in the range of neutral values and the dissolution process is limited to about 5 nm. No preferential extraction of aluminium has been detected in the bloom.

Es ist bekannt, daß Aluminiumanreicherungen im Körper verantwortlich sind für schwere neurologische Krankheiten, denen besonders Blutdialysepatienten ausgesetzt sind. Dieses Problem, das bei jeder Art von Lösungen für eine subkutane Infusion auftreten könnte, scheint bewältigt werden zu können, wenn der Aluminiumgehalt der Infusionslösungen unter 10 µg/l liegt. In der vorliegenden Arbeit wurde das Herauslösen von Aluminium für verschiedene Glasbehälter, die in der Pharmazie verwendet werden, nach einer 60 min langen Autoklavenbehandlung mit destilliertem Wasser bei 121 °C ermittelt. Die Aluminiumbestimmungen wurden an den Extraktionslösungen der Gläser nach der AAS-Methode mit einer Graphitrohrküvette durchgeführt. Die besten Ergebnisse wurden für den Glastyp II erhalten, dessen Abgabefähigkeit für jede Behältergröße niedriger als 2 µg/ war. Eine Erklärung für den Aluminiumfreisetzungsmechanismus aus diesen Gläsern wurde auf der Basis von XPS- und SIMS-Daten versucht, die für die innere Oberfläche der Behälter ermittelt wurden. Die Schwefelbehandlung läßt die Oberfläche nahezu vollständig an Calcium- und Natriumionen verarmen, wodurch eine sehr widerstandsfähige SiO₂-reiche Schicht ausgebildet wird. Nach einer Autoklavenbehandlung blieb der pH-Wert der Lösung im neutralen Bereich, und der Auflösungsprozeß wurde auf 5 nm beschränkt. Es konnte keine bevorzugte Aluminiumextraktion in der Ausblühung festgestellt werden.