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硅化胶塞产生的粒子污染研究

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药事纵横
注射剂
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2周前


摘要



橡胶塞是注射用药物的最重要的包装材料之一,它们也有可能是粒子污染的一个源头。本研究的目的是分析硅化后的胶塞产生的微粒污染,并评估了硅化过程对胶塞质量的影响。本研究项目对同一个制造商的不同配方、规格、型号的16种胶塞,进行了不同硅化程度和硅化方法的分析。对胶塞在使用环境下的水洗提液进行了微粒分析,采用了两种分析方法:光阻法和光学显微镜法。从胶塞中抽提出等硅油粒子的数量通过I.R.分光光度计进行计数,结果表明硅化的方法和硅化的程度严重影响药用橡胶塞产生的微粒


前言



橡胶塞是注射用药物最重要的包装材料,它们也有可能是微粒污染的一个源头,因此,减少从从胶塞中渗出的微粒非常重要。

使用橡胶塞所产生的问题在许多文献资料中都有过研究(Lachman et al.,1964,1966;Hopkins ,1965;Boyett and Avis ,1976;Tchao et al.,1977;Beaumont et al.,1982;Danielson et al.,1983,1984;Knapp et al.,1984;Preston and Anderson,1984;Whyte,1987;Townsend et al.,1989),他们得出的结论是橡胶材料组分的复杂性和产品包装期间对胶塞进行处理时胶塞的稳定性,
 粘附在橡胶塞表面的粒子,可以发生于胶塞的制造过程中、制造期间和运输过程中胶塞表面产生的摩擦以及环境中,所以,从胶塞上产生的粒子可以分为外源性的(产生于外部的)和内源性的(产生于胶塞内部,属于比较危险的)。

外源性的粒子可能是在制造过程中累积在胶塞表面的外来物质,内源性粒子是有机的或无机的物质,它们是橡胶配方组分的物质所产生,在成型或随后的加工或储存过程中迁移到了胶塞的表面。橡胶胶塞材料的化学性能十分复杂,构成胶塞的“橡胶配方”组分的数量很多,即使是法律也对它进行了限制。

对制药企业来说,需要在一个控制粒子的环境中对成品胶塞进行一个精心的清洗,这对于减少外源性粒子污染是非常必要的。但是,胶塞在洗净之后通常要进行硅化,这种处理方法会对胶塞的质量产生影响(Anschel,1977;Dean,1985;Whyte,1987;Doelcher,1990;Verdegan et al.,1990)。硅化可以是一个选择性的操作,硅化后在胶塞表面形成的硅油膜可以阻止由于胶塞之间的摩擦所产生的粒子,并减少胶塞的粘性。但是,硅油能够从胶塞表面迁移到注射用药液中,或者吸附粒子并在随后的振荡中转入药液里。这就加重了本应是高度透明的注射溶液的负担,尤其是偶那个过仪器计数(Coulter Counter,HIAC/ROYCO),由于硅油的小滴在显微镜下是不可见的,原因是它们刚好通过过滤器或者被吸附进入过滤器的材料中了(Groves,1990)。有观点认为硅油小点儿在注射药物中是同粒子一样的污染源(Groves,1990),意大利法律规定了在大容量注射剂药物中的粒子质量标准(Farmacopeu Ufficiale della Repubblica Italiana,1985)。因此,本研究的目的是分析药用橡胶塞产生粒子污染的不容硅化过程。

本研究分析了同一个制造商生产的十六种橡胶塞,这些橡胶塞配方、形状、型号、硅化的方法和程度均不相同。通过两种技术进行硅化:清洗后把乳化硅油加入到湿的胶塞中(型号 e);在烘干过程中加入硅油(型号 o)。一些胶塞采用乳化硅油和硅油进行硅化(型号e+o)。

对用胶塞的水洗提液和使用条件下胶塞上产生的粒子,使用两种方法进行分析:通过HIAC/ROYCO计数器和通过研究用的偏振显微镜原理进行的光学显微镜检查法,从胶塞中抽提出的粒子数量通过I.R分光光度技术进行计量,对不同硅化过程的评估分别对应测定的粒子污染水平进行。


材料和方法



(1)16中硅化后的氯化和溴化丁基胶塞,硅化量从最小级5µg/cm2(Ⅰ级)到最大量405µg/cm2(Ⅴ级),并且冠部直径不同(32mm,26mm,20mm,16mm)。

(2)使用硅油对胶塞进行硅化。

(3)注射瓶子:Ⅰ型玻璃,容量250ml,1000ml(Bormioli Rocco,Italy)。

(4)一台HIAC/ROYCO型3000型计数器,配备有一个HR120HA传感器(分析范围2-120µm),流速20ml/min,还有一个大取样器。仪器由制造商用标准球状橡胶标定后提供。

(5)光学显微镜型号Laborlux Leitz K,带有垂直入射灯和目视标线。

(6)Gridded Millipore过滤器(0.8µm)。

(7)I.R.分光光度计型号是Perkin Elmer 257(波长范围4000-625cm-1),配备有测量液体用的0.05mm厚的Nacl液体盒。

(8)四氯化碳和异丙醇,Carlo Erba R.P.E.

(9)通过0.45µm和0.22µm微孔过滤器的二次蒸馏水。粒子控制测试通过光阻法进行,用二次蒸馏水。以前对胶塞洗提液的分析通常显示≥5µm的小于10粒/ml,≥20µm的粒子无。


粒子物质分析的样品制备



所有的样品制备和过滤操作均需在层流罩下进行,用三种不同的方法制备样品。

方法a. 着重于从材料中的整体浸提液,准备相当于表面积100cm2的胶塞在水中的洗提液。

把胶塞放入500ml的锥形瓶中,加入200ml蒸馏水,完全淹没胶塞,在室温下连续搅拌15min,每批胶塞都要把这个过程重复一次。

方法b. 集中于硅油的存在,在室温下,把相当于100cm2的胶塞浸没在经过过滤的1%的异丙醇溶液中15min后,得到浸提液。排掉乙醇溶液,快速地用200ml经过过滤的二次蒸馏水对胶塞进行漂洗,最后再加入200ml二次蒸馏水如前法(方法a)对胶塞进行处理。对每一批胶塞来说,都要重复一次这个过程。

方法c. 评估烘干过程中从胶塞中迁出的粒子的影响,把相当于100cm2表面积的胶塞浸入500ml的锥形瓶中,加入200ml去离子水。所有的长颈瓶在121℃烘0.5h,然后在是文献进行分析。这个过程会导致用光阻法测量时产生相当高的粒子污染值,以至于这个数值引起人们的怀疑。

因此,准备的方法要进行调整:样品用输液瓶贮备,之前把玻璃瓶在烘箱中121℃0.5h烘两次,以减少从玻璃中迁出的粒子。每一个胶塞都要用金属环固定在装有蒸馏水的输液上,把瓶子放在烘箱中121℃烘0.5h.烘干后,在室温下把每一瓶子倒转20次,然后分析从其中迁出的粒子数。每一批分析3个瓶子。

图1 不同硅化程度的胶塞中迁出的硅油量(系列1为1Ae批号;迁出量单位:mg/ml)

用HIAC/ROYCO进行分析

分别通过方法a和方法b准备的浸提液长颈瓶中各取出70ml浸提液进行分析,输液瓶直接进行分析。所有的样品(70ml浸提液和全部的瓶子)使用超声波脱气1min,分析前允许静置10min。在连续搅拌的情况下进行分析,按以下级别进行:≥5µm,≥10µm,≥20µm,≥25µm,≥50µm,每一个样品每10ml取四个数值,抛弃第一个,每一批胶塞机体也样品的检测值进行平均,每一批从注射液瓶中迁出的粒子数也要平均。

用显微镜进行分析

用浸提液或注射液瓶灭菌水50ml作样品液,要通过网格微孔滤纸过滤器(0.8µm)过滤,满足U.S.P.ⅩⅫ(美国药典)的要求。过滤器在层流罩下干燥,全部用显微镜进行分析,光源必须满足垂直照明,100×(勒克斯)。要使用同光阻法检测时相同的胶塞进行精确的分析。

粒子分类:≥10µm-<25µm,≥25µm-<50µm,≥,50µm.粒子数值的获得使用平均值,同光阻法。


用I.R.分光光度计进行分析

通过I.R.分光光度计进行的分析是在波长1260-1270cm-1之间进行的(聚硅氧烷的吸收波长),可以检测到胶塞上硅油的量。

硅油按下述方法从胶塞进行萃取的:把表面积为100cm2的一定数量的胶塞放入烧杯中,加入50mlCCl4溶液搅拌2min,后把溶剂倒入另一个烧杯中,再用25mlCCl4溶液对胶塞进行漂洗。把这两部分溶剂收集起来,在80℃完全脱水,小心操作,不要达到溶剂的沸点。再加2mlCCl4溶液到胶塞的萃取液中,把获得的溶液在室温下注射到I.R.检测盒中,整个的光谱被慢慢的扫描(集中到所有可能的吸收上),聚硅氧烷的吸收被量化到1260-1270cm-1。

CCl4溶液中不同浓度的硅油溶液被用作标准,胶塞上硅油的定量测定通过对标准曲线的数学修订进行。


结果和讨论



表1中列出了每平方厘米粒子的数量,它是从准备的乳液通过方法a用光阻法获得的,因为在测试的过程中二次蒸馏水的使用已经除去。在干燥期间用硅油硅化的样品6Eo是最洁净的胶塞,而微粒数量最高的胶塞出自用硅油和乳液硅化的样品4Ce+o。样品1Ae表现出随着硅化程度的提高微粒数高于平均数。用显微计数获得的微粒列表2。粒子污染的水平极低,基本上接近于空白样。这些结果确认了我们最初的假设:硅油滴在光阻法可以检测到,而在显微法中检测不到。


表3列出的每平方厘米胶塞表面积的粒子数量是异丙醇漂洗前后检测到的数据(方法b),数据显示对所有硅化后的胶塞,异丙醇处理后粒子数量下降的范围在70%到90%之间,并且注意到没有硅化的胶塞(2A)在污染程度上并没有改变,这就说明了异丙醇的处理不仅仅是漂洗而且是扮演了硅化抽提的角色。

表4列出的粒子数是在使用的环境中通过光阻法获得的,数值是作为每毫升的累计平均测量值给出的,因此他们可以同官方的大容量注射液标准限度进行比较。由于使用了蒸馏水,在所有的数据中污染物质的粒子数都已被去除。这说明了粒子负荷随着乳化硅油硅化的胶塞(样品Ae)的硅化程度的增加而增加,而使用普通硅油硅化的胶塞(样品Eo)的粒子数量独立地依赖于它们的硅化程度。用乳化硅油硅化的胶塞比用硅油硅化的胶塞污染更严重,上述的Ⅲ水平已经大大超出了F.U.(1985)的标准。在正常使用环境下,在分析的每一个硅化程度的胶塞中,用硅油硅化的胶塞是洁净度平均最高的一个,这既是没有直接进行比较,在表1的结果中也有显示。表5列出的是用显微法对表4中的样品进行检测得到的污染水平,即使是在这些环境中,如果与光阻法测量的数据相比结果也是相当的低。


表6列出的是用I.R光谱仪测得的硅油浓度(mg/ml)。抽出的硅油总量似乎与硅化的程度相关,但是也依赖于交代的型号(橡胶配方和形状),以及硅化的程度。


I.R.分析中没有发现从在烘干过程中硅化的胶塞(6Eo)中迁出硅油。

图1中的柱状图显示同类型的胶塞(1Ae)抽出的硅油总量随着硅化的程度而增加。



结论



本研究说明硅化的过程严重影响从药用橡胶塞中迁出的粒子污染数量,经过硅化处理的胶塞塞迁出的粒子污染对硅化过程是否正确提供了一个良好的参数依据,所以,用仪器分析(HIAC/ROYCO)从使用环境中的胶塞上(固定在瓶子上的胶塞)分离的粒子物质,是在产品实际污染和硅化过程指标上给出的最佳显示方式。

干燥过程中加硅油,即使是高硅化程度的胶塞也可以通过这个过程得到较低粒子污染的水平。


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