藥用玻璃堿性溶出及玻璃脫片問題的分析研究

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一、玻璃脫片現象及其對藥品質量的威脅

玻璃作為硅酸鹽無機類材料，是各種性能*穩(wěn)定的材料之一，且光潔透明，適宜藥品的包裝貯存和保質。同時，相對于其他材料，玻璃價格較低廉。近年來，我國的藥用玻璃工業(yè)及產品得到了長足的發(fā)展，已成為藥品包裝領域的主要包裝材料之一。

玻璃雖具有以上優(yōu)點，但也存在一個主要缺點：在特定條件下會有玻璃薄片從玻璃容器的內表面脫落，直接進入到溶液中形成玻屑，有時肉眼難以覺察。在過去的幾年中，注射藥物中存在玻屑的問題日益增多，已引發(fā)了全球范圍內諸多產品的召回事件。如2020年美國FDA公布16起注射劑召回事件，其中由于發(fā)現微粒物質、安瓿瓶破裂等可能與玻璃容器有關的召回共有8起，給企業(yè)和社會都造成了巨大損失。

而對藥品生產企業(yè)而言，玻屑等可見異物的控制相對于其它項目來說算是*難控制的一項。其難于控制的原因有兩個：一是，難于發(fā)現；二是難于找到真正的原因。

難于發(fā)現，是因為一旦生產工序中存在具有影響可見異物的因素，它不會導致每個單元產品的可見異物都不合格，在抽檢的過程中很難發(fā)現。且可見異物不像其它項目那樣，一旦發(fā)現就立刻可以鎖定相關環(huán)節(jié)，在那個環(huán)節(jié)進行排查即可，相反影響可見異物的生產工序較多，一旦發(fā)現有可見異物，需要排查的工序有很多。

因此，對藥品生產企業(yè)而言，選擇***的玻璃包材，盡可能降低玻璃容器對藥品質量的干擾，無疑是一個明智之舉。

二、玻璃脫片的人體危害及相關標準

美國FDA向藥品生產企業(yè)發(fā)布的關于某些注射藥物中可能會形成玻璃脫片的公告中提到，盡管尚沒有與玻璃脫片直接相關的不良事件被報告，但靜脈注射用藥物中存在的這些玻璃薄片可能會導致血栓和其他血管事件(如靜脈炎)的發(fā)生；對于皮下接種，脫片可能導致異物肉芽腫的發(fā)生、局部注射部位反應和免疫原性的增加。

脫片這一問題的癥結在于玻璃的耐受性。一些玻璃容器的內表面在與藥液的長時間接觸過程中受到各種因素的影響易產生脫片。一些情況已與高脫片發(fā)生率聯系在一起。如盛裝堿**液或某些緩沖溶液(如枸櫞酸、酒石酸鹽)的玻璃瓶及進行過終端滅菌的產品。

鑒于此類突發(fā)事件的不斷發(fā)生，美國藥典委員會(USP)包裝、貯藏和分銷專家委員會撰寫了一個新通則<1660>"玻璃容器內表面耐受性評估"，對預測可能形成的玻屑和脫片提供了推薦方法。

目前，美國藥典，歐洲藥典，日本藥典等均對藥用玻璃等藥包材提出了藥物相容性，堿性溶出量等一系列標準和要求，中國藥典也在逐漸增加藥包材各大類材料的指導原則，將會有具體的藥包材品種納入到藥典的各論中。

在此大趨勢下，選用符合各國藥典標準的玻璃包材，不*可以給予產品更好的質量保證，同時還可以降低國內外申報的難度，從產品長遠推廣的角度考慮無疑是正確的選擇。

三、玻璃表面的化學侵蝕機制

水對玻璃的侵蝕始于水中的氫離子與玻璃中堿金屬離子的交換過程，以及水分子滲透進入玻璃的過程。玻璃中的硅酸與被交換出的堿金屬離子發(fā)生中和反應生成硅酸鹽，另外，水分子也能與硅氧骨架直接起反應。

反應產物Si(OH)4是一種極性分子，它能使周圍的水分子極化，定向附著在自己周圍，形成一個高度分散的系統(tǒng)，稱為硅酸凝膠，除有一部分溶于水溶液以外，大部分附著在玻璃表面，形成一層薄膜。

在堿性溶液中，OH-集中在玻璃表面，并吸附玻璃中的各種陽離子。同時OH-離子也能直接破壞硅氧骨架，使Si-O鍵斷裂，*后變成硅酸離子，或與吸附在玻璃表面上的陽離子形成硅酸鹽，并逐漸溶解于堿液中。當超過了溶解限度，就會生成肉眼看不見的微粒。堿對玻璃的侵蝕過程不會生成硅膠保護膜，所以侵蝕會不斷進行下去。

根據以上化學反應機制不難判斷，低堿金屬離子含量、低堿性溶出的玻璃包材發(fā)生脫片、生成玻屑的可能性更低。對于pH值偏堿性、或組成成分可能與堿性金屬離子發(fā)生相互作用的藥品制劑而言，為避免容器內表面發(fā)生化學侵蝕，威脅藥品質量，更應選擇低堿性溶出的玻璃包材產品。

以上反應及情形*發(fā)生在玻璃與介質之間，如是藥物，情況則更為復雜。

四、影響玻璃容器形成脫片的主要因素

影響因素包括玻璃容器的化學組成、生產工藝、成型后的處理方式，藥物制劑的**(如組成成分、離子強度、絡合劑、pH值)，及滅菌方式等。

（1）玻璃的化學組成

玻璃的主要成分為二氧化硅，化學組成并不恒定，在一定范圍內允許有波動，不同廠家生產的玻璃化學組成也稍有不同。Ⅰ型硼硅玻璃含硅70％～80％，三氧化二硼7％～13％，及少量的氧化鈉、氧化鉀和氧化鋁，有較強的耐水性和耐熱震性。Ⅲ型鈉鈣玻璃含硅60％～75％，氧化鈉和氧化鉀12％～18％，及氧化鈣、氧化鎂和氧化鋁5％～12％，堿金屬元素含量較高，耐水性較弱。

（2）成型后的處理方式

普通鈉鈣硅酸鹽玻璃在退火工藝過程中，還要對玻璃表面進行中性化處理。因為加熱玻璃可促使氧化鈉析出在容器的內表面，在與溶液接觸一段時間后，鈉離子遷移入溶液，產生OH-，使得非緩沖溶液的pH值變大。

（3）溶液中的化學組成

溶液中的某些化學成分會加快脫片的形成，如枸櫞酸、戊二酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、磷酸鹽等對玻璃都具有較強的侵蝕性。pH值是另一個關鍵因素，因為堿性溶液(pH>8.5)能導致玻璃內表層溶解，增加富硅區(qū)域形成脫片的風險。

（4）終端滅菌

玻璃的化學穩(wěn)定性會隨溫度和壓力的升高而劇烈變化。100℃以下時，溫度每升高10℃，侵蝕介質對玻璃的浸提速度增加50％～250％；100℃以上時(如在高壓蒸汽滅菌鍋中)，侵蝕作用始終是劇烈的。當壓力提高到2.94～9.80MPa時，化學性能較好的玻璃也能在短時間內受到劇烈破壞；與此同時，大量硅的氧化物會轉入到溶液中。

綜上所述，若藥品制劑含有EDTA、磷酸鹽或溶液為堿性，或需要進行終端滅菌的話，為了降低脫片風險，保障制劑質量，應選用硼硅含量高、堿金屬含量低、防堿性/低堿性溶出的藥用玻璃包材。

五、巖田硝子IRAS長期低堿處理管瓶

為了防止硼硅酸玻璃管瓶表面溶出堿性物質，巖田硝子工業(yè)株式會社開發(fā)了的低堿性處理方法——IRAS處理。

該技術通過管瓶成型工程的一體化流水線生產，生產出了從管瓶內部抑制堿性溶出的劃時代管瓶，符合日本藥典（JP）、歐洲藥典（EP）、美國藥典（USP）標準。

IRAS長期低堿處理管瓶在USP６６０，６０℃＊７５％影響因素試驗等各種比較試驗中，均顯示出*的低堿性作用。長期來看，IRAS長期低堿處理管瓶堿性溶出量符合JP、EP、USP的要求。

此外，IRAS長期低堿處理管瓶還具有清洗過后無殘渣；抑制凍干時液滴飛濺、掛壁；無溶劑引起的脫片影響；一體化流水線生產，成本效率高等優(yōu)勢。

根據不同產品的個性化需求，IRAS產品還可追加其他功能性工藝，包括低附著性工藝，透明遮光工藝，以及清洗、滅菌、無菌包裝工藝等，為制劑生產企業(yè)量身定制*符合需求的管瓶產品。

日本巖田硝子工業(yè)株式會社創(chuàng)立于１９１８年，專注于生產藥用玻璃容器，運用的**技術在醫(yī)療用品領域不斷開發(fā)研究，充分滿足客戶的需求。其主要合作企業(yè)有武田藥品工業(yè)、astellas制藥、大冢制藥、田邊三菱制藥、NIPRO、API株式會社、澤井制藥、東和制藥、武田TEVA醫(yī)藥、日醫(yī)工等。

艾偉拓（上海）醫(yī)藥科技有限公司與巖田硝子工業(yè)株式會社已建立長期戰(zhàn)略合作伙伴關系，全權負責中國境內的產品銷售、技術支持與售后服務。目***款玻璃瓶已獲得登記號，可在CDE網站查詢（狀態(tài)為A）；另有一款管瓶已完成登記，等待公示中。