摘要：安瓿瓶，是當(dāng)前注射藥劑的重要包裝容器，在藥品包裝市場中占有較大份額。但由于玻璃材料易碎并易產(chǎn)生碎屑的特性，影響用藥安全，故塑料安瓿瓶開始興起。在其應(yīng)用中，塑料安瓿的透氧性和開啟部位的易撕性往往是制約其發(fā)展的瓶頸因素之一。建議加強(qiáng)塑料安瓿瓶整體的透氧性控制，同時(shí)確定開啟部位的合理形態(tài)，降低其撕裂難度，有利于塑料安瓿瓶的進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：塑料安瓿瓶、透氧性、撕裂性、開啟
安瓿瓶，作為盛放注射藥劑的小型容器，已經(jīng)在醫(yī)藥領(lǐng)域流行了數(shù)百年。其材質(zhì)以玻璃為主，在漫長的使用中，玻璃的易碎特性導(dǎo)致的玻屑污染和醫(yī)護(hù)人員損傷屢屢發(fā)生，逐漸暴露了玻璃安瓿瓶的應(yīng)用缺陷，同時(shí)催生了新型安瓿瓶的探索與研究。近年來，塑料安瓿瓶發(fā)展迅速，引起了醫(yī)藥企業(yè)和相關(guān)科研機(jī)構(gòu)的重視。
塑料安瓿瓶的發(fā)展背景
隨著玻璃安瓿瓶暴露的問題日益增多，人們把目光投向了另一種更為廣泛的包裝材料——塑料。常用聚乙烯、聚丙烯等塑料材料具有非常好的柔韌性、抗碎性，以及質(zhì)量輕盈的優(yōu)勢，便于安瓿的成型與攜帶，為塑料安瓿瓶的誕生奠定了成熟的材料基礎(chǔ)。塑料安瓿瓶的真正興起與BFS技術(shù)的發(fā)展密不可分。BFS，即為吹制-灌裝-密封三合一技術(shù)，是一種用于制藥的無菌或終滅菌的液體灌裝工序：真空條件下加熱塑料粒料，高溫狀態(tài)下將粒料基礎(chǔ)形成管狀瓶胚，充氣成型，灌裝藥液封口完成[1]。BFS技術(shù)應(yīng)用于塑料安瓿瓶的制備，實(shí)現(xiàn)了更別的無菌保障。上述種種優(yōu)勢決定了塑料安瓿瓶具有廣闊的應(yīng)用前景。
但是在我國，由于缺乏塑料安瓿相關(guān)的生產(chǎn)法規(guī)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，塑料安瓿本身的物理性能、化學(xué)穩(wěn)定性和生物安全性的研究尚未成熟，以及人們對玻璃安瓿的傳統(tǒng)認(rèn)知與使用習(xí)慣等因素，對塑料安瓿大規(guī)模應(yīng)用產(chǎn)生了阻礙作用，因而我國塑料安瓿仍處于新興階段，應(yīng)用比例遠(yuǎn)低于玻璃安瓿，且種類較少，主要以包裝非治療性藥物為主。
透氧性——塑料安瓿的應(yīng)用瓶頸之一
藥劑暴露在空氣中，會與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)（多為與氧化合或脫氫），而使藥物結(jié)構(gòu)改變，生產(chǎn)過氧化物。潮濕的空氣和光線更易加速這一進(jìn)程。藥劑氧化后會發(fā)生不同程度的變質(zhì)，以致療效降低、顏色變化、析出沉淀，甚至產(chǎn)生毒性物質(zhì)。從這一方面來說，安瓿瓶的阻氧性至關(guān)重要。玻璃的透氧性極低，基本上可忽略不計(jì)，因此玻璃安瓿的整體的阻氧性ｊｉ佳。相比之下，塑料的透氧性則高出許多，成為其應(yīng)用于安瓿制造的瓶頸之一。塑料的透氧性取決于兩方面因素：1、聚合物的凝聚力，即聚合物鏈間的作用力，若凝聚力強(qiáng)，氧氣擠入聚合物鏈間的可能性小，氧氣透過率就小；2、聚合物鏈間的間隙，間隙越大意味著氧氣滲透的空間越大，更利于氧氣的滲透。以塑料安瓿較為常用的HDPE材料為例，它屬于非極性材料，分子之間的相互引力較弱，凝聚力不強(qiáng)。同時(shí)HDPE是一種半結(jié)晶聚合物，根據(jù)結(jié)晶度越高，分子鏈排列越緊密，氧氣越難以滲透的原理，氧氣易在非結(jié)晶區(qū)滲入并且擴(kuò)散透過。通過測試，在23℃、50%RH的條件下，25μm厚的HDPE片材的透氧率在200~500cm3/(m2·d)之間，隨著HDPE片材的厚度增加，氧氣滲透的路徑變長，透氧率逐漸變小，當(dāng)厚度達(dá)到250μm的時(shí)候，透氧率約為10~30 cm3/(m2·d)。
對于塑料安瓿來說，僅用塑料片材的透氧率來衡量仍是不準(zhǔn)確的。筆者取了752μm厚的HDPE片材和由此片材制得的10mL塑料安瓿，在23℃、50%RH的條件下，利用蘭光包裝安全檢測中心的OX2/230氧氣透過率測試系統(tǒng)進(jìn)行了透氧率的測試。結(jié)果如表1。
測試數(shù)據(jù)顯示，同材質(zhì)同厚度的片材和塑料安瓿的透氧率差別很大，且數(shù)值單位不同，二者不具有可比性。此外，因?yàn)樗芰掀牡牟馁|(zhì)多為均勻且厚度一致的，而塑料安瓿因成型工藝的要求，開啟斷裂處的厚度設(shè)計(jì)的比其他部位薄，造成安瓿各部位材質(zhì)的實(shí)際透氧率存在差異，故塑料安瓿原材料的透氧性并不適用于評判安瓿瓶的透氧性，建議對安瓿瓶整體進(jìn)行氧氣透過率測試，以獲得更具有實(shí)際意義的數(shù)據(jù)參考。
環(huán)境溫度也會對塑料安瓿的透氧性造成影響。當(dāng)溫度升高，對于塑料本身，由于熱運(yùn)動其分子鏈構(gòu)象變化越快，內(nèi)聚力下降，同時(shí)聚合物鏈間的間隙增大，提高了氧氣等滲透質(zhì)分子的擴(kuò)散速率；對于氧氣分子，溫度越高，其熱運(yùn)動越劇烈，能量越大，更易達(dá)到在聚合物分子鏈間的擴(kuò)散所需能量值，造成塑料阻氧性的降低。二者共同作用將會加速塑料安瓿的氧氣透過速率。
因此，在控制塑料安瓿的透氧性方面可以圍繞以下思路采取措施：1、選定合適的塑料厚度。厚度提升可以從整體上降低塑料材料的透氧率，前提是在合理的成本預(yù)算前提下。2、重點(diǎn)加強(qiáng)對成型塑料安瓿的透氧性檢測，以此為依據(jù)調(diào)整安瓿成型工藝以及斷裂處厚度控制，從而降低氧氣的透過量。3、嚴(yán)格按照安瓿藥劑的低溫保存要求進(jìn)行儲藏，嚴(yán)格控制塑料安瓿暴露在高溫環(huán)境的時(shí)間。
撕裂開啟性——塑料安瓿的應(yīng)用瓶頸之二
易開啟，是安瓿應(yīng)用中的重要前提條件。傳統(tǒng)玻璃安瓿，在使用時(shí)需用砂輪在瓶頸減弱標(biāo)記處劃出凹痕，掰其凹痕處瓶頸折斷，開啟取藥。這一開啟形式既復(fù)雜，又會產(chǎn)生大量的不溶碎屑落入藥劑中，對于受藥方的生命安全存在潛在的風(fēng)險(xiǎn)。塑料因其材料原因，其開啟后碎屑數(shù)量很少，通過減弱開啟部位厚度，靠外力撕裂減薄槽的方式實(shí)現(xiàn)開啟。因此，開啟部位材料的撕裂開啟性是塑料安瓿易開啟的關(guān)鍵因素。
塑料是由長鏈分子構(gòu)成，分子運(yùn)動具有明顯的松弛性，故塑料具有所有已知材料中可變范圍寬的力學(xué)性能，包括耐撕裂性。對于塑料安瓿來說，良好撕裂性取決于多方面因素，如厚度、開口部位的形狀等，其中后者對于塑料安瓿的開啟意義重大。在常規(guī)塑料安瓿設(shè)計(jì)中，開口部位的形狀多為三角形缺口，利于應(yīng)力集中，引導(dǎo)其沿著三角頂角的位置撕裂瓶頸。但是，不同三角缺口頂角的角度會形成不同的撕裂形態(tài)，進(jìn)而影響撕裂的難易程度。
為了進(jìn)一步驗(yàn)證，筆者取了由752μm厚的塑料制得的三角頂角為20°、40°、60°、80°、90°的如圖1的試樣進(jìn)行了褲型撕裂測試（如圖2），測試儀器為XLW（PC）智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)，獲得“撕裂強(qiáng)度-位移”曲線，如圖3。
圖3、撕裂強(qiáng)度-位移曲線
根據(jù)圖3的撕裂強(qiáng)度-位移曲線，20°、40°、60°、80°四類試樣在撕裂前撕裂強(qiáng)度一般會有一個(gè)較大的提升，達(dá)到峰值即大強(qiáng)度，開啟部位的三角缺口頂角處發(fā)生撕裂，之后撕裂強(qiáng)度呈下降趨勢并逐漸保持平穩(wěn)狀態(tài)。四者相比可以看出，隨著三角缺口頂角的角度增大，撕裂強(qiáng)度的峰值增幅也有所升高，說明三角缺口頂角角度的增大致使試樣撕裂逐漸由易變難。相比之下，90°的試樣的曲線形態(tài)大有不同，撕裂強(qiáng)度的峰值出現(xiàn)的較晚且峰值已達(dá)120N/mm左右，說明該試樣在撕裂過程中發(fā)生了整體的屈服，終出現(xiàn)非正常撕裂的情況，如未沿預(yù)期路徑撕裂、在試樣的薄弱部位開裂等。因此，本著“易開啟”的原則，開啟部位的三角缺口頂角設(shè)定在30°~40°更加利于塑料安瓿的撕裂開啟。
總結(jié)
安瓿瓶，是當(dāng)前注射藥劑的重要包裝容器，在藥品包裝市場中占有較大份額。但由于玻璃材料易碎并易產(chǎn)生碎屑的特性，影響用藥安全，故塑料安瓿瓶開始興起。在其應(yīng)用中，塑料材質(zhì)的透氧性和撕裂性往往是制約其發(fā)展的瓶頸因素，本文通過相關(guān)試驗(yàn)進(jìn)行了簡單的分析與論證，為克服上述瓶頸問題提出了相應(yīng)建議，希望對塑料安瓿未來的應(yīng)用推廣有所助益。
