2019, Vol. 39 
2. 沈阳唯隆旺医药科技有限公司, 沈阳 110020;
3. 郴州市第一人民医院, 郴州 423000
2. Shenyang Wellwolf Pharmaceutical Technology Co., Ltd., Shenyang 110020, China;
3. Chenzhou NO.1 People's Hospital, Chenzhou 423000, China
药包材是直接接触药品的包装材料和容器，药物与药品包装材料的相容性主要考察包材是否被药物侵蚀以及包材中成分是否向药物中迁移，对评价药包材性能的优劣起重要指导作用[1]。玻璃材料是最常用的药包材，因其耐高温，易消毒，成本低廉，可回收，重复使用不易导致严重环境污染等优点被广泛应用于生物制品、血液制品、注射剂及粉针剂等领域[2~3]。中国参照ISO 12775：1997(E)[4]分类方法，将玻璃分为硼硅玻璃和钠钙玻璃，其中硼硅玻璃又分为低硼硅玻璃、中性硼硅玻璃和高硼硅玻璃[5~6]，硼的含量越高价格越贵。我国普通的注射液药品大多采用低硼硅玻璃包装，而高端注射液药品大多采用中性硼硅玻璃包装，这意味着对于中性硼硅玻璃中所含元素的迁移趋势的研究具有重要的意义。
与其他类型包材相比，玻璃包材的耐酸、耐碱能力相对较弱，药液在长期贮存过程中很可能使玻璃中的某些离子迁移进入药液，甚至使玻璃内表面产生脱片现象[7~9]，化学药品注射剂与药用玻璃包装容器相容性研究技术指导原则提出应通过考察硅硼浓度比的变化来预示玻璃容器受侵蚀后的脱片趋势[10]。
亚甲基蓝染色法具有易操作，效果直观等特点，可作为研究中性硼硅玻璃安瓿内表面脱片趋势的良好方法。扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)因其图像分辨率高，操作方便，景深大等优势，可直观反映中性硼硅玻璃安瓿内表面的脱片情况。ICP-OES分析速度快，灵敏度高，能有效测定侵蚀液中Al、Si、B的含量[11]。本文采用亚甲基蓝染色法及SEM法观察中性硼硅玻璃安瓿被侵蚀液侵蚀后的脱片情况，并通过ICP-OES测定侵蚀液中Al、Si、B元素的迁移量，最后计算硅硼浓度比以确定中性硼硅玻璃安瓿的脱片趋势。
1 仪器与试药 1.1 仪器Optima 2100DV电感耦合等离子体发射光谱仪(珀金埃尔默有限责任公司)；PHS-3C实验室pH计(上海仪电科学仪器股份有限公司)；AUW120D电子天平(SHIMADZU公司)；BXM-30R立式压力蒸汽灭菌锅(上海博迅实业有限公司医疗设备厂)；S-3400型扫描电子显微镜(日立公司)。
1.2 试药氢氧化钠(分析纯，天津奥普升化工有限公司，批号20170510)、枸橼酸钠(分析纯，天津市瑞金特化学品有限公司，批号20160702)、甘氨酸(分析纯，天津市福晨化学试剂厂，批号20170207)、氯化钾(分析纯，天津市瑞金特化学品有限公司，批号20170706)、亚甲基蓝(天津市瑞金特化学品有限公司，批号20170703)、Al单元素标准溶液(标准值1 000 mg·L-1，编号176037-3，国家有色金属及电子材料分析测试中心)、Si单元素标准溶液(标准值1 000 mg·L-1，编号178018，国家有色金属及电子材料分析测试中心)、B单元素标准溶液(标准值1 000 mg·L-1，编号176046-1，国家有色金属及电子材料分析测试中心)。
1.3 样品中性硼硅玻璃安瓿3批(生产厂家A，批号20170708；生产厂家B，批号17054171；生产厂家C，批号16111002)。
2 方法与结果 2.1 侵蚀条件及结果参照美国药典玻璃内表面耐受性评估指南及YBB00332002安瓿耐碱性实验方法[12~13]，将不同浓度的侵蚀液灌装于洁净干燥的中性硼硅玻璃安瓿中，在不同的处理条件下进行实验，处理条件见表 1。中性硼硅玻璃安瓿经0.9%氯化钾溶液、3%枸橼酸钠溶液、20 mmol·L-1甘氨酸溶液3种侵蚀液侵蚀，均未出现脱片，而经0.001 mol·L-1氢氧化钠溶液侵蚀后见轻微脱片，经0.01 mol·L-1氢氧化钠溶液侵蚀后脱片更加严重，大量的脱片致使溶液浑浊。
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表 1 侵蚀液的种类及处理条件 Tab.1 Types of etching liquid and processing conditions |
配制0.01 mol·L-1氢氧化钠溶液(pH 12.1)与0.001 mol·L-1氢氧化钠溶液(pH 10.8)，过滤，分别灌至每个厂家提供的14支洁净干燥的中性硼硅玻璃安瓿中，于121 ℃下分别加热0、0.5、1、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、24 h，取出，冷却至室温，作为系列阳性脱片样品。
2.2.2 混合标准溶液精密量取Al、Si、B 3种单元素标准溶液适量，用体积分数为2%的硝酸稀释成各元素质量浓度分别为0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 mg·L-1的系列混合标准溶液，取体积分数为2%的硝酸溶液作为空白溶液。
2.2.3 供试品溶液取侵蚀液为0.001 mol·L-1氢氧化钠溶液并加热10 h后的阳性脱片样品，冷却至室温，将内容物合并、过滤，即得供试品溶液。
2.3 亚甲基蓝染色条件及结果为了使亚甲基蓝染色的现象更直观，按“2.1”方法，取侵蚀液为0.01 mol·L-1氢氧化钠溶液的系列阳性脱片样品，将内容物倒出，清洗干净，灌装0.5%亚甲基蓝溶液，静置20 min后倒出，用低流速水同法重复5~10次，至样品内表面的蓝色不变为止，以厂家A提供的试验样品为例(下同)，结果见图 1。观察安瓿内表面发现，随着侵蚀时间延长，亚甲基蓝挂壁现象逐渐严重，蓝色逐渐加深，预示脱片现象加剧。
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图 1 亚甲基蓝染色结果 Fig.1 Methylene blue staining results |
取侵蚀液为0.001 mol·L-1氢氧化钠溶液的系列阳性脱片样品，将内容物倒出，于样品中部切割制取边长约5 mm的矩形样品，乙醇超声清洗5 min(功率：200 W；频率：40 kHz)，晾干，同法制备矩形空白样品，进行扫描电镜检测，结果见图 2。空白样品内表面光滑，从1 h起，样品内表面开始受到侵蚀，随着加热时间的推移，逐渐出现凹凸、麻点等被侵蚀的现象，样品内表面的脱片情况愈加严重。
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图 2 扫描电镜结果 Fig.2 Element mapping results |
ICP-OES工作参数额定电压：220~230 V；功率：50/60 kHz，2 800 W(max)；氩气分压表压力：0.6~0.8 MPa；空气压缩机输出压力：448 175 Pa；蠕动泵流速：1.5 mL·min-1；循环水机：恒定温度(20 ±2)℃；测试元素及检测波长：Al 396.153 nm；B 249.677 nm；Si 251.611 nm。
2.6 方法学验证 2.6.1 专属性分别对空白溶液、混合标准溶液、供试品溶液进行检测，结果表明，检测无干扰，方法专属性良好。
2.6.2 线性关系取系列混合标准溶液进样分析，以各元素质量浓度为横坐标，相应仪器响应为纵坐标，绘制标准曲线。结果见表 2，3种元素线性关系良好。
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表 2 线性试验结果 Tab.2 Results of linearity |
取空白溶液连续测定11次，以测定结果的3倍标准偏差所对应的浓度值作为各元素的检测下限，结果见表 3。
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表 3 检测下限、精密度、重复性测定结果 Tab.3 Results of limit of detection, precision and repeatability |
取混合标准溶液(质量浓度为1 mg·L-1)适量，连续测定6次，记录校准强度，计算RSD，结果见表 3，仪器精密度良好。
2.6.5 方法重复性取供试品溶液适量，用蒸馏水稀释50倍，平行制备6份，进行元素浓度检测，计算RSD，结果见表 3，重复性符合方法学要求。
2.6.5 回收率精密量取混合标准溶液(质量浓度为10 mg·L-1)4、5、6 mL各3份，分别置50 mL量瓶中，各加供试品溶液1 mL，用体积分数为2%的硝酸溶液定容至刻度线，混匀即得混合标准溶液80%、100%、120%3个浓度点的试验溶液。结果见表 4，符合《中华人民共和国药典》对于样品中待测成分回收率的要求[14]。
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表 4 回收率试验 Tab.4 Results of recovery test |
取3个厂家的系列阳性脱片样品中的侵蚀液(0.001 mol·L-1氢氧化钠溶液)适量，稀释50倍，用0.22 μm的滤膜滤过，进行元素浓度检测，结果见图 3，进一步分析中性硼硅玻璃安瓿中硅硼浓度比及硅铝浓度比的变化趋势，结果见图 4，随着加热时间的延长，中性硼硅玻璃安瓿中Al、Si、B元素向侵蚀液中迁移的量逐渐增加；硅硼浓度比及硅铝浓度比均呈上升趋势，该现象预示玻璃安瓿内表面有发生脱片的可能性。
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图 3 元素迁移量测定结果 Fig.3 Determination results of released elements content |
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图 4 C (Si)/C (Al)、C (Si)/C (B)变化趋势 Fig.4 The trend of C (Si)/C (Al)、C (Si)/C (B) |
中性硼硅玻璃安瓿内表面被侵蚀的机理是离子交换反应和网络构解[15]，水使得玻璃骨架架构中的某些碱性金属离子迁移到溶液中，同时生成氢氧根离子，随着侵蚀液中碱性金属离子与氢氧根浓度的不断增加，玻璃被侵蚀的程度不断加深。硅迁移量的不断增大使玻璃网络骨架结构变得疏松，造成玻璃脱片，所以考察硅的迁移量及硅硼、硅铝浓度比的变化趋势对推断玻璃包材是否发生脱片具有重要的意义。
不同生产工艺对玻璃制品质量的影响不同，特别是对玻璃内表面的耐受性影响较大。管制玻璃容器靠近底部应力环部位和颈部内表面的化学耐受性低于其他部位，耐腐蚀性受不同药物的影响较大[10]。本实验在测定元素迁移量时，加热18、20 h后Al、Si、B的迁移量出现异常变化，推测原因可能为在颈部、底部成形过程中，中性硼硅玻璃安瓿因局部受热易引起碱金属和硼酸盐蒸发及分相[10]，所以即使是同一厂家生产的同一批安瓿，在相同的侵蚀条件下其所含元素的迁移量也会相差较大。
本文结合亚甲基蓝染色、SEM和ICP-OES，讨论了中性硼硅玻璃安瓿中Al、Si、B迁移量的变化与其内表面脱片的趋势之间的关系，提供了一种通过检测元素的迁移量来推断脱片情况的方法。该方法可有效判断中性硼硅玻璃安瓿是否发生脱片或是否存在脱片趋势，并评估由此造成的风险。利用该方法，考察了一批灌装侵蚀液的中性硼硅玻璃安瓿的脱片情况及元素迁移量趋势。结果显示，随着加热时间的延长，中性硼硅玻璃安瓿内表面的脱片或被侵蚀情况加剧，侵蚀液中Al、Si、B元素的迁移量明显加大，预示中性硼硅玻璃安瓿所含元素的迁移量与其内表面的脱片趋势存在同向变化的关系。结合图 1~4可得，当硅铝或硅硼浓度比接近6及6以上时，中性硼硅玻璃安瓿内表面特别是安瓿的颈部、底部会发生严重的脱片情况。建议在检查中性硼硅玻璃安瓿的脱片情况时，可通过ICP-OES检测药物溶液中Al、Si、B的含量进而计算硅铝以及硅硼浓度比来进行判断。
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