药用玻璃碱性溶出及玻璃脱片问题的分析研究

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一、玻璃脱片现象及其对药品质量的威胁

玻璃作为硅酸盐无机类材料，是各种性能*稳定的材料之一，且光洁透明，适宜药品的包装贮存和保质。同时，相对于其他材料，玻璃价格较低廉。近年来，我国的药用玻璃工业及产品得到了长足的发展，已成为药品包装领域的主要包装材料之一。

玻璃虽具有以上优点，但也存在一个主要缺点：在特定条件下会有玻璃薄片从玻璃容器的内表面脱落，直接进入到溶液中形成玻屑，有时肉眼难以觉察。在过去的几年中，注射药物中存在玻屑的问题日益增多，已引发了全球范围内诸多产品的召回事件。如2020年美国FDA官网公布16起注射剂召回事件，其中由于发现微粒物质、安瓿瓶破裂等可能与玻璃容器有关的召回共有8起，给企业和社会都造成了巨大损失。

而对药品生产企业而言，玻屑等可见异物的控制相对于其它项目来说算是*难控制的一项。其难于控制的原因有两个：一是，难于发现；二是难于找到真正的原因。

难于发现，是因为一旦生产工序中存在具有影响可见异物的因素，它不会导致每个单元产品的可见异物都不合格，在抽检的过程中很难发现。且可见异物不像其它项目那样，一旦发现就立刻可以锁定相关环节，在那个环节进行排查即可，相反影响可见异物的生产工序较多，一旦发现有可见异物，需要排查的工序有很多。

因此，对药品生产企业而言，选择***的玻璃包材，尽可能降低玻璃容器对药品质量的干扰，无疑是一个明智之举。

 

二、玻璃脱片的人体危害及相关标准

美国FDA向药品生产企业发布的关于某些注射药物中可能会形成玻璃脱片的公告中提到，尽管尚没有与玻璃脱片直接相关的不良事件被报告，但静脉注射用药物中存在的这些玻璃薄片可能会导致血栓和其他血管事件(如静脉炎)的发生；对于皮下接种，脱片可能导致异物肉芽肿的发生、局部注射部位反应和免疫原性的增加。

脱片这一问题的症结在于玻璃的耐受性。一些玻璃容器的内表面在与药液的长时间接触过程中受到各种因素的影响易产生脱片。一些情况已与高脱片发生率联系在一起。如盛装碱**液或某些缓冲溶液(如枸橼酸、酒石酸盐)的玻璃瓶及进行过终端灭菌的产品。

鉴于此类突发事件的不断发生，美国药典委员会(USP)包装、贮藏和分销专家委员会撰写了一个新通则<1660>"玻璃容器内表面耐受性评估"，对预测可能形成的玻屑和脱片提供了推荐方法。

目前，美国药典，欧洲药典，日本药典等均对药用玻璃等药包材提出了药物相容性，碱性溶出量等一系列标准和要求，中国药典也在逐渐增加药包材各大类材料的指导原则，将会有具体的药包材品种纳入到药典的各论中。

在此大趋势下，选用符合各国药典标准的玻璃包材，不*可以给予产品更好的质量保证，同时还可以降低国内外申报的难度，从产品长远推广的角度考虑无疑是正确的选择。

 

三、玻璃表面的化学侵蚀机制

水对玻璃的侵蚀始于水中的氢离子与玻璃中碱金属离子的交换过程，以及水分子渗透进入玻璃的过程。玻璃中的硅酸与被交换出的碱金属离子发生中和反应生成硅酸盐，另外，水分子也能与硅氧骨架直接起反应。

反应产物Si(OH)4是一种极性分子，它能使周围的水分子极化，定向附着在自己周围，形成一个高度分散的系统，称为硅酸凝胶，除有一部分溶于水溶液以外，大部分附着在玻璃表面，形成一层薄膜。

在碱性溶液中，OH-集中在玻璃表面，并吸附玻璃中的各种阳离子。同时OH-离子也能直接破坏硅氧骨架，使Si-O键断裂，*后变成硅酸离子，或与吸附在玻璃表面上的阳离子形成硅酸盐，并逐渐溶解于碱液中。当超过了溶解限度，就会生成肉眼看不见的微粒。碱对玻璃的侵蚀过程不会生成硅胶保护膜，所以侵蚀会不断进行下去。

根据以上化学反应机制不难判断，低碱金属离子含量、低碱性溶出的玻璃包材发生脱片、生成玻屑的可能性更低。对于pH值偏碱性、或组成成分可能与碱性金属离子发生相互作用的药品制剂而言，为避免容器内表面发生化学侵蚀，威胁药品质量，更应选择低碱性溶出的玻璃包材产品。

以上反应及情形*发生在玻璃与介质之间，如是药物，情况则更为复杂。

 

四、影响玻璃容器形成脱片的主要因素

影响因素包括玻璃容器的化学组成、生产工艺、成型后的处理方式，药物制剂的**(如组成成分、离子强度、络合剂、pH值)，及灭菌方式等。

（1）玻璃的化学组成

玻璃的主要成分为二氧化硅，化学组成并不恒定，在一定范围内允许有波动，不同厂家生产的玻璃化学组成也稍有不同。Ⅰ型硼硅玻璃含硅70％～80％，三氧化二硼7％～13％，及少量的氧化钠、氧化钾和氧化铝，有较强的耐水性和耐热震性。Ⅲ型钠钙玻璃含硅60％～75％，氧化钠和氧化钾12％～18％，及氧化钙、氧化镁和氧化铝5％～12％，碱金属元素含量较高，耐水性较弱。

（2）成型后的处理方式

普通钠钙硅酸盐玻璃在退火工艺过程中，还要对玻璃表面进行中性化处理。因为加热玻璃可促使氧化钠析出在容器的内表面，在与溶液接触一段时间后，钠离子迁移入溶液，产生OH-，使得非缓冲溶液的pH值变大。

（3）溶液中的化学组成

溶液中的某些化学成分会加快脱片的形成，如枸橼酸、戊二酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、磷酸盐等对玻璃都具有较强的侵蚀性。pH值是另一个关键因素，因为碱性溶液(pH>8.5)能导致玻璃内表层溶解，增加富硅区域形成脱片的风险。

（4）终端灭菌

玻璃的化学稳定性会随温度和压力的升高而剧烈变化。100℃以下时，温度每升高10℃，侵蚀介质对玻璃的浸提速度增加50％～250％；100℃以上时(如在高压蒸汽灭菌锅中)，侵蚀作用始终是剧烈的。当压力提高到2.94～9.80MPa时，化学性能较好的玻璃也能在短时间内受到剧烈破坏；与此同时，大量硅的氧化物会转入到溶液中。

综上所述，若药品制剂含有EDTA、磷酸盐或溶液为碱性，或需要进行终端灭菌的话，为了降低脱片风险，保障制剂质量，应选用硼硅含量高、碱金属含量低、防碱性/低碱性溶出的药用玻璃包材。

 

五、岩田硝子IRAS长期低碱处理管瓶

为了防止硼硅酸玻璃管瓶表面溶出碱性物质，岩田硝子工业株式会社开发了独有的低碱性处理方法——IRAS处理。

该技术通过管瓶成型工程的一体化流水线生产，生产出了从管瓶内部抑制碱性溶出的划时代管瓶，符合日本药典（JP）、欧洲药典（EP）、美国药典（USP）标准。

IRAS长期低碱处理管瓶在USP６６０，６０℃＊７５％影响因素试验等各种比较试验中，均显示出优越的低碱性作用。长期来看，IRAS长期低碱处理管瓶碱性溶出量符合JP、EP、USP的要求。

此外，IRAS长期低碱处理管瓶还具有清洗过后无残渣；抑制冻干时液滴飞溅、挂壁；无溶剂引起的脱片影响；一体化流水线生产，成本效率高等优势。

根据不同产品的个性化需求，IRAS产品还可追加其他功能性工艺，包括低附着性工艺，透明遮光工艺，以及清洗、灭菌、无菌包装工艺等，为制剂生产企业量身定制*符合需求的管瓶产品。

日本岩田硝子工业株式会社创立于１９１８年，专注于生产药用玻璃容器，运用独有的**技术在医疗用品领域不断开发研究，充分满足客户的需求。其主要合作企业有武田药品工业、astellas制药、大冢制药、田边三菱制药、NIPRO、API株式会社、泽井制药、东和制药、武田TEVA医药、日医工等。

艾伟拓（上海）医药科技有限公司与岩田硝子工业株式会社已建立长期战略合作伙伴关系，全权负责中国境内的产品销售、技术支持与售后服务。目***款玻璃瓶已获得登记号，可在CDE网站查询（状态为A）；另有一款管瓶已完成登记，等待公示中。