塑料安瓿瓶的應用瓶頸淺析

　　安（ān）瓿瓶，作為盛放注（zhù）射藥劑的（de）小型容器，已經在醫（yī）藥領域流行了數百年。其材質以玻璃為主，在漫長的（de）使用中，玻璃的易碎特性導致的玻屑汙染和醫護人員損傷屢屢發生，逐漸暴露了玻（bō）璃安瓿（bù）瓶的應用缺陷，同時催生了新型安（ān）瓿瓶的探索（suǒ）與研究。近（jìn）年來，塑料安瓿瓶發展（zhǎn）迅速，引起了醫藥（yào）企業和相關科研機構的重視。

塑料安瓿瓶的發展背景

　　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（cái）料——塑料。常用聚乙烯、聚丙烯等（děng）塑料材料具（jù）有非常好的柔韌性、抗碎性，以及質量輕盈的優勢，便於安瓿的（de）成型與攜帶，為塑料安瓿（bù）瓶的誕生奠定了成熟的材料（liào）基礎（chǔ）。塑料安瓿瓶的真（zhēn）正興起與BFS技術（shù）的發展密不可分（fèn）。BFS，即為吹製-灌裝-密封三合一技術，是一種（zhǒng）用於製藥的無菌（jun1）或（huò）最終滅菌的液體灌裝工序：真空條（tiáo）件（jiàn）下加熱塑（sù）料粒料，高溫狀態下將粒料基礎形成管狀瓶胚，充氣成型，灌裝藥液封（fēng）口完成^[1]。BFS技術應（yīng）用於（yú）塑料安瓿瓶的製備，實現了更高級別的無（wú）菌（jun1）保障。上述種種（zhǒng）優勢決定了塑料安瓿瓶具有廣闊的應用前景。

　　但是在我國，由於缺（quē）乏（fá）塑料安瓿相關的生產法規（guī）、質量標準，塑料安（ān）瓿本身的物（wù）理性能、化學（xué）穩定性和生物安全（quán）性的研究尚未成熟，以及（jí）人們對玻璃安瓿（bù）的（de）傳統認知與使用習慣等因素，對塑料安瓿（bù）大規模應用產生了阻（zǔ）礙作用，因而我國塑料安瓿（bù）仍處（chù）於新（xīn）興階段，應（yīng）用比例遠低於玻璃安瓿，且種類較少，主要以包（bāo）裝非（fēi）治療性藥物為主。

透氧性——塑料安（ān）瓿的應用瓶頸之一

　　藥劑暴露在空氣中，會與氧氣發生氧化反應（多為與氧化合或脫氫），而使藥物結構改變，生產過氧化物。潮濕的空氣和光線更易加（jiā）速這一進程。藥劑氧化後（hòu）會發生不（bú）同程度（dù）的變質，以致療效降低、顏色變化、析出沉澱，甚至產生毒性（xìng）物（wù）質。從這一方麵來說，安瓿瓶的阻氧性至關重要。玻璃的透氧性（xìng）極低（dī），基本上（shàng）可（kě）忽（hū）略不計，因此玻璃安瓿的整體的阻氧性極佳。相（xiàng）比之下，塑料的透氧性則高出（chū）許多，成為其應用於安瓿製造的瓶（píng）頸之一。塑料的透氧性取決於兩方麵（miàn）因素：1、聚合物的凝聚（jù）力，即聚合（hé）物鏈間的作用力，若凝聚力強，氧氣擠入聚合物鏈間的可能性小，氧氣透過率就（jiù）小；2、聚合物鏈間的間隙，間隙（xì）越大意味著氧氣滲透的空間越大，更利於氧氣的滲透。以塑（sù）料（liào）安瓿較為常用的HDPE材料為例，它屬於非極性（xìng）材料，分子之間的相互引力較弱，凝聚力（lì）不強。同時HDPE是一種半結晶聚（jù）合物，根據結晶度越高，分子鏈排列越緊密，氧氣越難以滲透（tòu）的原理，氧氣易（yì）在非結（jié）晶（jīng）區滲入並且擴（kuò）散透過。通過（guò）測試，在23℃、50%RH的條件下，25μm厚的HDPE片材（cái）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（biàn）長，透氧率逐漸變小，當厚度達到250μm的時（shí）候，透氧率約為10~30cm³/(m²·d)。

　　對於塑料安瓿來說，僅用塑料片材的透氧（yǎng）率來衡量仍是不（bú）準確的。筆者取了752μm厚的HDPE片材和由此片（piàn）材製得的10mL塑料（liào）安瓿，在23℃、50%RH的條（tiáo）件下，利用MD传媒视频包裝安全檢（jiǎn）測中心的（de）OX2/230氧氣透過率測試係統進行了透氧率的測試。結果如表1。

表1 HDPE片材（cái）及安瓿透氧率測試結果

　　測試數據顯示，同材質同厚度的片材和塑料安瓿的透氧（yǎng）率差別很大，且數值單位不同，二者（zhě）不具有可比性。此（cǐ）外，因為塑料片（piàn）材的材質多為均（jun1）勻且厚度一致（zhì）的，而塑料安瓿因成（chéng）型工藝的要求，開啟斷裂處的厚（hòu）度設計的比其（qí）他部位薄，造成安瓿（bù）各部位材質的實際透氧率存在差異，故（gù）塑料安（ān）瓿原材料的透氧性並不適用於評判安瓿瓶的（de）透氧（yǎng）性，建（jiàn）議對安瓿（bù）瓶整體進（jìn）行氧氣透過率測試（shì），以獲得更（gèng）具有（yǒu）實（shí）際意義的數據參（cān）考（kǎo）。

　　環境溫度也會對塑料安瓿的透氧性造成影響。當（dāng）溫度升高，對於塑料本身，由於（yú）熱（rè）運動其分（fèn）子鏈構象（xiàng）變化越快，內聚力下降，同時聚合物鏈間的間隙增大，提高（gāo）了氧氣等滲透質分子的擴散速（sù）率（lǜ）；對於氧氣分子，溫度越高，其熱運動越劇烈，能量越大，更易達到在聚合物分子鏈間的擴散所需能量值，造成塑料阻氧性（xìng）的降低（dī）。二者共同作用將會（huì）加（jiā）速（sù）塑料安瓿的（de）氧氣透過速率。

　　因此，在控（kòng）製塑（sù）料安瓿的透氧性方（fāng）麵可以圍繞以下思路采取措施：1、選定合適的塑料（liào）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算前提下。2、重點加強對（duì）成型（xíng）塑料安瓿的透氧性檢測，以此為依據調整安瓿（bù）成型工藝以及斷裂處厚度控製，從而降低氧氣的透過量。3、嚴格按照安瓿藥（yào）劑的低溫保存要求進行儲藏，嚴格控製（zhì）塑料安瓿暴露在高溫（wēn）環境的時間。

撕裂開啟性——塑（sù）料安瓿的應用瓶（píng）頸之（zhī）二

　　易開啟（qǐ），是安瓿應用中的重要前提條件。傳統玻璃安瓿，在使用時需用砂輪在（zài）瓶頸減弱標記處劃出凹痕，掰其凹痕處瓶（píng）頸折斷，開（kāi）啟（qǐ）取藥。這一（yī）開啟形（xíng）式既複雜，又會（huì）產生大量的不溶碎屑落入藥劑中，對於受藥方的生命安全存在潛（qián）在的風險。塑料因其材料原因，其開啟後碎屑數量很少，通過減弱開啟部位厚度，靠外力撕裂減薄槽的方式實現開啟。因此，開啟部位材料（liào）的撕裂（liè）開啟性（xìng）是塑料安瓿易開啟的關鍵因素。

　　塑料是由長鏈分子構成，分子運動具有明顯（xiǎn）的鬆弛性，故塑（sù）料具有所有已知材料中可變範圍最寬的力學性能，包括（kuò）耐撕裂性。對於塑料安瓿（bù）來說，良好撕裂性取決於多方麵因素，如厚度、開口（kǒu）部位（wèi）的形（xíng）狀等，其中後者對於塑料安瓿的（de）開啟意義重大。在常規塑（sù）料安瓿設計中，開口部位的形狀多為三角形缺口，利於應（yīng）力集中，引導其沿著三角頂（dǐng）角的位置撕裂瓶頸（jǐng）。但是（shì），不同三角缺口頂角的角度會（huì）形成（chéng）不同的撕裂形態（tài），進而影響撕裂的難易（yì）程度。

　　為了進一步驗證，筆者（zhě）取了由752μm厚的塑料製得的三角頂角為20°、40°、60°、80°、90°的如圖1的試樣進行了褲型撕裂測試（如圖2），測試儀器為XLW（PC）智能電子拉力試驗機，獲得“撕裂強度-位移”曲線，如圖（tú）3。

圖1、試樣

圖2、褲（kù）型撕裂

圖3、撕裂強（qiáng）度-位移曲線

　　根據圖（tú）3的撕裂強（qiáng）度-位移（yí）曲線，20°、40°、60°、80°四類試（shì）樣在撕裂前撕裂強度一般會有一個（gè）較大的提升，達到峰值即最（zuì）大強度，開啟部位的三角（jiǎo）缺口頂（dǐng）角處發生（shēng）撕裂，之後撕裂強度呈下降趨勢並逐漸保持平穩（wěn）狀（zhuàng）態（tài）。四者相比可以看（kàn）出，隨著三角缺口頂角的角度增大，撕裂強度的峰值增幅（fú）也有所升高（gāo），說明三角缺口頂角角（jiǎo）度的增大致使試樣撕裂逐漸由易變難。相比（bǐ）之下，90°的（de）試樣（yàng）的曲線形態大有不同，撕裂強度的峰值（zhí）出現的較晚且峰值已達120N/mm左右，說（shuō）明該試樣在撕裂過程中發生了整體的屈服，最終出現非正常撕裂的情況，如未沿（yán）預期路徑撕裂、在試樣的薄（báo）弱部位開裂等。因此，本（běn）著“易開啟”的原則，開啟部位的三角缺口頂角設定在30°~40°更（gèng）加利於塑料安瓿的撕裂開啟。

總結

　　安瓿（bù）瓶，是當（dāng）前注射藥劑的重要包裝容器，在藥品包裝（zhuāng）市場中（zhōng）占有較大份額。但（dàn）由於（yú）玻璃材料易碎並易（yì）產生碎屑（xiè）的特性，影響用藥安全，故塑料安瓿瓶開始興起。在其應用中，塑料材質的透氧性和撕裂性往（wǎng）往（wǎng）是製約其發展的瓶（píng）頸因素，本文通過相關試驗進行了簡單的分析與論（lùn）證，為克（kè）服上述瓶頸問題提出了相應建議，希望對塑料安瓿未來（lái）的應用推（tuī）廣有所助益。