藥用注射劑與塑料包裝材料的相容性研究進展

張 悅，孫春萌，涂家生

（中國藥科大學藥學院藥劑系，南京210009）

直接接觸藥品的包裝材料和容器是藥品不可或缺的重要組成部分，對保證藥品安全性、穩(wěn)定性和有效性起著至關重要的作用。塑料因其阻隔性好、強度高、外觀透明、質量輕等優(yōu)點，廣泛應用于藥品包裝材料中［1］。常用于藥品包裝的塑料容器材料主要有:聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、聚氯乙烯（PVC）等，適用劑型包括:片劑、膠囊劑、注射劑、滴眼劑等［2］。而注射劑作為高風險制劑，包裝材料和容器對其全生命周期過程中的質量控制和無菌保證具有至關重要的作用，常見的塑料包裝形式有:輸液瓶、多層共擠膜（袋）、塑料（軟）袋、塑料安瓶和預灌封注射器。然而，包裝材料和容器自身的質量對注射劑質量也會產生重要影響，塑料容器雖然在注射劑包裝材料中應用廣泛，但其在耐熱性能以及化學穩(wěn)定性等方面不如玻璃容器；作為注射劑的包裝材料，為了讓包裝材料的外觀更加持久，塑料中往往會加入有穩(wěn)定、潤滑、增塑、著色作用的化學成分，這些成分可能遷移進入注射液增加藥液中的雜質，塑料包裝上的油墨在長期的存放、使用過程中也有可能將苯系物引入注射劑，還有一些藥液中成分（如防腐劑等）也可能被塑料所吸附，從而使主要含量下降，影響注射劑的穩(wěn)定性及有效性。例如，PVC軟袋包裝中添加的增塑劑鄰苯二甲酸酯（DEHP）可滲入藥物進入人體，增加人體內分泌失調和免疫力下降的風險，嚴重者可導致肝癌［3］，國內外均已限制其在藥品塑料包裝材料中的使用，2012年美國食品藥品管理局（FDA）發(fā)布指導草案，建議制藥行業(yè)避免使用DEHP和鄰苯二甲酸二丁酯（DBP），草案中還提供了來自FDA藥品評價和研究中心（CDER）的相關意見［4］。因此，加強藥品和包裝材料相容性研究規(guī)范就顯得至關重要，相容性研究近年來也一直是藥品監(jiān)管當局高度關注的問題。

為提高研究人員對相容性研究相關要求的了解，本文系統(tǒng)梳理了國內外相關規(guī)范以及指南等文件，并對相關研究方法進行了探討，以期為制藥企業(yè)及研究機構的相關研究提供理論參考。

1 國內外藥品包裝材料相容性研究規(guī)范

1.1 中國關于注射劑塑料包裝材料相容性的法規(guī)要求

2002年，國家藥品監(jiān)督管理局發(fā)布了《藥品包裝材料與藥物相容性試驗指導原則（YBB00142002）》［5］，初步確定了包裝材料相容性的研究內容；2004年，規(guī)范藥品包裝材料管理，新組建的國家食品藥品監(jiān)督管理局（SFDA）發(fā)布了《直接接觸藥品的包裝材料和容器管理辦法》（局令第13號）［6］；2012年9月，針對塑料包裝材料相容性研究，SFDA又發(fā)布了《化學藥品注射劑與塑料包裝材料相容性研究技術的指導原則（試行）》［7］，明確了設計思路與基本要求。

此外，《中華人民共和國藥典:四部》（2015年版）也收錄了《藥包裝材料通用要求指導原則（9621）》［8］。

1.2 美國關于注射劑塑料包裝材料相容性的法規(guī)要求

FDA早在1999年5月就發(fā)布了《人用藥品和生物制品包裝用容器密封系統(tǒng)指導原則（Container Closure Systems for Packaging Human Drugs and Biologics）》，指出動態(tài)藥品生產管理規(guī)范（cGMP）、美國消費品安全委員會（CPSC）和美國藥典（USP）對包裝容器的要求，以及新藥臨床試驗申請（IND）注冊申報資料對包裝容器的要求，包括包裝組件的合格性確認和質量控制等內容［9］。該指導原則要求注射劑與塑料包裝材料的相容性研究應參照USP“＜661＞Plastic Packaging Systems and Their Materials of Construction”中的相關要求［10］。

1.3 歐盟關于注射劑塑料包裝材料相容性的法規(guī)

2003年10月，歐盟藥品評價管理局（EMEA）起草了《直接接觸藥品的塑料包裝材料指導原則（Guideline on Plastic Immediate Package Materials）》［11］。

歐洲藥典（EP）在“材料和容器”（Materials and Containers）中提出，包括一系列對塑料包裝材料和容器的規(guī)定［12］，在藥品包裝材料的相容性試驗中，制定了有關塑料包裝材料和容器以及其中添加劑用量的標準，為確定包裝材料是否符合要求提供了初步的判斷依據(jù)。

2 藥用注射劑與塑料包裝材料的相容性研究方法

我國的《化學藥品注射劑與塑料包裝材料相容性研究技術的指導原則（試行）》提出了相容性研究的基本思路，對相容性研究過程中的6個步驟進行了詳細說明，并指出注射劑與包裝材料的相容性試驗包括提取試驗、遷移試驗和吸附試驗［7］。各國法典對于相容性研究的要求和思路各不相同，但隨著各國相容性指導原則和法規(guī)的推進，相關的研究和報道也逐漸增多。

2.1 提取試驗

EMEA將提取試驗定義為:用合適的溶劑系統(tǒng)在極端條件下對組件樣品進行提取，以得到最大量的包裝材料可提取物的試驗方法［11］。EP 9.0“3.1.Materials Used for the Manufacture of Container”規(guī)定了用于注射劑包裝的聚乙烯和聚丙烯塑料常用添加劑以及在塑料中的限度，并要求添加抗氧劑的種類不能超過3種，總量不得超過0.3%。規(guī)定了包裝材料提取的方法為:將包裝材料碎片用甲苯回流90 min，并通過高效液相法檢測不同抗氧劑的含量。其中，還規(guī)定了包裝材料通過1 mol／L鹽酸回流提取1 h后，提取液中鋁、鉻、鈦、釩、鋅、鋯及重金屬總量的限度及測定方法?！?.2.2.Plastic Containers and Closures for Pharmaceutical”規(guī)定了塑料容器的選用條件和輸液劑用塑料容器各項指標的檢測方法和限度，具體為將容器中加入水后121℃滅菌提取30 min考察其提取液的外觀、酸堿度、吸收度、還原性物質及透明度［12］。

USP40-NF35中的“＜661＞Plastic Packing System and Their Materials of Construction”提供了5種提取溶劑的提取方法，并詳細規(guī)定3類聚烯烴類塑料包裝材料的提取方法和可提取物限度，其中聚乙烯、環(huán)烯烴和聚丙烯類塑料包裝材料的甲苯提取方法和檢測方法與EP9.0一致，但其限度沒有規(guī)定，提交檢測結果即可。而在可提取金屬元素的檢測上，相比EP9.0，USP更詳細地規(guī)定了3類聚烯烴類塑料包裝材料分別需特別關注的金屬元素及其限度，元素種類較EP9.0更多［10］。

日本藥典（JP17）中的“7.02 Test Methods for Plastic Containers”同樣規(guī)定了塑料容器的可提取物的測定方法，即將包裝材料碎片放入滅菌器內121℃提取1 h，對提取液進行消泡試驗、pH檢測、高錳酸鉀還原物檢測、UV光譜和蒸發(fā)殘留物的測定，并對不同材料的塑料包裝材料各項檢測指標的限度進行了規(guī)定［13］。

我國藥典和相關指導原則中并沒有明確提取試驗的條件和檢測方法，只是給出了參考的提取溶劑如注射用水、0.9%氯化鈉注射液、pH 3.5緩沖液、pH 8.0緩沖液、10%或15%乙醇等，提取條件有加熱、索氏提取、回流或超聲等［7］。

近年來，包裝材料相容性研究的相關報道也逐漸增多，Jenke等［14-16］建立了雙元乙醇／水溶劑模型和聚烯烴材料相互作用模型，考察了不同極性的溶劑模型對非PVC聚烯烴材料中可提取物的影響，也考察了在藥品生產過程中接觸到的幾種塑料材料在幾種典型的提取劑中可能存在的可提取物與浸出物；Green等［17］歸納了大量關于樣品前處理的報道，總結出目前常用的前處理方法和可提取物如抗氧劑等的測定方法，常用的提取方法包括索氏萃取、溶解／再沉淀、微波萃取、快速溶解萃取、超聲萃取、超臨界流體萃取等，并比較了幾種方法的優(yōu)缺點。Stults等［18］對高分子材料提取物進行了評估，Gao等［19］提出了生物制藥中的提取物和溶出物問題。林黃靜等［20］將包裝材料中加入20%乙醇置于真空干燥箱55℃放置3 d，可從包裝材料中提取到抗氧劑168的水解產物2，4-二叔丁基苯酚，從而通過液相方法檢測其含量。李樾等［21］參照EP的甲苯提取方法，并改進為將包裝材料碎片用甲苯-甲醇（2∶3）溶液100℃微波萃取30 min，方法的可操作性更強。同時還將包裝材料碎片置于高壓滅菌器中121℃提取60 min，并進行酸液和堿液的萃取，模擬各種極端的提取條件測定塑料包裝材料中的可提取物。

2.2 相互作用研究

EMEA的《直接接觸藥品的塑料包裝材料指導原則（Guideline on Plastic Immediate Package Materials）》與我國的《化學藥品注射劑與塑料包裝材料相容性研究技術的指導原則（試行）》將遷移試驗和吸附試驗統(tǒng)稱為相互作用研究。對于注射劑，相互作用試驗是用于評估包裝材料的功能性特性確保藥物或活性成分在放置過程中質量不會發(fā)生超出限度的變化。

2.2.1 遷移試驗 EMEA將遷移定義為塑料包裝材料中的浸出物的在使用過程中的釋放。而使用過程包括生產、貯存、運輸和給藥，包裝材料與藥液直接接觸產生了相互作用，浸出物則進入藥液。遷移試驗是在確定包裝材料的可提取物之后進行的，需在使用過程中選取有代表性的條件驗證包裝材料中不會有物質遷移進入藥物改變其穩(wěn)定性、有效性和安全性。遷移試驗通常在正式的穩(wěn)定性研究中進行，包括長期和加速試驗。

李樾等［21］通過固相萃取方法直接測定藥液中遷移的抗氧劑含量作為遷移試驗的指標。王峰等［22］還通過電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀測定了藥液中遷移的鋁離子和鎂離子濃度，并根據(jù)EP7.0中水滑石的限度規(guī)定藥液中鋁、鎂的遷移量分別不得多于0.12%和0.04%。劉清萍［23］建立了苯乙烯單體和熱印袋（油墨）中甲苯的氣相檢測方法，并在長期放樣的遷移研究中考察了包括苯乙烯單體和甲苯在內的藥液中可能出現(xiàn)的浸出物。趙霞等［24］則建立了3層共擠輸液袋中殘留苯乙烯單體的高效液相色譜檢測方法，并對樣品中苯乙烯的單體的遷移量進行了測定。

2.2.2 吸附試驗 吸附是在指由于包裝材料的物理化學性質或者活性成分、其他可溶性物質的化學性質導致的藥液與包裝材料的結合。吸附試驗是為考察活性成分或輔料是否會被吸附或浸入包裝材料，進而導致的制劑質量改變所進行的研究。主要針對微量、治療窗窄、結構上存在易與包裝材料發(fā)生吸附的官能團，以及處方中含有微量的功能性輔料的藥物［25］。吸附試驗通常和穩(wěn)定性試驗同時進行，通過檢測制劑中主藥成分的變化判斷包裝材料是否對制劑有吸附作用。必要時應設置陰性對照組，選擇通常認為不會對藥液發(fā)生吸附的包裝材料（如玻璃等）作為對照，進行平行放樣和檢測。

EMEA明確規(guī)定在穩(wěn)定性研究中觀察到藥物產品的穩(wěn)定性變化時，必須進行吸附研究，這些變化可能是由于包裝材料對主藥吸附造成的［11］。暴銥等［26］考察了加速試驗條件下注射劑放置1、2個月后，包裝材料提取液中的主藥含量，從而推斷出包裝材料對主藥的吸附作用。劉清萍［23］將3批塑料包裝注射劑和一批玻璃包裝注射劑放樣18個月后對比其中主藥的含量，與0個月檢測結果對比從而判斷包裝材料對主藥的吸附。

3 藥用注射劑與塑料包裝材料相容性研究中存在的問題和解決方案

雖然目前各國都已經制定藥典通則和相關指南來推進包裝材料相容性研究的規(guī)范性，但還是存在一些亟待解決的問題。

3.1 藥用注射劑塑料包裝容器的監(jiān)管

首先，從其他國家法典中的規(guī)定可以看出，各國藥品監(jiān)管機構不僅對包裝材料相容性內容有所管控，還從包裝材料本身的保護性、安全性和功能性上進行了規(guī)范。比如EP 9.0“3.1.Materials Used for the Manufacture of Container”和“3.2.Containers”分別從材料和容器兩個方面強調了包裝材料一些特性指標和添加劑的檢測方法和限度。FDA在《人用藥品和生物制品包裝用容器密封系統(tǒng)指導原則（Container Closure Systems for Packaging Human Drugs and Biologics）》則規(guī)定了不同用途的包裝用容器需進行的研究和提供的資料，不僅有相容性研究，更多是關于包裝材料本身的保護性、安全性的要求［9］。JP17同樣對包裝容器需要進行的檢測方法和限度進行了詳細的說明［13］。另外，EP9.0、USP40和JP17都將塑料包裝容器根據(jù)材料特性分類規(guī)范，不同材料規(guī)定不同的檢測指標、試驗方法和限度要求。由此可以看出，歐美日等發(fā)達國家和地區(qū)均對包裝材料和容器的質量控制有嚴格要求，進而有利于保證藥品制劑的質量，因此我國應加強在用注射劑包裝材料上的監(jiān)管力度。

其次，我國已發(fā)布的相關文件中，并未規(guī)定包裝材料生產企業(yè)和制劑研發(fā)企業(yè)在相容性研究中應扮演的角色。筆者認為，包裝材料生產企業(yè)應作為提取試驗研究的主體，相關企業(yè)應主動選擇不同類型溶劑進行全面研究并作為包裝材料備案資料提交，相關研究結果還可供制劑研發(fā)企業(yè)參考，為包裝材料選擇提供初步判定，從而避免不同制劑研發(fā)企業(yè)開展重復研究導致的資源浪費，提高新藥研發(fā)效率；同時，包裝材料生產企業(yè)還應主動向用戶提供包裝材料中的主要添加劑，以便制劑研發(fā)企業(yè)開展有針對性的監(jiān)測和控制。

3.2 藥用注射劑與塑料包裝材料相容性研究的監(jiān)管

目前我國的包裝材料相容性研究并沒有明確統(tǒng)一、成熟的方法，對企業(yè)在進行包裝材料相容性研究時帶來一定困擾，同時也對新藥審評部門對不同申報資料中所選擇研究方法的合理性判定帶來一定挑戰(zhàn)。因此，盡快出臺具有實操性的包裝材料相容性研究技術指南，有利于統(tǒng)一審評尺度，降低新藥研發(fā)成本，加快我國藥品包裝材料相容性研究的進程。

另外，針對塑料包裝材料在相容性研究時必須關注的元素雜質，各國均未明確規(guī)定。通過查閱各國法規(guī)文件和指導原則、參考相關文獻，除ICH Q3D中規(guī)定的1類和2A類元素雜質外，各國藥典還對不同包裝材料須關注其他元素進行了規(guī)定（表1）。筆者調研發(fā)現(xiàn)，由于我國尚無明確要求，目前開展相容性研究時，大多數(shù)企業(yè)或研究機構均會選擇盡量多的元素雜質進行研究，以避免研究不充分而被藥品審評部門要求進行補充研究。因此，為規(guī)范研究內容，有必要對包裝材料相容性研究中元素雜質的研究范圍、研究思路、含量計算方法等進行統(tǒng)一要求。

表1 各國藥典對不同材料塑料容器的金屬元素限度要求［10，12-13］