紅外光譜液體池法分析藥用鹵化丁基橡膠塞表面殘余硅油含量

顏萍，何開勇，江燕，胡敏

湖北省藥品監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，湖北省藥品質(zhì)量檢測與控制工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430075

鹵化丁基橡膠塞具有化學(xué)穩(wěn)定性好、氣密性好、吸水性小、耐熱耐老化等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛用作生產(chǎn)醫(yī)藥包裝用瓶塞［1］。通常，在藥品封裝加塞時(shí)，橡膠塞與傳輸裝置間的摩擦系數(shù)越低，橡膠塞從料倉中傳送到加塞位時(shí)，橡膠塞相互之間或在傳送裝置上相互懸掛或疊加的概率越小，上機(jī)加塞運(yùn)行也就越順暢，鹵化丁基橡膠塞的表面硅化是減小這一摩擦系數(shù)的最有效方法之一。表面硅化的目的是使膠塞表面附著一薄層硅膜，增加膠塞表面的潤滑性，減少因摩擦產(chǎn)生的微粒，防止在藥品存貯過程中發(fā)黏，以達(dá)到較好的上機(jī)壓塞效果［2-3］。

二甲硅油是一種無色無味、不易揮發(fā)的油狀液體，因具有特殊的憎水性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)異的電絕緣性和耐高低溫等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛用于丁基膠塞生產(chǎn)工藝中的硅化試劑。雖然硅油是一種有效的膠塞表面潤滑劑，但被用于藥品的封裝儲(chǔ)存中也存在一些問題：如用橡膠塞密封儲(chǔ)存后的藥品可能會(huì)因硅油的吸附，在稀釋時(shí)會(huì)影響藥物的澄清度；輸液產(chǎn)品的瓶壁上因殘留有硅油導(dǎo)致的“掛珠”現(xiàn)象；在膠塞表面硅化工藝中，由于較難保證膠塞表面硅油的涂布均勻性，易引起硅化效果不理想等。研究表明，在使用過程中若硅化量小，可減少上述問題；若硅化量大又會(huì)導(dǎo)致跳塞、不溶性微粒增加，同時(shí)也會(huì)影響與藥品的相容性（如藥液的澄清度等）［4-5］。因此，在保證藥品質(zhì)量，降低藥品風(fēng)險(xiǎn)的前提下，橡膠塞表面的殘余硅油含量應(yīng)在可控范圍內(nèi)。目前國內(nèi)藥用鹵化丁基膠塞標(biāo)準(zhǔn)尚未規(guī)定膠塞表面硅烷化硅油的用量限度，也未制定相關(guān)的檢測方法標(biāo)準(zhǔn)用于膠塞表面殘余硅油含量的測定。大多數(shù)藥用丁基膠塞生產(chǎn)企業(yè)對(duì)膠塞硅化使用的硅油量標(biāo)準(zhǔn)不一，且沒有對(duì)硅化后的膠塞進(jìn)行硅油含量的內(nèi)控測定。因此，建立丁基膠塞表面殘余硅油含量的測定方法對(duì)藥用膠塞的生產(chǎn)工藝指標(biāo)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及藥品質(zhì)量評(píng)價(jià)具有重要的指導(dǎo)意義。

目前，二甲硅油的定量測定儀器分析方法有凝膠滲透色譜法、氣質(zhì)聯(lián)用法、紅外光譜法、原子吸收光譜法和核磁共振法等［6-7］。其中，紅外光譜液體池法因具有較高的專屬性，操作簡便、快速等優(yōu)點(diǎn)，在二甲硅油的定量分析檢測中有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)［8］。本研究擬建立鹵化丁基橡膠塞表面殘余硅油含量的紅外光譜液體池測定方法，并對(duì)國內(nèi)不同生產(chǎn)企業(yè)的注射用無菌粉末用鹵化丁基橡膠塞表面殘余硅油含量進(jìn)行定量分析，評(píng)價(jià)膠塞表面殘余硅油含量的影響因素，為膠塞配方的一致性和膠塞與藥物之間的相容性研究奠定基礎(chǔ)。

1 儀器與試藥

儀器：美國Thermo Nicolet 公司is50 型傅里葉變換紅外光譜儀；樣品掃描次數(shù)：16；分辨率：4.00 cm-1；波數(shù)范圍：4 000～650 cm-1；KBr 液體池0.5 mm；OMNIC9操作軟件。

試藥：二甲硅油350（批號(hào)：190131-201501）、二甲硅油500（批號(hào)：190132-201501）、二甲硅油1000（批號(hào)：190134-201501）均源自中國食品藥品檢定研究院；無水Na2SO4、乙醚、正己烷、四氯化碳均為國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司分析純?cè)噭?8批藥用鹵化丁基橡膠塞均為2016 年國家評(píng)價(jià)性抽驗(yàn)項(xiàng)目“注射用無菌粉末用鹵化丁基橡膠塞”監(jiān)督抽驗(yàn)的樣品。

2 試驗(yàn)方法

2.1 不同型號(hào)硅油的紅外光譜表征

目前鹵化丁基膠塞使用的二甲硅油型號(hào)一般為黏度350、黏度500 和黏度1 000，不同型號(hào)和規(guī)格的膠塞硅化級(jí)別存在一定的差異。為了得到不同型號(hào)二甲硅油的紅外光譜特征，實(shí)驗(yàn)中對(duì)二甲硅油350 型、500 型和1 000 型分別進(jìn)行了薄膜法紅外光譜表征，結(jié)果如圖1 所示。從圖1 中得到，三者的紅外光譜圖的特征吸收峰均一致。并且，相同濃度的三種型號(hào)的二甲硅油在1 260 cm-1處測得的吸光度大小基本相同。因此，實(shí)驗(yàn)中采用二甲硅油1000型作為對(duì)照，對(duì)膠塞樣品中二甲硅油含量進(jìn)行定量檢測。

圖1 二甲硅油350型、500型和1000型的紅外光譜圖

2.2 紅外定量峰的選擇

二甲硅油的紅外特征吸收峰主要有（800±10）cm-1的Si-C 伸縮振動(dòng)吸收峰，（1 020±10）cm-1的Si-O反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰以及（1 260±10）cm-1的Si-CH3對(duì)稱變形振動(dòng)吸收峰。其中（1 260±10）cm-1處的特征峰的峰型尖且強(qiáng)，大多數(shù)有機(jī)溶劑，如甲苯、正己烷、四氯化碳等在此波數(shù)無光譜干擾。因此，在后續(xù)試驗(yàn)中選擇（1 260±10）cm-1處的特征峰作為定量分析的測定峰。

2.3 光譜采集方法

將待測溶液注入溴化鉀液體池（0.5 mm）并使其充滿，封好入口和出口端，用擦鏡紙擦凈外部窗片，置光路中掃描采集光譜。掃描次數(shù)16 次，波數(shù)范圍1 100～1 400cm-1，測定特征波數(shù)為1 260 cm-1，狹縫寬度0.5 nm，分辨率4.00 cm-1。

2.4 空白溶劑的選擇

為了準(zhǔn)確測定鹵化丁基膠塞表面的殘余硅油含量，空白溶劑均不能在（1 260±10）cm-1特征峰處有吸收峰干擾，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)甲苯性質(zhì)穩(wěn)定且對(duì)定量峰無干擾。因此，在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中采用甲苯作為方法的空白溶劑，甲苯和二甲硅油1000 的紅外光譜圖分別見圖2 和圖3。

圖2 甲苯溶劑的紅外光譜圖

圖3 二甲硅油1000的紅外光譜圖

2.5 提取溶劑考察

為了選擇合適的溶劑用于回流提取膠塞表面的殘余硅油，實(shí)驗(yàn)中考察了乙醚、正己烷和四氯化碳三種溶劑的加標(biāo)回收率，通過加標(biāo)回收率大小來確定提取溶劑。具體方法是：取同一批、同一數(shù)量的膠塞分別用等體積的乙醚、正己烷和四氯化碳提取，并分別加標(biāo)10 mg，然后定容至100 mL，進(jìn)行加標(biāo)回收率考察，考察結(jié)果如表1所示。從表1中的結(jié)果可以看出，乙醚和四氯化碳的加標(biāo)回收率滿足實(shí)驗(yàn)要求，考慮到乙醚揮發(fā)性較強(qiáng)、刺激性較大、操作不安全等因素，實(shí)驗(yàn)中選擇四氯化碳作為膠塞表面硅油的提取溶劑。

表1 不同提取溶劑的加標(biāo)回收率（n=3）

2.6 對(duì)照品溶液的制備

在適量的甲苯溶劑中加入適量的無水Na2SO4，振搖，離心（4 000 r/min，8 min），取上層清液作為空白溶劑。精密稱取1.0 g 二甲硅油1000 型，用空白溶劑稀釋至100 mL，搖勻，離心（4 000 r/min，10 min）后，取上清液，即得10 mg/mL 二甲硅油1000 型貯備液。

2.7 供試品溶液的制備

將30 只鹵化丁基膠塞置于500 mL 的圓底燒瓶中，加入80 mL 的四氯化碳在60 ℃下回流1 h，冷卻至室溫，將回流液傾出，加四氯化碳稀釋并定容至100 mL，搖勻。精密量取回流溶液10 mL 置玻璃瓶中，揮干溶劑后，加入1 mL 甲苯定容，作為供試品溶液。

2.8 線性關(guān)系考察

精密量取適量的對(duì)照品貯備液，配置成0.2 mg/mL、0.5 mg/mL、1.0 mg/mL、2.0 mg/mL、3.0 mg/mL、4.0 mg/mL和5.0 mg/mL 的二甲硅油1000 的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，測定標(biāo)準(zhǔn)系列溶液在1 260 cm-1處的吸光度值，以吸光度（A）對(duì)濃度（C）作線性回歸，得線性方程：A=0.259 6C+0.002 9，r=0.999 9。結(jié)果表明，二甲硅油在0.2～5.0 mg/mL 的濃度范圍內(nèi)與吸光度呈良好的線性關(guān)系。

2.9 精密度考察

精密量取適量的對(duì)照品貯備液，配置成1.0 mg/mL的二甲硅油1000 的標(biāo)準(zhǔn)溶液，測定其在1 260 cm-1處的吸光度值，實(shí)驗(yàn)得到測定7 次的RSD 值為0.59%，表明該方法的精密度良好。

2.10 回收率考察

取同一批鹵化丁基橡膠塞，按“2.7”項(xiàng)下方法制備3 份供試品溶液。另取9 份相同批號(hào)的鹵化丁基橡膠塞各30 只置于500 mL 圓底燒瓶中，按低、中、高各3 份分別精密加入2.176 mg、5.440 mg 和10.88 mg 的二甲硅油1000 對(duì)照品，并按上述“2.7”項(xiàng)下相同條件回流提取和定容。最后，將定容的甲苯溶液分別用紅外液體池法進(jìn)行硅油含量的測定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2 所示，加標(biāo)回收率在94.8%～98.0%之間，說明該方法的加標(biāo)回收結(jié)果良好。

表2 加標(biāo)回收率考察結(jié)果

3 樣品分析

對(duì)規(guī)格型號(hào)為20 mm 的38 批抽驗(yàn)的鹵化丁基橡膠塞按“2.7”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，并按“2.3”項(xiàng)下方法進(jìn)行硅油含量測定，計(jì)算出所有企業(yè)每個(gè)批號(hào)膠塞的硅油含量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。從表3 中可以看出，除企業(yè)1 的A3 配方號(hào)和企業(yè)3的E2 配方號(hào)生產(chǎn)的批間產(chǎn)品硅油含量差異較小外，各企業(yè)的同一配方號(hào)不同生產(chǎn)批號(hào)的產(chǎn)品硅油含量均有較大差異。膠塞表面殘余硅油的含量與硅油黏度型號(hào)、膠塞的配方號(hào)無關(guān)；而與膠塞生產(chǎn)工藝的硅化級(jí)別有一定的關(guān)系，并且硅化級(jí)別越大，膠塞表面殘余的硅油的檢測量就越多，也預(yù)示著影響藥品相容性風(fēng)險(xiǎn)因素的增加。另外，隨著膠塞放置時(shí)間的延長，硅化在鹵化丁基膠塞表面上的硅油會(huì)往膠塞內(nèi)部或包裝材料表面有一定量的遷移，也會(huì)導(dǎo)致膠塞表面殘余的硅油含量有所降低。

表3 38批不同批號(hào)不同配方的膠塞表面殘余硅油含量

4 討論

透射紅外光譜法的制片方法有KBr 壓片法、薄膜法、石蠟糊法、液膜法、液體池法等，其中KBr 壓片法、薄膜法、石蠟糊法適用于固體試樣，液膜法適用于沸點(diǎn)較高的試樣，而液體池法在應(yīng)用于易揮發(fā)性的液體試樣的檢測時(shí)，可有效避免空白溶劑揮發(fā)所引起的測定準(zhǔn)確度差的缺點(diǎn)。二甲硅油不溶于水，易溶于甲苯、四氯化碳、乙醚等揮發(fā)性有機(jī)溶劑，其分子結(jié)構(gòu)中的Si-CH3對(duì)稱變形振動(dòng)在（1 260±10）cm-1處的紅外吸收峰的峰形尖且強(qiáng)，因此，采用紅外光譜液體池法在二甲硅油含量的檢測方面是一種有效的檢測技術(shù)。

本研究考察了不同種類的提取溶劑對(duì)鹵化丁基橡膠塞表面硅油的提取效率和空白溶劑對(duì)二甲硅油的紅外光譜干擾情況。研究結(jié)果得到四氯化碳的加標(biāo)回收率較好，甲苯溶劑在二甲硅油的紅外特征吸收峰1 260 cm-1處無干擾?；诖耍⒘思t外光譜液體池法用于檢測鹵化丁基橡膠塞表面殘余硅油含量的測定方法，并對(duì)不同配方的膠塞表面硅油含量進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明，膠塞表面硅油含量與硅油黏度型號(hào)和膠塞的配方號(hào)無關(guān)，與膠塞的生產(chǎn)工藝的硅化級(jí)別有一定的關(guān)系。此外，膠塞表面殘余硅油量過多也會(huì)導(dǎo)致不溶性微粒及藥物濁度等影響藥物相容性潛在風(fēng)險(xiǎn)因素增加。

本研究所建立的方法具有操作簡便、準(zhǔn)確性好、檢測效率高等優(yōu)點(diǎn)，可適用于不同規(guī)格型號(hào)及配方的鹵化丁基橡膠塞表面殘余硅油含量的檢測，為膠塞配方的一致性研究和膠塞與藥物之間的相容性研究奠定了基礎(chǔ)。