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嘉峪檢測網(wǎng) 2024-12-12 13:36
編者語：本文主要研究了不同形式的常用預灌封注射器對藥液的影響，特別是對防腐劑含量的影響。研究表明，預灌封注射器的柱塞和針頭護帽能夠不同程度的導致產(chǎn)品中防腐劑和水蒸氣的擴散及滲透，從而致使產(chǎn)品中防腐劑含量的降低。本文通過對預灌封注射器中產(chǎn)品穩(wěn)定性、材料相容性、有機硅結(jié)合性研究、蒸汽滲透性、針頭護帽/柱塞以及HS-GC-MS等研究，確定預灌封注射器的柱塞、針頭護帽不僅對氧氣有較高的透過率，而且對水蒸汽以及產(chǎn)品中BzOH的滲透性也影響較大。需要對容器封閉系統(tǒng)的物理化學性質(zhì)具有一定了解和評估，從而降低在穩(wěn)定性研究過程中遇到的不可預見的問題。另外，提示包材生產(chǎn)廠家可以通過涂覆惰性材料來提高產(chǎn)品穩(wěn)定性。
摘要：預灌封注射器（PFS）是一種廣泛使用的藥物輸送醫(yī)療器械，特別是用于生物來源性的藥物。產(chǎn)品成分和PFS成分之間的相互作用在PFS的適用性方面起著至關(guān)重要的作用。含有苯甲醇/BzOH的稀釋劑（以苯甲醇/BzOH為防腐劑）用于復溶凍干產(chǎn)物的PFS顯示，在加速和強力穩(wěn)定過程中發(fā)現(xiàn)BzOH含量系統(tǒng)性降低。為了了解和確定這一現(xiàn)象的根本原因，對該現(xiàn)象進行調(diào)查。BzOH與PFS的橡膠成分（塞子和尖端蓋）結(jié)合的傾向各不相同。通過頂空-氣相色譜-質(zhì)譜（HS-GC-MS）分析研究了PFS尖端蓋上的蒸汽滲透行為。根據(jù)橡膠組分的特性，BzOH不僅可以與之結(jié)合，還可以穿透它們，導致穩(wěn)定性過程中在橡膠組分中的系統(tǒng)性損失。PFS不僅可以像以前的研究所示允許水蒸氣滲透到尖端蓋上，還可以允許像苯甲醇這樣的有機化合物分子通過。這種現(xiàn)象強調(diào)了初級包裝仔細選擇組件的必要性，也提供了一個可以在早期選擇最佳初級包裝配置時部署HS-GC-MS等新型工具的機會。
關(guān)鍵詞：預灌封注射器；BzOH；稀釋劑；吸附；蒸汽滲透；針頭護帽；柱塞；HS-GC-MS
1. 簡介
隨著生物技術(shù)治療方法的出現(xiàn)，大量的單克隆抗體（mab）處于研究開發(fā)中。大約有40%的凍干單克隆抗體，最終呈現(xiàn)出粉末狀（片狀）的藥品[1,2]。Gervasi等人最近報道，僅在歐盟，就有約34%的腸外蛋白配方是凍干的[3]。凍干粉可避免溶液介導的降解，確保產(chǎn)品在保質(zhì)期內(nèi)的穩(wěn)定性[4,5]。凍干產(chǎn)品需要使用稀釋劑/載體將凍干劑重組為腸外給藥溶液。通常，稀釋劑可以是注射用水或使用含有防腐劑的無菌水，這些防腐劑可以在規(guī)定的使用期限內(nèi)提供微生物穩(wěn)定的重組溶液。含BzOH的注射用水被廣泛用作凍干蛋白的稀釋液，多數(shù)為多用途小瓶。開發(fā)一種含有PFS的稀釋劑，與凍干劑一起包裝，在劑量方面具有優(yōu)勢準確性和患者安全性方面具有較好的優(yōu)勢，如用于重構(gòu)的稀釋劑用量得到了保證以及由于處理不同注射器之間固有可變性而導致的錯誤被最小化[7,8]。
使用PFS系統(tǒng)給藥變得越來越重要，特別是對于那些需要反復或長期給藥的藥物[9]。推動PFS增長的主要因素是易于給藥、給藥準確以及與自動注射器具有兼容性，從而進一步提高了患者的依從性[10,11]。與小瓶相比，PFS設備的復雜性，給以PFS為基礎的藥品開發(fā)帶來了技術(shù)挑戰(zhàn)。然而，這些挑戰(zhàn)通常以影響藥品質(zhì)量的形式反映出來（如：鎢[12,13]/硅油誘導的聚集或顆粒形成[14-17]）或設備功能（如：針頭堵塞、高斷裂/滑動力等[18,19]），從而對產(chǎn)品質(zhì)量和性能產(chǎn)生不利影響。最近有報道稱，通過PFS針罩的蒸汽傳輸會導致含蛋白藥物的針堵塞[20,21]。在選擇藥物制劑溶液和PFS組分之間的相互作用時必須考慮藥品的主要容器。這不僅適用于高濃度、高粘度的生物制品，也適用于含BzOH的非生物制品。就PFS而言，BzOH不僅可以在小分子無菌制劑（如：Falsodex®）中作為防腐劑使用，也可用作蛋白質(zhì)凍干液（如凍干劑）的稀釋劑/載體的防腐劑成分（如：Extavia®和Enbrel®），以確保重組產(chǎn)品在持續(xù)時間（包括保持時間）內(nèi)無菌，直到給完患者最后一劑產(chǎn)品。關(guān)于小分子和蛋白質(zhì)腸外配方中使用防腐劑的詳細概述可以在Brian及其同事發(fā)表的綜述文章中找到[22]。
稀釋劑PFS，作為我們其中一個項目技術(shù)開發(fā)穩(wěn)定性計劃的一部分，測試是在“加速條件”和“應力條件”（以及實時存儲條件）下，而這些條件通常高于推薦的儲存溫度和相對濕度值。在這些研究過程中，觀察到稀釋劑注射器中BzOH含量的下降。而稀釋劑中防腐劑含量的降低可導致含有潛在改變防腐劑的重組產(chǎn)品功效。這可能對此類產(chǎn)品的微生物質(zhì)量產(chǎn)生深遠的影響，特別是如果打算用于多次給藥。PFS使用量的增加[23]，以及凍干生物制品數(shù)量的激增[24]，加速了對這一現(xiàn)象進行評估和調(diào)查的動力。在開發(fā)早期識別這種現(xiàn)象可以作為提供預期貨架期的最佳初級包裝組件的關(guān)鍵指標。
PFS 以基于固定針頭和魯爾接頭的形式提供 (圖1)。魯爾接頭格式可以基于“魯爾滑動”(LS)，其中尖端蓋可以簡單地滑動/安裝到注射器尖端(圖1B)，也可以是“魯爾鎖”(LL)，其中旋轉(zhuǎn)環(huán)驅(qū)動尖端蓋安裝/鎖定到注射器尖端(承載環(huán))(圖1C)。用于低滑動注射器的尖端帽由彈性體/橡膠制成，而用于LL注射器的尖端帽通常由剛性塑料屏蔽(例如聚丙烯)內(nèi)的彈性體/橡膠構(gòu)成。LL和LS注射器可用于全球許多制藥公司的應用[25]。彈性體合成橡膠和丁基熱塑性彈性體通常是透氣性的，其中這種透氣性有助于PFS系統(tǒng)的滅菌(通過蒸汽或環(huán)氧乙烷)[26]。顯然，這種滲透性也會導致注射器內(nèi)部藥品中的水蒸氣通過針尖蓋滲透到外部環(huán)境中[21]。我們將進一步說明這種現(xiàn)象不僅是水分子逃逸的原因，也是像BzOH這樣的小分子逃逸的原因。在本篇研究性文章中，我們系統(tǒng)地研究了PFS中苯甲醇含量的降低，并表明稀釋劑中含有的BzOH不僅可以與之結(jié)合而且可以透過PFS的針尖帽蓋，在防腐劑的丟失過程中，不會伴隨任何降解過程。
圖1預灌封注射器普遍使用的規(guī)格 (A) 固定針頭 PFS，(B) 魯爾滑動 PFS，(C) 魯爾鎖 PFS
2. 材料與方法
2.1材料
BzOH購自Merck KGaA (Darmstadt, Germany)。使用Millipore-Q裝置(Millipore，型號Advantage A10)制備的超純水配制含BzOH的溶液(稀釋劑)。Dow Corning® 360醫(yī)用液(聚二甲基硅氧烷/硅油)，粘度為1000cST，購自道康寧(美國)。注射器編號1:2.25 mL LL-PFS樣品由長2.25 mL、I型硼硅酸鹽透明玻璃桶組成，指狀法蘭和尖端帽蓋由合成異戊溴丁基彈性體橡膠混合制成，由塑料(聚丙烯)外殼屏蔽。注射器用特氟龍涂層(產(chǎn)品接觸面)和溴丁基柱塞。注射器編號2:2.25mL LS-PFS樣品由長2.25mL、I型硼硅酸鹽透明玻璃桶組成，指狀法蘭和尖端帽蓋由合成聚異戊二烯專有彈性體橡膠共混物制成。注射器用特氟龍涂層(產(chǎn)品接觸面)和溴丁基柱塞。注射器(帶瓶蓋)和柱塞作為即用型(RU)組件從制造商處收到(清洗，硅化和消毒)。上述主要包裝成分的物理化學屬性信息可從各自制造商提供的分析/規(guī)范證書中獲得。將含BzOH的溶液分別以10 mg/mL或9.7 mg/mL的濃度在去離子水中制備，過濾(0.2μm)，填充(1 mL)玻璃注射器，然后加上柱塞。當保持垂直(法蘭向上)位置時，每個PFS在液體表面和注射器塞之間的目標頂空為5mm(限制：2~5 mm)。注射器灌裝操作在層流控制環(huán)境下進行。本研究中使用的所有化學品均為藥品級。特氟龍膠帶(寬度：12mm；厚度：0.1 mm，貨號：7500001008)購于德國Teguma GmbH。移液器、移液頭(1ml)和注射器管(安全鎖管1.5 mL)。編號：0030120.86)采購于德國Eppendorf。結(jié)合研究中使用的玻璃瓶采購自德國Schott-Duran®，由透明硼硅酸鹽玻璃(EP/USP型I)制成，并配備具有密封性的藍色聚丙烯蓋。
2.2穩(wěn)定性研究
穩(wěn)定性研究作為稀釋劑填充注射器(注射器1和注射器2)技術(shù)開發(fā)的一部分進行。兩種類型的注射器在長期(5±3°C)、加速(25±2°C/60±5% RH)和強力(40±2°C/ 75±5% RH)儲存條件下長達3個月，測試點分別為0、1和3個月。在每個穩(wěn)定性條件的每個測試點對每種類型的一個稀釋劑注射器進行測試。在指定的拔出點，擰開/取下尖端帽蓋，用柱塞桿將稀釋劑注射器的全部內(nèi)容物(不使用針頭)排出到1.5 mL Eppendorf管中。分析前，用1ml移液管將同物從Eppendorf管轉(zhuǎn)移到高效液相色譜瓶中。
2.3采用高效液相色譜法測定BzOH
采用高效液相色譜法定量測定BzOH和雜質(zhì)(苯甲醛和苯甲酸)的含量。該系統(tǒng)(Agilent LC 1200)由配備有泵的高效液相色譜泵、進樣系統(tǒng)、紫外檢測器和色譜柱加熱器組成。色譜柱為反相柱(Nucleosil 100-10C18，長250 mm，直徑4.0 mm)，柱溫為30±2℃。流動相為60% v/v的10 mM KH2PO4和40% v/v的甲醇，以1.5mL/ min的流速泵送，在254 nm波長下檢測苯甲醇(tR=4.3 min)、苯甲醛(t= 6.7 min)和苯甲酸(tR= 2.8 min)。稀釋液(從各自的研究/穩(wěn)定性程序中分裝到HPLC小瓶中)以10μL的進樣量直接進樣。該方法表現(xiàn)出優(yōu)異的精密度/極低的方法可變性，對應的相對標準偏差為0.11%，證明在每個測試條件下使用一個注射器/樣品是合理的。
2.4.魚骨圖
系統(tǒng)分析了可能導致BzOH含量下降的不同變量，并設計了Ishikawa圖。Ishikawa/魚骨圖的設計有助于圖形化地突出特定問題或觀察的不同潛在原因。它對于風險分類和促進/減輕或消除風險的行動特別有用。一旦發(fā)現(xiàn)任何意外事件/觀察，必須實施糾正和預防措施。然而，這只有在確定了根本原因并且Ishikawa圖工具是實現(xiàn)這一目標的關(guān)鍵推動者的情況下才是可行的[27]。
2.5材料相容性研究
硅橡膠管(內(nèi)徑/內(nèi)徑9.5 mm，外徑/外徑16.6 mm，長159 cm，Saint Gobain)和含氟聚合物管(內(nèi)徑4.8 mm，外徑6.4 mm，長995 cm，Saint Gobain)用WFI沖洗。然后分別向管中填充9.7 mg/mL的BzOH溶液121 mL和43 mL。管子的開口端用不銹鋼塞和石蠟膜封住。在室溫下孵育各管，分別于24 h和48 h從每個管中取出5 mL樣品。包括稀釋劑對照(未經(jīng)處理)，儲存在玻璃瓶中，不與任何管道接觸。采用高效液相色譜法測定樣品中BzOH含量和降解雜質(zhì)。
2.6.有機硅結(jié)合研究
硅油(聚二甲氧基硅烷，1000cSt，陶氏康寧，美國)分別取0 mg、70 mg和140 mg稱重，裝入三個玻璃瓶(100 mL)中。每個瓶子中的硅油溶解在二氯甲烷(5 mL)中，蒸干二氯甲烷，在瓶子內(nèi)壁上形成一層薄薄的硅油(干燥過夜)。將稀釋劑溶液(9.7 mg/mL)添加到每個瓶子中，得到含有硅油濃度分別為0 mg/mL(對照)、0.7 mg/mL和1.4 mg/mL的稀釋劑。用特氟龍膠帶(uith – fluorolymer Gewindedichtband, A/E1型，100 g/m2)纏繞瓶線密封，在40±2℃環(huán)境濕度條件下孵育。在Eppendorf管中分別于0、2、4周的時間點，用1mL移液管從瓶中取出等量的1 mL，離心，用HPLC檢測水相中BzOH的含量和雜質(zhì)。在每個條件下的每個測試點進行一次測量。
2.7.表面積計算
使用計算機輔助設計(Solidworks 2014, Dassault systemmes, France)計算了頂蓋和塞的橡膠部件的表面積。根據(jù)制造商提供的主要包裝部件的各自配置，模擬了頂蓋和塞的工程設計。用該軟件計算的總表面積值用于后續(xù)計算。
2.8塞子結(jié)合性研究
瓶塞結(jié)合研究將準備使用的瓶塞以1個/mL (n = 100)的比例在9.7 mg/mL BzOH溶液中孵育于玻璃瓶(100mL)中。瓶用石蠟膜密封，在40±2℃環(huán)境濕度條件下孵育。在0、1、2、4周的時間點，用1ml移液管從瓶中抽取1ml的等分液，用高效液相色譜法檢測BzOH含量和雜質(zhì)。在每個條件下的每個測試點進行一次測量。由于注射器1和注射器2具有相同的塞子，因此本研究的結(jié)果適用于兩種類型的注射器。
2.9. 帽頭結(jié)合研究
將luer-lock帽頭從注射器1的注射器筒上擰下，帽頭的橡膠組件很容易從聚丙烯套管中分離(推過)，而不會影響其完整性或造成任何表面擦傷。頂帽(橡膠成分)按1頂帽/mL (n=50)的比例在9.7 mg/mL BzOH溶液中孵育于玻璃瓶(50 mL)中。用石蠟膜密封，在40±2℃孵育。在0、1、2、4周的時間點，用1ml移液管從瓶中抽取1ml的等分液，用高效液相色譜法檢測BzOH含量和雜質(zhì)。在每個條件下的每個測試點進行一次測量。由于在調(diào)查時沒有注射器2的尖端帽，因此尖端帽結(jié)合研究僅在注射器1上進行。
2.10 采用HS-GC-MS進行水蒸氣滲透性評估
含稀釋劑的注射器；注射器1 (n=3)和注射器2 (n=3)分別密封于HS-GC-MS頂空小瓶中，每種型號各取一支注射器，分別在5℃、40℃和60℃下受壓14天。在第14天結(jié)束時，采用頂空分析裝有小瓶的注射器是否含有BzOH。未包裝的稀釋液(裸液)和頂空瓶中的水分別作為陽性對照和陰性對照。頂空-氣相色譜-質(zhì)譜分析在配備安捷倫頂空儀器7697A的安捷倫GC 7890A上進行，該儀器與安捷倫三重四極桿MSD 7000相連。采用30 m Agilent HP-5MS色譜柱，膜厚0.25 μm，內(nèi)徑0.25 mm。頂空樣品在頂空進樣器烤箱中40℃孵育15 min。GC進樣器/頂空進樣器加熱至230℃，同時將 MS 接口設置為 240 °C。使用的溫度梯度為：35 °C 持續(xù) 1 分鐘，每分鐘20℃至240℃，保持1分鐘。MS掃描在33-400 m/z范圍內(nèi)進行，掃描速度為 5 次/秒。
2.10.注射器的重量分析
PFS(注射器1，n = 5)手動填充約1ml BzOH溶液（9.7 mg/mL），并以 5 mm 的均勻頂部空間加塞。確保注射器表面沒有任何粘附液滴。將含有稀釋劑的注射器水平放置于環(huán)境濕度為40℃的培養(yǎng)箱中。在第0、1、2、4、6、8和12周取出注射器，將其平衡至室溫一小時，然后使用稱重分析天平稱重(Sartorious GmbH，德國)。稱重后，將注射器放回培養(yǎng)箱。由于在調(diào)查時沒有足夠數(shù)量的注射器2，因此僅對注射器1進行了重量分析。
3. 結(jié)果與討論
3.1穩(wěn)定性研究
穩(wěn)定性研究通常在研發(fā)早期階段進行，用以選擇最佳的藥品包裝材料。在我們的一種凍干液稀釋劑PFS的技術(shù)開發(fā)過程中，我們觀察到PFS中BzOH含量的減少，特別是在加速(25±2°C/ 60±5% RH)和應力(40±2°C/75±5% RH)條件下(表1)，兩種類型的luer-lock注射器被評估為主要包裝選擇的一部分。在3個月結(jié)束時，在實時、加速和應力條件下(注射器1)，定量下降分別為0.3%、0.8%和3.8%。對于另一個測試的PFS(注射器2)，這種下降也是相應的，分別為0.6%、10.9%和12.7%。加速和應力條件有助于提供更快的產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)，并有助于預測在實時存儲(5±3°C)條件下可能遇到的任何不可預見的問題。在實時環(huán)境中，產(chǎn)品可能無法體驗到壓力條件，但它們有助于揭示開發(fā)早期的意外觀察結(jié)果。觀察到的BzOH下降幅度在3個月時可能不是很顯著，但卻可以在產(chǎn)品保質(zhì)期內(nèi)損害防腐劑含量和潛在的防腐劑功效(在重構(gòu)后提供)。此外，注射器1和注射器2在BzOH降低方面的相對差異也很有趣，這些觀察結(jié)果旨在于提供更詳細的科學調(diào)查，以更好地了解藥品和包材之間的相互作用。對于提到的產(chǎn)品，認為BzOH的減少在被選為主要包裝材料的注射器1中是非常普遍的。盡管如此，為使產(chǎn)品中BzOH含量滿足所需規(guī)格，提供給產(chǎn)品的暫定保質(zhì)期保守地從60個月減少到48個月。在接下來的討論中；描述了研究BzOH含量降低的方法、實驗數(shù)據(jù)和相應的觀測結(jié)果。雖然調(diào)查的目的是評估注射器1與所選包裝配置相關(guān)的因素，但注射器2的數(shù)據(jù)已與注射器1的數(shù)據(jù)進行了比較，以支持實驗/調(diào)查結(jié)果的假設和推斷。
表1含有苯甲醇（10mg /mL）稀釋劑的注射器1和注射器2中的產(chǎn)品穩(wěn)定性總結(jié)
3.2魚骨分析
作為質(zhì)量風險管理(QRM)框架的一部分，評估和調(diào)查對藥品質(zhì)量構(gòu)成風險的觀察結(jié)果非常重要[28]。質(zhì)量風險管理強調(diào)在決定是否需要采取額外措施之前，分析風險發(fā)生概率和潛在后果的結(jié)構(gòu)化過程。質(zhì)量風險管理的一個核心要素是確定觀察/事件的根本原因和產(chǎn)生因素。不同的程序取決于觀察的性質(zhì)，在處理事件或觀察時可能被證明是有用的。魚骨圖是一種廣泛使用的工具，用于評估和識別即將發(fā)生的問題的根本原因。如圖2所示，基于跨職能輸入，系統(tǒng)分析了可能導致BzOH含量下降(在非常窄的范圍內(nèi))的潛在根本原因。對用于BzOH含量測定的分析方法進行了評估，以確定與樣品制備、梯度性質(zhì)、系統(tǒng)適用性、延續(xù)效應和方法能力相關(guān)的潛在差異。這被觀察到在一個非常低的方法可變性控制范圍內(nèi)。環(huán)境因素的影響是根據(jù)穩(wěn)定過程中的溫度、壓力和濕度的變化來評估的，這些變化都在限制范圍內(nèi)。在對記錄進行驗證后，排除了由于計算錯誤和未校準儀器而導致的實驗室測量誤差。評估了與人為干預相關(guān)的原因，如錯誤的標簽、分析師培訓和使用錯誤的主要包裝材料，并確認為零。可能的原因歸因于材料因素，如注射器筒綁定，假設塞和尖端帽結(jié)合是觀察結(jié)果的原因，因為它不能在任何基礎上被排除。考慮了BzOH擴散、聚合/降解等分子現(xiàn)象，由于稀釋劑注射器的雜質(zhì)譜在過程中保持不變(或<LOQ)，因此排除了降解。由于這項評估結(jié)果，一些因素被排除為可能的根本原因或產(chǎn)生因素，從而可以確定調(diào)查的方向。研究范圍縮小，以了解密封容器與產(chǎn)品(稀釋劑)相互作用的性質(zhì)，這種相互作用可能導致BzOH含量降低。這些研究在文章后面有更詳細的描述。
圖2系統(tǒng)分析了可能影響B(tài)zOH含量的潛在變量（PPM -主要包裝材料）
3.3材料相容性研究
進行了材料相容性研究，以確定BzOH與硅橡膠和含氟聚合物等材料相互作用的性質(zhì)。之所以選擇這些材料，是因為它們通常用于制藥生產(chǎn)中，用于在儲罐/容器中轉(zhuǎn)移溶液，包括填充到小瓶/注射器中，并且不僅在生產(chǎn)過程中作為產(chǎn)品的接觸材料，而且在一定程度上會作為產(chǎn)品儲存的接觸材料，而這些接觸材料的其中一些組件由硅酮/含氟聚合物制成。為了測定含有BzOH的稀釋劑的結(jié)合/吸附電位，在硅膠管和含氟聚合物管中填充稀釋劑(9.7 mg/mL BzOH)溶液，并在兩端夾住。在室溫下孵育填充管，在24 h和48 h取樣，分析BzOH含量和雜質(zhì)。苯甲醇(BzOH)含量測定結(jié)果表明，硅膠管的BzOH損失嚴重，孵卵24小時和48小時后，BzOH含量分別減少44%和48%(表2)。這種減少與降解產(chǎn)物無關(guān)；苯甲醛和苯甲酸保持不變(或< LOQ)。
盡管單位體積稀釋劑的接觸表面積增加了10倍，但與硅膠管相比，含氟聚合物管沒有出現(xiàn)任何吸附，并且在48 h結(jié)束時BzOH的含量幾乎保持不變。這些測試結(jié)果與先前Saller和Bahal等人關(guān)于此類現(xiàn)象的檢測報告結(jié)果一致[29,30]。Bahal等人廣泛研究了防腐劑（如對羥基苯甲酸酯、苯甲醇、苯甲酸、山梨酸和苯扎氯銨）在不同管材下的結(jié)合行為；有機硅、聚氯乙烯和含氟聚合物可用于制藥生產(chǎn)。除苯扎氯銨外，其余防腐劑在硅膠管和聚氯乙烯管中均表現(xiàn)出與時間和濃度無關(guān)的損失，但未發(fā)生降解。然而，測試的含氟聚合物基管路沒有造成任何防腐劑損失[30-32]。同樣，Saller等人已經(jīng)證明，在水溶液中存在的BzOH、苯酚和間甲酚等防腐劑可以吸附并滲透到各種材質(zhì)的硅膠(聚合物)管，造成防腐劑的顯著損失[29]。這清楚地證明了含氟聚合物的惰性性質(zhì)，并肯定了硅橡膠對BzOH等防腐劑的重吸附潛力。
表2室溫孵育后稀釋劑在不同管中的BzOH含量
3.4.有機硅結(jié)合研究
硅結(jié)合研究是基于從報道和觀察到的硅膠管和防腐劑之間的相互作用中得出的類比。這引導我們基于假設稀釋溶液中的BzOH可以與注射器內(nèi)壁上的有機硅結(jié)合，導致其含量下降，從而測試了BzOH與注射器內(nèi)壁上的有機硅之間潛在的相互作用。硅油/聚二甲基硅氧烷通常(在PFS生產(chǎn)過程中)應用/噴涂到玻璃注射器的內(nèi)壁上，以促進PFS中所含藥物溶液在給藥過程中柱塞的平滑滑動/潤滑[33]。每個注射器的硅膠用量取決于注射器的性質(zhì)(玻璃/塑料)[34]和硅化過程(潛水/固定式噴嘴[35]、硅膠交聯(lián)[19]等)。有機硅含量屬性可以從PFS制造商處索要，對于測試的注射器1，報告的平均有機硅含量為0.7 mg/注射器。將相應含量的硅油加入稀釋液中，評價兩種濃度下分配誘導的BzOH損失；目標0.7 mg/mL，最壞情況(2倍目標-1.4 mg/mL)。與對照樣品(不含硅油)相比，將稀釋劑與0.7 mg/mL和1.4mg/mL的硅油(40℃)孵育4周后，BzOH含量(和雜質(zhì))未見減少(圖3)。這一觀察結(jié)果與硅膠管報道結(jié)果不同，可以用硅膠管與硅油所提供的硅膠基質(zhì)性質(zhì)的差異來解釋。硅膠管提供了一種具有一定孔隙率/滲透率的物理基質(zhì)(聚合物和填料)，從而導致BzOH分子將物理置于其間隙空間中，該空間通過硅膠多聚合物和BzOH之間的化學相互作用加強。此外，有研究表明，苯甲醇不僅可以穿過油管壁，而且還在油管外壁釋放到環(huán)境中，并形成一個梯度，促使其穿過油管滲透[30,36]。在添加了硅油的稀釋劑溶液中缺乏這種基質(zhì)效應，加上少量硅油所提供的較低的界面面積，可能解釋了這一現(xiàn)象。此外，實驗結(jié)果也可能是由于與BzOH（9.7 mg/ml）相比，硅油的量（最大1.4 mg/ml）要少得多。但是，所測試的硅油量對應于所評估的注射器中存在的最大量，可以確保研究的代表性。因此，導致BzOH含量下降的可能原因就排除了注射器筒上的硅油。
圖3加標硅油對40°C（玻璃瓶中）條件下稀釋劑中BZOH含量的影響
3.5塞子結(jié)合性研究
已知防腐劑會與主要包裝的橡膠成分結(jié)合。不同的橡膠配方與防腐劑的結(jié)合傾向不同[37,38]。因此，塞子被認為是導致BzOH還原的另一個潛在來源，因此，進行了防腐劑結(jié)合研究。將塞子(1個塞子/mL稀釋劑，對應于每單位體積稀釋劑的480 mm2塞子表面積，表面積見表3)與稀釋液孵育4周后，BzOH下降了5%(見圖4)，而對照樣品沒有任何變化，稀釋液溶液中沒有加蓋塞子。這轉(zhuǎn)化為塞子每單位面積減少1%的BzOH。
雖然實驗裝置代表了一個封閉的系統(tǒng)，該系統(tǒng)無法確定橡膠材料的擴散，但它確定了BzOH對橡膠表面的吸附/結(jié)合親和力，這是傳輸/擴散之前的第一步。將這些實驗結(jié)果與橡膠配方的相關(guān)的相關(guān)物理化學屬性進行比較，如水分蒸氣傳輸（MVT）和氧氣傳遞（OT）值，這些值是使用制造商提供的方法（見表4），在標準厚度約為0.035 英寸的橡膠片上測定的。研究中使用的橡膠塞配方的水汽透射率(MVT)為0.1 g/(m2*天)，氧氣透射率(OT)為63.6 cc/(m2*天)，與研究中使用的其他橡膠成分(見表4中的注射器1)相比，這一數(shù)字明顯較低。此外，本研究中使用的塞子具有含氟聚合物薄膜，該薄膜存在于塞子(填充注射器)與產(chǎn)品接觸部分。本研究含氟聚合物薄膜占產(chǎn)品總暴露塞表面積(480 mm2)的27% (130 mm)(表面積見表3)，對BzOH呈惰性表面。單位暴露表面積BzOH下降相對較低，產(chǎn)品接觸表面存在惰性含氟聚合物膜，以及兩種不同類型注射器的塞子均為常見類型這一事實，排除了塞子降低BzOH含量或通過其傳輸?shù)娜魏握羝臐摿30]。因此，預計橡膠塞/柱塞對PFS中BzOH含量的影響最小。
表3注射器1中橡膠成分的表面積（約數(shù)）
3.6針頭護帽結(jié)合性研究
針頭護帽代表與藥品接觸的另一種橡膠成分。之前曾報道過針式PFS的針狀堵塞，原因是水汽穿過針狀屏蔽層，從而導致PFS系統(tǒng)/設備的功能不佳[20,21]。在本研究中，將注射器1的PRTC橡膠成分與聚丙烯套管分離，以排除與塑料套管的任何潛在相互作用，僅評估橡膠配方與稀釋劑之間的相互作用。與針頭護帽孵化的稀釋劑(單位橡膠針頭護帽/毫升的稀釋劑，對應于每單位體積稀釋劑有450mm2的針頭表面，表面面積見表3)，在40°C條件下，與對照組相比，在4周結(jié)束時，BzOH含量下降了約14%，而對照組沒有下降（見圖5）。這相當于每單位表面積暴露的針頭護帽，導致BzOH含量的降低3%，這一結(jié)果是觀察到的塞子的3倍。這一觀察結(jié)果與針頭護帽橡膠配方(可從相應制造商處獲得)的滲透特性相一致，與塞子相比，該配方具有1.5g/ (m2*天)的高水汽透過率(MVT)和1607.4.2 cc/(m2*天)的高氧氣透過率(OT)(表4)。以上結(jié)果連同來自制造商的滲透數(shù)據(jù)證實了材料表面結(jié)合/吸附和傳輸/擴散之間的聯(lián)系，因為化合物必須首先在材料表面上進行擴散。這一現(xiàn)象與Saller等人所展示的情況相似。針頭護帽/針罩橡膠配方通常對氣體（如乙烯氧化物）具有一定的滲透性，以確保其可以配合注射器筒一起滅菌（化學）[26]。然而，這可能會對藥物產(chǎn)生不利影響，例如導致針眼堵塞（含PFS的生物制劑）或防腐劑損失，在開發(fā)過程中需要予以適當考慮。對于PFS產(chǎn)品來說，產(chǎn)品針頭護帽接觸面積僅占總接觸面積的一小部分，并且只與主要包裝部件接觸。但是，橡膠配方的均勻材料特征（與塞子不同）有助于我們將這些觀測值推斷為注射器中包含產(chǎn)品時的實際情況。以前的研究的報告也證實了這一點，在該研究中，相對較小的針頭護帽產(chǎn)品接觸表面積會導致足夠的水蒸氣傳播以引起固定的PFS針頭堵塞[20,21]。結(jié)合測量和結(jié)果以及基于飽和動力學，但仍反映了BzOH與橡膠表面吸附/結(jié)合親和力之間關(guān)系。該研究在應力條件下（40°C）進行，旨在快速探索BzOH與橡膠之間相互作用。類似于塞子結(jié)合研究，因此，它只能解釋防腐劑與橡膠成分表面結(jié)合的親和力，而不是防腐劑對穿越整個橡膠配方及其隨后與環(huán)境的交換。但是，結(jié)合代表了在橡膠系統(tǒng)傳輸/擴散之前的主要和速率確定步驟[29]，因此這些研究對于支持我們的進一步推論非常重要。
表4橡膠制劑的物理化學特性評價
圖5在40℃時，針頭護帽橡膠組分（單位/mL）對稀釋劑BzOH含量的影響（橡膠尖端的表面積：稀釋劑= 45000 mm2：50 mL）
3.7.氣相色譜-質(zhì)譜法測定水蒸氣滲透性
本研究采用氣相色譜-質(zhì)譜法測定水蒸氣滲透性，探究了苯酚與橡膠組分之間的結(jié)合行為以及所研究橡膠組分的性能。我們假設針頭護帽可能導致苯酚通過吸附-擴散-解吸機制在其基體上損失。為評估注射器中稀釋劑與外部環(huán)境之間的關(guān)系，需要使用一個模擬注射器系統(tǒng)的封閉系統(tǒng)。密封的HS-GC/MS小瓶提供了這種條件，其中將含有稀釋劑的注射器系統(tǒng)密封到小瓶中（見圖6），并在不同溫度（2-8°C、40°C和60°C）下保存14天。選擇2-8°C和40°C作為代表性條件（最低值和最高值）進行常規(guī)穩(wěn)定測試。在60°C下進行了額外的評估，該評估是在極端惡劣的情況下，并有助于評估溫度的影響。隨著溫度升高，內(nèi)部水分和苯酚蒸汽壓增加驅(qū)使它們通過橡膠組件（特別是針頭護帽）進入氣相色譜-質(zhì)譜小瓶頂部空間，在結(jié)束時可以檢測到它們。從圖6中可以看出，在包含注射器系統(tǒng)且被控制在其中的情況下檢測到了對應于苯酚信號峰值面積。這表明在給定溫度和條件下，苯酚可以橫穿主要包裝材料。由于在給定濃度下模擬擴散過程的復雜性，生成校準曲線以對從注射器中出現(xiàn)的BzOH進行準確定量，這是非常具有挑戰(zhàn)性的。但是，與BzOH信號峰相對應的面積可以用作相對定量和了解注射器系統(tǒng)之間差異的度量。
由于柱塞的塞子與針頭護帽相比顯示出較低的BzOH結(jié)合傾向，并且塞子的產(chǎn)品接觸部分由含氟聚合物制成，因此BzoH有望主要從尖端帽中出現(xiàn)。觀察到BzoH對含氟聚合物具有惰性并且不與之結(jié)合的觀察結(jié)果得到了證實[29,30]。從注射器2出現(xiàn)的BzoH峰面積比在所有溫度條件下觀察到的注射器1觀察到的面積高許多（圖7）。注射器1和注射器2之間BzOH損失的趨勢可以很好地與它們的橡膠特性相關(guān)（表4），其中注射器2的針頭護端具有MVT（1.6次）和OT（2.5倍），而OT（2.5倍）高于注射器1的針頭護帽。鑒于兩個注射器塞子的特性（MVT和OT）都是相同的，并且產(chǎn)品接觸表面均是由含氟聚合物制成的，可以推斷出BzOH的損失主要是由于蒸氣通過針頭護帽滲透/擴散造成的。
圖6 注射器1（綠色）和注射器2（紅色）在密封頂空瓶中40°C孵育14天后的代表性HS-GC色譜圖(x軸：以任意單位計數(shù)；y軸：采集時間分鐘）
圖7在2 - 8°C,、40°C和60°C時，通過HS-GC-MS分析了BzoH通過注射器1（灰色）和注射器2（橙色）的尖端帽14天的潛伏期
3.8. 注射器的重量分析
對注射器1中蒸汽（水/BzoH）的傳輸進行了評估。在環(huán)境濕度條件下，5支裝滿稀釋劑的注射器以水平方式存放于40℃。注射器的平均重量與其稱重時間點相對應。在研究過程中，注射器的平均重量呈線性下降趨勢（約0.075 mg/周），與研究開始時的平均重量相比，12周結(jié)束時的平均重量減少了1 mg。根據(jù)應力條件下的穩(wěn)定方案，在3個月結(jié)束時，BzOH損失估計為0.38 mg（見表1）。假設損失的BzOH可能與橡膠組分結(jié)合或釋放到環(huán)境中，則本研究中剩余體重損失可以歸因于水蒸氣的損失。這種行為類似于Bardi等人報道的固定針式PFS，其中已經(jīng)證明了水蒸氣穿透整個PFS剛性針罩[21]。如圖8所示，注射器1的重量損失以及HS-GC-MS分析顯示的BzOH蒸氣傳輸與評估PFS的推理非常復雜，該推論推斷出允許水以及BzOH蒸氣通過其針頭護帽。總而言之，我們通過一系列實驗（第3.2-3.7節(jié)）進行系統(tǒng)地證明，這是BzOH含量降低和過程中可能發(fā)生的最可能原因。
結(jié)合實驗可以突出表面吸附的關(guān)鍵，這是在跨橡膠基質(zhì)進行傳滲透/擴散之前的首要步驟。特別是HS-GC-MS實驗證實了BzOH的滲透/擴散（也稱為傳輸）以及釋放到環(huán)境中確實會發(fā)生且與溫度有關(guān)。結(jié)合強度（第3.4節(jié)和3.5節(jié)）和橡膠組分之間的相對擴散（第3.6節(jié)）以及主要包裝組分的滲透屬性（表4）有很好的相關(guān)性，在穩(wěn)定性程序（第3.1節(jié)）的讀出過程中也反映了這一點。該調(diào)查旨在揭示BzOH在整個PFS中減少的性質(zhì)和方法。整體觀察到的現(xiàn)象可以預期采取以下步驟；“結(jié)合/吸附-擴散/傳輸-解吸”，基于各自章節(jié)中描述的結(jié)果。
圖8 在40℃環(huán)境濕度條件下，注射器1 （n = 5）的注射器平均重量
4. 結(jié)論
藥品初始包裝的選擇往往是經(jīng)驗性的，且以耗時的穩(wěn)定性研究為基礎。事先了解和評估容器封閉系統(tǒng)的物理化學性質(zhì)，可以幫助預測和減輕在穩(wěn)定性研究過程中遇到的不可預見的問題。在這篇文章中，我們提出了一個案例研究，在穩(wěn)定性期間預灌封注射器中BzOH含量降低。BzOH含量降低會降低防腐劑含量，影響稀釋劑對重組產(chǎn)物的防腐效果。我們已經(jīng)證明，BzOH不僅可以與PFS的橡膠成分結(jié)合，而且可以在整個橡膠配方中擴散/滲透，從而導致一段時間內(nèi)防腐劑含量的減少。此外，所描述的觀察結(jié)果(對于BzOH)也可以適用于其他防腐劑(如苯酚，甲酚和對羥基苯甲酸酯)，它們具有相似的物理化學性質(zhì)，并用于腸外制劑。必須盡早識別這些信號，并將其與預期的貨架壽命條件相關(guān)聯(lián)。我們在此類研究中首次展示了如何使用HS-GC-MS來更好地理解產(chǎn)品與容器封閉之間的相互作用。在早期開發(fā)中部署此類工具，再加上對主要包裝的詳細了解可以幫助您正確地選擇包裝。對于含有防腐劑特別是BzOH的PFS的開發(fā)，建議選擇MVT和OT值較低的橡膠配方用于針頭護帽和塞子。此外，可以通過在產(chǎn)品接觸面涂覆惰性材料(如含氟聚合物)來防止防腐劑與密閉容器發(fā)生相互作用。BzOH含量的降低可能受BzOH濃度以及預期貨架期的持續(xù)時間的影響，這需要根據(jù)具體情況進行評估。我們的觀察結(jié)果還強調(diào)了包裝組件的制造商需要開發(fā)具有改進性能的材料，以確保產(chǎn)品質(zhì)量并最終確保患者的安全。
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