胶塞处理过程对易吸潮类冻⼲制品的⽔分有影响—以乳糖为例
摘要
存放过程中，由于胶塞中的⽔分有可能会转移到冷冻⼲燥制品中，从⽽胶塞的⽔分会对冷冻⼲燥制品的⽔分含量造成影响。胶塞中释放的⽔分可能会对冷冻⼲燥制品的质量造成不良影响。
本研究的⽬的是评估处理过程和存放条件对胶塞⽔分含量的影响。胶塞在使⽤前，会进⾏清洗和灭菌。这些处理过程，尤其是灭菌处理会增加胶塞的⽔分含量，增加的幅度与胶塞的材质有密切关系。对于易吸潮类冷冻⼲燥制品⽽⾔，在存放过程中，这些被吸收的⽔分会从胶塞中释放出来然后转移⾄产品中。因此，需要⼀个合适的⼲燥过程来将胶塞的⽔分⼲燥⾄可以接受的⽔平。
胶塞⽔分研究的内容包括胶塞的材质，灭菌温度和时间，⼲燥温度和时间，存放的包装和条件，冷冻⼲燥对胶塞⽔分含量的影响以及⽔分从胶塞中转移⾄乳糖模型冷冻⼲燥品。结果证明胶塞在灭菌过程中会吸收⼤量的⽔分。为了得到⽔分较低的胶塞，需要在105oC条件下⼲燥⾄少4⼩时。⼲燥结束后，在室温存放条件下，胶塞的⽔分会迅速重新平衡。胶塞中的⽔分在冷冻⼲燥过程不会解吸附出来。
在进⾏⽔分含量对冷冻⼲燥制品稳定性影响的风险评估时，制品性质和灌装量都是很重要的因素。对于易吸潮的制品，尤其是低灌装量或⼩规格的制品，胶塞⽔分含量的控制尤其重要。
lili最后，胶塞中的⽔分转移⾄冷冻⼲燥制品的多少取决于初始胶塞的⽔分含量。为了减少⽔分带来的稳定性问题，有必要选择合适的胶塞以及对胶塞进⾏合适的处理和保存。
关键词：胶塞，处理过程，冷冻⼲燥制品，乳糖，⽔分含量
The Conditions of Stopper Processing Can Implicate the Water Content of Hygroscopic Lyophilized Products: A study with Lacto
Stopper moisture content can have a significant impact on the water content of lyophilized drug products due to the potential of moisture transfer from stopper to product during storage. Moisture relead from rubber stoppers may adverly affect the quality of lyophilized product during storage.
The purpo of this study was to evaluate the effect of processing and storage condition on the moisture content of rubber stopper. Prior to its application, a rubber stopper is washed and steam sterilized. The process, especially the process of steam sterilization, increa the moisture content of the rubber stopper and the moisture uptake can vary greatly depending on the rubber formulation. A sufficient drying cycle is needed to dry stoppers to an acceptable moisture level.
The stopper moisture studies included the effect of rubber formulation，steam sterilization time, dryi
ng time and temperature,storage method and conditions, lyophilization and moisture transfer from stopper to a modellyophile of lacto. Results indicated that stoppers absorbed significant amount of moisture during sterilization. To achieve final moisture content at a lower level，stoppers required at least 4 h of drying at 105℃. After drying, stopper moisture levels equilibrated rapidly to ambient storage conditions. There was no moisture desorption of the rubber stopper during the lyophilisation process.
Both lyophilized formulation and product fill mass are important factors in asssing the overall risk of elevated moisture content on product stability. Stopper moisturecontrol will be of greater importance when dealing with hygroscopic products, especially in low fill mass dosage prentations.
Finally, moisture transfer from stopper to lyophilized product is dependent on the initial stopper water content. To minimize the risk of moisture- related stability problems, the choice of an appropriatestopper, processing parameters, and storage conditions prior to u are esntial.
Key words: stopper, processing, lyophilized products,lacto, moisture content
⽬录
blesdly
摘要........................................................................................................................... I ⽬录......................................................................................................................... I V 第1章绪论 (1)
1 引⾔ (1)
2 研究⽅案 (2)
2.1 模型药物的选择 (2)
2.2 胶塞的处理过程对胶塞残留⽔分的影响 (2)
2.3 胶塞中的⽔分对冻⼲乳糖⽔分的影响 (3)
第2章胶塞处理过程对胶塞残留⽔分的影响 (5)
1 物料与仪器 (5)
1.1 物料 (5)
1.2 仪器 (6)
2 胶塞⽔分含量测定⽅法 (6)
3 清洗和蒸汽灭菌对胶塞的残留⽔分影响 (8)
4 ⼲燥过程对胶塞的残留⽔分影响 (9)
5 存放包装条件对胶塞的残留⽔分影响 (12)
6 冷冻⼲燥对胶塞⽔分的影响 (14)
第3章胶塞中的⽔分对冻⼲乳糖⽔分的影响 (18)
1 物料与仪器 (18)
1.1 物料 (18)
1.2 包装材料 (18)
1.3 仪器 (18)
2 乳糖⽔分含量测定⽅法 (19)
3 容器密封完整性 (19)
4 胶塞的⼲燥⽅式对乳糖⽔分含量的影响 (19)
5 对不同装量的乳糖冻⼲品⽔分的影响 (21)
6 不同尺⼨的胶塞对乳糖冻⼲品⽔分含量的影响 (23)
7 针对注射⽤拉氧头孢钠制定合适的胶塞处理⽅式 (26)
讨论 (29)
结论 (32)
参考⽂献 (33)
致谢......................................................................................... 错误！未定义书签。
第1章绪论
1引⾔
由于⼀些药物在⽔溶液中不稳定，所以会将其进⾏冷冻⼲燥处理，以保证其在更长的时间内稳定。冻
⼲制品通常存放于⼩瓶⾥，使⽤前⽤合适的溶剂将其溶解。冻⼲制品通常都很容易吸湿，因此需要进⾏⼀定的保护，以避免其⽔分含量的增长。胶塞被⼴泛的⽤于冷冻⼲燥制品，因为它可以提供⼀个有效的屏障，以避免⽔分和氧含量的增加。然⽽，胶塞在进⾏蒸汽灭菌时会吸收⽔分，这些⽔分也能转移⾄冻⼲品，导致冻⼲品稳定性的问题[1]。我们在进⾏注射⽤拉氧头孢钠的研究中就遇到了这样的问题。
根据中国药典2010年版⼆部附录ⅩⅨJ药物引湿性实验指导原则的要求，拉氧头孢钠在温度为25℃±1℃，相对湿度为80%±2%的条件下存放24⼩时后，由于吸收的⾜量的⽔分⽽形成液体，发⽣潮解。
当拉氧头孢钠的⽔分含量超过1.0%（w/w）后，会导致其稳定性下降，杂质含量明显增加。所以，在制备该品种时采⽤了冷冻⼲燥的⼯艺，以控制其初始⽔分含量不超过0.5%。为了研究其在稳定性留样期间的⽔分含量的情况，我们制备了规格为0.25g
的样品，并在温度为40±2oC，相对湿度为75±5%的条件下存放，分别在第0个⽉，第1个⽉，第2个⽉，第3个⽉和第6个⽉取样检测样品的⽔分含量，每个时间点的样品均取3个样品进⾏检测，以其平均值作为报告值，结果见下图1:
图1注射⽤拉氧头孢钠在40±2oC-75±5%条件下存放过程中⽔分含量测定
由上图可知，样品的⽔分含量随着时间的延长⽽增加。在前两个⽉⾥⽔分迅速增加，然后趋于平缓，达到⼀个平台。
2014六级真题样品在上述条件下存放3个⽉过后，⽔分含量超过要求的1.0%。样品的颜⾊由⽩⾊变为微黄⾊，澄清度⼤于1号浊度标准液，不符合质量标准的要求。在第6个⽉时取样测得样品总的杂质含量与0⽉相⽐增加了约2倍，不符合质量标准的要求。因此，由于⽔分含量的增加，导致样品质量下降，不能保证本品的安全性和有效性。
为了解决这个问题，很有必要去研究样品⽔分增加的原因是否是因为胶塞，胶塞对样品的⽔分影响程度是怎样的，应怎样将其影响降低到最⼩的程度。
2研究⽅案
胶塞的处理过程对易吸潮类冻⼲品⽔分的影响，实则是胶塞的处理过程会使胶塞中残留⽔分含量的不同，胶塞中的⽔分越多，迁移⾄冻⼲品的⽔分也就可能越多。
所以，在我们的研究中综合研究了胶塞处理过程对本公司常⽤的3个⼚家⽣产的胶塞的⽔分的影响，并选⽤了模型药物以分析胶塞中的残留⽔分对冻⼲品⽔分含量的影响的程度。
2.1模型药物的选择
乳糖常⽤于冷冻⼲燥制品。乳糖包括α-乳糖和β-乳糖，其最稳定的形式为α-乳糖⼀⽔合物，其在空⽓中稳定，吸⽔性在室温不受湿⽓的影响。但将其冷冻⼲燥后，可能会形成α-乳糖⽆⽔物或β-乳糖⽆⽔物，它们容易受到湿⽓的影响⽽转变为α-乳糖⼀⽔合物。所以，经过冷冻⼲燥后的乳糖易吸潮。可将其作为易吸潮类模型药物来考察胶塞的处理过程对冻⼲品⽔分的影响。Dr. Heike Kofler[2]和P.D. Donovan[3]等⼈在其研究中也均使⽤了乳糖作为模型药物。
由于拉氧头孢钠原料药昂贵，所以并未直接将其⽤于研究，⽽选⽤了乳糖。
2.2胶塞的处理过程对胶塞残留⽔分的影响
为了了解胶塞对⽔分的吸附作⽤，Allen C. Templeton等⼈进⾏了胶塞吸⽔性研究[4]。实验的结果表明实验⽤溴化丁基橡胶塞的⽔分在湿度越⾼的环境下吸⽔越多，胶塞具有吸⽔性，这可能和胶塞的成分中含有亲⽔性物质有关。
胶塞在使⽤前通常会进⾏硅油、清洗、蒸汽灭菌，⼲燥和存放等过程。正因为胶塞具有吸⽔性，所以这些过程中的很多因素可能会影响到胶塞的⽔分含量。
由于使⽤者进⾏硅化处理时并不易保证硅化的均匀性。⽽且经胶塞⽣产⼚家硅化后的胶塞在运输过程中可减少相互之间的磨擦，避免形成较多的颗粒物。所以使⽤者⼀般都会选择购买胶塞⽣产⼚家已经
星期一到星期天进⾏硅化的胶塞。因此，在进⾏胶塞的处理时，使⽤者不再进⾏硅化，进⽽我们也为对其进⾏相应的研究。
研究中，我们选⽤了本公司常⽤的3个⼚家⽣产的冻⼲胶塞（胶塞的⽣产⼚家已经进⾏了硅化处理）来进⾏研究。清洗和蒸汽灭菌均会导致胶塞⽔分含量的增加。清洗的参数相对固定，且清洗过程中⽔分只是和胶塞的表⾯进⾏了接触，与蒸汽灭菌⽐，其对胶塞⽔分含量的影响相对较⼩。另外胶塞清洗后⼀定会经历灭菌，所以我们在研究时未单独研究清洗对胶塞⽔分含量的影响，⽽将清洗和蒸汽灭菌作为⼀个过程，并研究这个过程对胶塞⽔分含量的影响。
研究中，所有的胶塞均经过了常规的清洗，并分别在121oC条件下进⾏了30分钟和60分钟的蒸汽灭菌。然后选择对胶塞⽔分影响较⼩的灭菌条件作为后续研究的蒸汽灭菌条件。在对⼲燥过程的研究中，取清洗灭菌后的胶塞分别在105°C（Dr. Heike Kofler[2]和P.D. Donovan[3]等⼈在其研究中均使⽤了这样的⼲燥温度），进⾏真空⼲燥和热空⽓⼲燥，⼲燥的时间分别为
brown是什么意思
1h，2h，4h和8h。另外，还对上海欣丽实业推荐的⼀种⼲燥的⽅式进⾏了研究，这种⼲燥的⽅式是使⽤胶塞清洗机清洗胶塞并灭菌后，利⽤蒸汽灭菌后的余热进⾏真空⼲燥。
由于胶塞具有吸⽔性，所以胶塞在使⽤前，为了保证胶塞的⽔分含量符合预期使⽤的要求，通常会选⽤合适的包装将灭菌并⼲燥后的胶塞密封保存。由于胶塞的吸⽔性越⼤，其在存放过程中吸⽔的风险
就越⼤。所以我们将研究3个⼚家⽣产的胶塞中吸⽔性最强的胶塞在⼀定的包装形式下存放于25°C-65%RH的条件下30天的⽔分含量的情况。这些包装形式为⽆包装，⼀层聚⼄烯膜包装和两层聚⼄烯（PE）膜包装。
最后，由于胶塞也经历了冷冻⼲燥的过程，其⽔分含量有可能会因此降低。所以我们将对吸⽔性最强的胶塞在较⾼和较低的⽔分含量前提下，在经过冷冻⼲燥后，对其⽔分含量进⾏研究。
2.3胶塞中的⽔分对冻⼲乳糖⽔分的影响
为了评估胶塞中的⽔分对乳糖冻⼲品⽔分含量的影响，我们将使⽤吸⽔性最强的胶塞（分别经过105°C热空⽓⼲燥（常⽤⼲
燥⽅式）1h，2h，8h）来制备乳糖（浓度：5%，灌装量：1ml/瓶）的冻⼲品。将制得的样品存放于
40±2°C-75±5%RH的条件下6个⽉，分别于第0个⽉，第1个⽉，第2个⽉，第3个⽉和第6个⽉取样检测乳糖的⽔分含量。
另外，样品的规格不同（乳糖的灌装量不同），胶塞中的⽔分对其影响的程度应不⼀样，所以我们也选择了经过处理后⽔分含量仍然较⾼的胶塞来制备灌装量为1ml/瓶和2ml/瓶的乳糖冻⼲品，并按上述⽅式留样，检测乳糖的⽔分含量。
最后，冻⼲制品通常会使⽤直径为13mm和20mm的胶塞，在具有同样的⽔分含量的前提下，含⽔的总量却不同。因此，我们选择了同⼀⼚家（海华），同⼀材质，直径分别为13mm和20mm的胶塞，分别考察其在经过处理后仍然含有较⾼⽔分含量的情况下，⽤其制备灌装量为1ml/瓶的乳糖冻⼲品，并按上述⽅式留样，检测乳糖的⽔分含量。
第2章胶塞处理过程对胶塞残留⽔分的影响
1物料与仪器
1.1物料
1.1.1⼀般物料
表1胶塞⽔分含量测定所⽤⼀般物料
1.1.2胶塞和管制瓶
表2胶塞⽔分含量测定所⽤胶塞和管制瓶
称（下划线部分）。
1.2仪器
表 3 胶塞⽔分含量测定所⽤仪器设备
2胶塞⽔分含量测定⽅法
⼲燥失重系指被测物料在规定的条件下，经⼲燥⾄恒重后，所减失的重量，通常以百分率表⽰。胶塞的成分中含有⼀些挥发性的物质（如硫化剂），在较⾼的温度下，这些挥发性的物质挥发出来，导致胶塞的重量减少，减失的重量增加，因此不能准确测定胶塞中⽔分的含量[5]。所以使⽤卡尔费休-卡⽒炉法⽐专属性不强的⼲燥失重法更适合于胶塞⽔分含量的测定。化妆培训机构
卡尔费休法是测定物质⽔分的各类化学⽅法中，对⽔最为专⼀、最为准确的⽅法。卡尔费休法（Karl Fischer method）属于碘量法，是德国⼈Karl Fischer在1935年发明的。此法可以测量⽓体、液体、固体物料的⽔分。这种⽅法的原理是利⽤⽔与Karl Fischer试剂的化学反应，根据容量分析⽅法来确定含⽔的量。Karl Fischer试剂是由碘（I2）、⼆氧化硫（SO2）、吡啶administer
（C5H5N5）以及甲醇（CH3OH）组成。此试剂中的碘起定量试剂作⽤；吡啶⽤来中和反应中产⽣的酸性物；⼆氧化硫是与碘结合，起到防⽌试剂蒸发的功能；甲醇既参与反应⼜作为反应⽣成物的溶剂。⽤卡⽒滴定法测量时，所需的样品量可以⽐质量法要少2-4倍。
⽤卡⽒滴定法来测量冻⼲品的⽔分含量时，先将称重后样品溶于甲醇溶液
中，⽤Karl Fischer试剂进⾏滴定，直到溶液由棕⾊变成黄⾊为⽌。如果⽤电流代替视觉观测，则测定结束时电流有⼀个明显的上升，⽤下式计算含⽔量：
物料中的含⽔量（g⽔/g⼲物料）=af/m
式中：a为滴定所需的Karl Fischer试剂，mL；f为Karl Fischer试剂的滴定度，mg/ml；m为物料的质量，mg。
由于胶塞不溶于甲醇，其中的⽔分不能溶解到甲醇中并参与反应。所以不能直接将胶塞切块后加⼊卡⽒⽔分测定仪的滴定杯中进⾏⽔分含量的测定。因此在测定胶塞⽔分含量时，可使⽤卡⽒加热炉和卡尔费休⽔分滴定仪连接使⽤的⽅法。该⽅法可测量固体的⽔分含量。卡⽒炉可在⼀定的温度下将样品中的⽔分蒸发后，通过⼲燥氮⽓或空⽓等载⽓导引⾄滴定池内，实施⽔分含量分析。
国际标准化组织（ISO）推荐使⽤卡尔费休-卡⽒炉法进⾏胶塞⽔分含量的测定。其⽅法为将胶塞置于
卡⽒炉中，设定其温度为140°C，以将胶塞中的⽔分蒸发出来并导⼊Karl Fischer试剂中进⾏测量[6]。某卡尔费休测定仪⽣产商推荐测定胶塞⽔分含量时将卡⽒炉的温度设置为150°C[7]。另外，也有使⽤更⾼的温度的报告。Zeren Wang[8]等⼈在其研究中证明了因为⼀部分⽔分被胶塞中亲⽔性的成分束缚，随着卡⽒炉温度的升⾼，更多被束缚的⽔分会释放出来，所以将卡⽒炉设定为不同的温度，将
测得不同的⽔分含量。最终为了保证测定结果的准确度和精密度，可将卡⽒炉的温度设置为250oC。Sam Corveleyn[9]等⼈在测定胶塞⽔分含量的过程中，也将卡⽒炉的温度设置为250oC。所以我们亦选择将卡⽒炉的温度设置为250oC。
Allen C. Templeton等⼈在其研究中证明在卡⽒炉温度为250oC的条件下，测得完整的⼀个胶塞，被平均切成8块的胶塞和被平均切成16块的胶塞的⽔分含量结果⼀致，只是测定样品所需时间不⼀样。胶塞被切得越⼩，测定所需的时间越短。因此在卡⽒炉温度为250 oC的条件下，胶塞的处理⽅式对⽔分测定结果的准确度并没有太⼤的影响[4]。
所以我们参照了西⽒医药服务新加坡公司在其药⽤溴化丁基橡胶塞的质量标准[10]中所使⽤的样品处理⽅式，制定了卡尔费休-卡⽒炉具体的测定⽅法如下：
friends 剧本1）取胶塞10个，每个胶塞沿顶⾯的垂直⽅向切取冠部部分⼀块，切块的长度约7mm；
2）将样品加⼊卡⽒炉的样品瓶中并密封，设定卡⽒炉温度为250 oC，以300ml/min的流速通⼊⼲燥的氮⽓；
3）将样品中蒸发出来的⽔分导引⾄卡尔费休滴定池内，测定其⽔分。
4）当卡尔费休滴定速度⼩于0.1µg/c时，即判断滴定结束。
注意：所有样品的处理均在环境受控（25±2°C-65±5%RH）的条件下进⾏。
3清洗和蒸汽灭菌对胶塞的残留⽔分影响
胶塞经清洗后，为了保证其⽆菌，⼀般会进⾏蒸汽灭菌。⼀些⽂献的研究的结果表明蒸汽灭菌会增加胶塞中⽔分的含量[6][8] [9][11]。胶塞总的吸⽔量取决于胶塞的材质和灭菌的时间。Corveleyn等⼈研究了蒸汽灭菌过程，胶塞的材质与其吸收的总的⽔分量之间的关系，结果表明氯化丁基橡胶塞吸收的⽔分是溴化丁基橡胶塞的2倍[9]。此外，Thomas等⼈证明了胶塞中所含的较少量的亲⽔性物质与胶塞吸收⽔分的量有关[12]。
西⽒公司推荐的灭菌条件为121°C灭菌30min，且⼀般不应超过60min。以避免因为灭菌时间过长⽽导致胶塞的⼀些物理性质的改变（如密封性），不利于胶塞的正常使⽤。方向英语
在我们的研究中，分别取3个不同⼚家（西⽒、⽯家庄、海华）⽣产的胶塞各200个，⽤25°C的纯化⽔漂洗30分钟，再⽤70～80°C的注射⽤⽔漂洗30分钟，最后将清洗后的胶塞置于蒸汽灭菌柜中，分别于121°C恒温灭菌30min 和60min，取灭菌前后的胶塞测定其⽔分含量，结果见下图2：
图2 三个⼚家胶塞灭菌前后的⽔分含量测定结果
由上图可知，清洗和灭菌会导致胶塞的⽔分含量显著增加。灭菌60min的胶塞的⽔分含量略⾼于灭菌30min的胶塞。
与清洗灭菌前的胶塞的⽔分含量⽐较，三个⼚家胶塞⽔分含量增加的量不⼀致，西⽒胶塞增加的量最少，灭菌30min和60min ⽔分含量的增加值分别为0.28%和0.34%。海华胶塞增加的量最多，灭菌30min和60min⽔分含量的增加值分别为0.53%和0.64%。
4⼲燥过程对胶塞的残留⽔分影响
本研究所⽤的（西⽒、⽯家庄、海华）胶塞在经过清洗和灭菌后，其⽔分含量会显著增加，可能会导致胶塞的⽔分含量⽔平不符合产品使⽤时的要求。为了避免胶塞中过多的⽔分转移⾄冻⼲品，最对其造成不良的影响，在保证⽆菌的前提下，可选择影响相对较⼩的灭菌⽅式，即121°C恒温灭菌30min。
然后再选择合适的⼲燥⽅式除去胶塞中过多的⽔分。
在冻⼲制品存放的货架期内，胶塞中的⽔分会转移⾄冻⼲制品，进⽽导致冻⼲制品⽔分含量⾼于要求的值，给冻⼲制品的稳定性带来不良影响。对胶塞进⾏⼲燥处理的⽬的就是在于减少胶塞中的这些⽔分。⽂献中⼴泛地研究了多种胶塞的⼲燥处理⽅式。Earle等⼈所使⽤的⼲燥⽅式为143°C热空⽓⼲燥4⼩时[11]，Wang 等⼈使⽤的⼲燥⽅式为100°C热空⽓⼲燥24⼩时[8]。Dr. Heike Kofler[2]和P.D. Donovan[3]等⼈则在其研究中均使⽤了105°C的⼲燥温度。另外西⽒胶塞公司也推荐使⽤105°C的⼲燥温度，常⽤的⼲燥⽅式为真空⼲燥和热空⽓⼲燥。
在进⾏⼲燥处理时，⼀个很重要的原则是这种⼲燥处理应不会改变胶塞的性能和质量。当胶塞暴露在较⾼的温度下过长时间后会产⽣许多问题。最常见的问题就是胶塞相互粘在⼀起，这是由于胶塞在先前制备中加⼊了硫化剂。另外还有⼀些潜在的问题，如机械性能的改变；颜⾊的改变；析出物/萃取物析出的⽅式和量的改变；胶塞使⽤时密封性能的改变[2]。
在我们的研究中，取三个⼚家（西⽒、⽯家庄、海华）的胶塞各200个，分别经过清洗，121°C蒸汽灭菌30min。将处理的胶塞单层平铺在不锈钢容器中，分别在⼲燥箱中进⾏真空⼲燥（压⼒为-0.8MPa）和热空⽓⼲燥，⼲燥温度为105°C，
⼲燥时间分别为1h，2h，4h和8h。为了避免存放过程可能对⽔分造成的影响，我们取⼲燥后的胶塞⽴
英语加减乘除即进⾏⽔分含量检测，测定结果如下图3和图4：
8h
