塑料安瓿瓶（píng）的應用瓶頸淺析

　　安瓿瓶，作為盛放注射（shè）藥劑的小型容器，已經（jīng）在醫藥領（lǐng）域流行了數百年。其材質以玻璃為主，在漫長的使用中，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，逐漸暴露了玻璃安瓿瓶的應用缺陷，同時催生了新型安瓿瓶的探索與研究。近年來，塑料安瓿瓶發展迅速，引起了醫藥企業和相關科研機構的重視。

塑料（liào）安瓿瓶的發展背景（jǐng）

　　隨（suí）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料——塑料。常用聚乙烯、聚丙烯等塑料材料具有非常好的柔韌性、抗碎性，以及質量輕盈的優勢，便於安瓿的成型與攜帶，為塑料安（ān）瓿（bù）瓶的誕生奠定了成熟的材料基礎。塑料安（ān）瓿瓶的（de）真正興起與BFS技術的發展密不可分。BFS，即為（wéi）吹製-灌裝-密封三合一技術，是一種用於製藥（yào）的無菌或最終滅菌的液體灌裝工序：真空條件下加熱（rè）塑料粒料（liào），高溫狀態下將（jiāng）粒料基礎形成管狀瓶胚（pēi），充氣成型（xíng），灌（guàn）裝藥液封口完成^[1]。BFS技術應用於塑料安瓿瓶的製備，實現了更高級別的無（wú）菌保（bǎo）障（zhàng）。上述種種優（yōu）勢決定了塑料安瓿瓶具有（yǒu）廣（guǎng）闊的應用前景。

　　但是在（zài）我國，由於缺乏塑料安瓿相關的生產法規、質量標準，塑（sù）料安瓿本身的物理性能（néng）、化學穩定性和生物安全性的研究尚未成熟，以及人們對玻璃安瓿的傳（chuán）統認知與使用習慣等因（yīn）素，對塑料安瓿大規模應（yīng）用產生了阻礙作（zuò）用，因而我（wǒ）國塑料安瓿仍處（chù）於新興階段（duàn），應用比例遠低於玻璃安瓿，且種類較少，主要以包裝非治療性藥物為主。

透氧性——塑料安瓿的應用瓶頸之一

　　藥劑暴露在空氣中，會與氧氣發生氧化反應（多（duō）為與氧化合或脫氫），而使藥物結構改變，生產過氧化物（wù）。潮濕的空氣和光線更易加速這一進程。藥劑氧化後會發生（shēng）不（bú）同程度（dù）的變質，以致療效降低、顏色變化、析出沉（chén）澱，甚至產生毒性（xìng）物質。從（cóng）這一（yī）方麵來說，安瓿瓶（píng）的阻氧性至關重要。玻璃的透氧性極低，基本上可忽略不計，因此玻璃安瓿的整體的阻氧性極佳（jiā）。相比之下，塑料的透氧性則高出許多，成為其應用於安瓿製造的瓶頸之一。塑料的透氧性取決於兩方麵因素：1、聚合（hé）物的凝聚力，即聚合物鏈間（jiān）的作（zuò）用力，若凝聚力強（qiáng），氧氣擠入聚合物鏈間的可能性小，氧氣透（tòu）過率就小；2、聚合物鏈間的間（jiān）隙，間隙越大（dà）意味著氧氣滲透的空間越大，更利於氧氣的滲（shèn）透。以塑料安瓿較為常用的HDPE材料為例，它屬於非極性材料，分子之（zhī）間的相互引力較弱，凝聚力不強。同時HDPE是一種半結晶聚合物，根（gēn）據結晶度越高，分子鏈排列越緊密，氧氣越難以滲透的原理，氧氣易在非結晶區滲（shèn）入並且擴散透過。通過（guò）測試，在23℃、50%RH的條件下，25μm厚的HDPE片材的透（tòu）氧率在（zài）200~500cm³/(m²·d)之間，隨著HDPE片材的厚度增（zēng）加，氧氣滲（shèn）透的路徑變（biàn）長，透氧率逐漸變小，當厚度達到250μm的時候，透氧率約（yuē）為（wéi）10~30cm³/(m²·d)。

　　對（duì）於塑（sù）料安瓿來說，僅（jǐn）用塑料片材的透氧率（lǜ）來衡量（liàng）仍是不準確的。筆者取了752μm厚的HDPE片材和由此片材製（zhì）得的10mL塑料安瓿，在23℃、50%RH的條件下，利用17C.COM包裝安全檢測中心的OX2/230氧氣透（tòu）過率測試係統（tǒng）進（jìn）行了透氧率的測試。結果（guǒ）如表1。

表1 HDPE片材及（jí）安瓿透氧率測（cè）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率差別很大，且數值單位不同，二者不具有可比性。此外，因為塑料片材的材質多為均勻且厚度一致（zhì）的，而塑料安瓿（bù）因成型工（gōng）藝的要求，開啟斷裂處的厚度設（shè）計的比（bǐ）其他部位薄，造成安（ān）瓿各部位材質（zhì）的（de）實際透氧率（lǜ）存（cún）在差異，故（gù）塑料安瓿原材料的透氧性並不適用於（yú）評判安瓿瓶的透氧性，建（jiàn）議對（duì）安（ān）瓿瓶整體進行（háng）氧氣透過率（lǜ）測試，以獲（huò）得更具有實際意義的數據參考。

　　環境溫度也（yě）會對塑料安瓿的透（tòu）氧性造成影響。當溫度升高，對於塑料本身，由於熱運動（dòng）其（qí）分子（zǐ）鏈構象變化越快，內聚力下（xià）降（jiàng），同時聚合物鏈間的間隙增大，提高了氧氣等滲透質分（fèn）子的擴（kuò）散速率；對於氧氣分子，溫度越高，其熱（rè）運動越劇烈，能（néng）量（liàng）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（zǔ）氧（yǎng）性的降低。二者共同作用將會加速塑料安瓿的氧（yǎng）氣透過速率。

　　因此，在控製塑料（liào）安（ān）瓿（bù）的透氧性方麵可以圍繞以下思路采（cǎi）取措施：1、選定合適的塑（sù）料厚（hòu）度。厚度提升可以從整體上降低塑（sù）料材料的透氧率，前提是在合理的成本預算前提下。2、重點加強對成型塑料安瓿的透氧（yǎng）性（xìng）檢測，以此為依據調整安（ān）瓿成型工藝以（yǐ）及斷裂處厚度控製，從而降低氧氣的（de）透過量。3、嚴格按照安瓿藥劑的低溫保存要求進行儲藏，嚴格控製塑料安瓿暴露在高（gāo）溫環境的時間。

撕裂開啟性——塑料安瓿的應（yīng）用瓶頸之二（èr）

　　易開啟，是安瓿應用中的（de）重要前提條件。傳統玻璃安（ān）瓿，在使用時需用砂輪在瓶頸減（jiǎn）弱標記處劃出凹痕（hén），掰其凹痕處（chù）瓶頸折斷，開啟取藥。這一開啟形式既複雜（zá），又會產生大量的（de）不溶碎屑落入藥劑中，對於受藥方的生命安全存在潛在的風險。塑料因其材（cái）料（liào）原因，其開啟後碎屑數量很少，通過減弱開啟部（bù）位厚度，靠外（wài）力撕裂減薄槽的方式實現開啟。因此，開（kāi）啟部位材料的（de）撕裂（liè）開啟性是塑料安瓿易開啟的關（guān）鍵因素。

　　塑料是由長鏈分子構成，分子（zǐ）運動具有明顯的鬆（sōng）弛（chí）性，故塑（sù）料具有（yǒu）所有（yǒu）已知材料（liào）中可變範圍最寬的（de）力學性能，包括耐撕裂性。對於（yú）塑料安（ān）瓿來說，良好撕裂性取決於多（duō）方麵因素，如厚度、開口部位的形狀等，其中後者（zhě）對於塑料（liào）安瓿的開啟意義重大。在常規塑料安瓿設計中，開口部位的形狀多為（wéi）三角形缺口，利於應力集中，引導其沿著三角頂角的位置撕（sī）裂瓶頸（jǐng）。但是，不同三角缺口頂角的角度會形成不同的撕裂形態，進而影響撕裂（liè）的難易程（chéng）度。

　　為（wéi）了進一步驗證，筆（bǐ）者取了由752μm厚（hòu）的塑（sù）料製（zhì）得（dé）的（de）三（sān）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3。

圖1、試樣

圖（tú）2、褲型撕裂

圖3、撕裂強度-位（wèi）移曲（qǔ）線

　　根據（jù）圖3的撕裂強度-位（wèi）移曲線，20°、40°、60°、80°四類試樣在撕裂前撕裂強度一般會有一個較大的提升，達到峰值即最大強度，開啟部位的三角缺（quē）口頂角處發生撕裂，之後撕裂（liè）強度呈下降趨勢並逐漸保（bǎo）持平穩狀態。四者相比可（kě）以看出，隨著三（sān）角缺口頂角的角度（dù）增大，撕裂強度的峰值增幅也有所升高，說明三角缺口頂角角度的增（zēng）大致使試樣撕裂逐漸由易變難。相比之下（xià），90°的（de）試樣的曲線形（xíng）態大有不同，撕裂強度的峰值出現的較晚且峰值已達（dá）120N/mm左右，說明該（gāi）試樣在撕裂過程中發生了（le）整體的屈服，最終出現非正常（cháng）撕裂的（de）情況，如未沿預期路徑撕裂、在試樣的薄弱部位開裂等。因此，本著“易開啟”的原則，開啟部位的三角缺口頂角設定在30°~40°更加利於（yú）塑料安瓿的撕裂開啟。

總結

　　安瓿瓶，是當（dāng）前（qián）注射藥劑（jì）的重要包裝容（róng）器，在藥品（pǐn）包裝市場中占有較（jiào）大份額。但由於玻（bō）璃材料易碎並易產生碎屑的（de）特性，影響用藥（yào）安全，故塑（sù）料安瓿瓶開（kāi）始興（xìng）起。在其應用中，塑料材質的透氧性和撕裂性往往是製約其發展的瓶頸因（yīn）素，本文通過相關試驗進行了簡單的分析（xī）與論證，為（wéi）克服上述（shù）瓶頸問題提出了（le）相應建議，希望對塑料安瓿未來的應用推廣（guǎng）有所助益。