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.doc

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105C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。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 Lactose 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 released from rubber stoppers may adversely affect the quality of lyophilized product during storage.The purpose 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. These processes, especially the process of steam sterilization, increase 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, drying time and temperature, storage method and conditions, lyophilization and moisture transfer from stopper to a modellyophile of lactose. 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 assessing 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 presentations. 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 use are essential.Key words: stopper, processing, lyophilized products,lactose, moisture content目 录摘 要I目 录IV第1章绪论11引言12研究方案22.1模型药物的选择22.2胶塞的处理过程对胶塞残留水分的影响22.3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51物料与仪器51.1物料51.2仪器62胶塞水分含量测定方法63清洗和蒸汽灭菌对胶塞的残留水分影响84干燥过程对胶塞的残留水分影响95存放包装条件对胶塞的残留水分影响126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171物料与仪器171.1物料171.2包装材料171.3仪器172乳糖水分含量测定方法183容器密封完整性184胶塞的干燥方式对乳糖水分含量的影响185对不同装量的乳糖冻干品水分的影响206不同尺寸的胶塞对乳糖冻干品水分含量的影响227针对注射用拉氧头孢钠制定合适的胶塞处理方式25讨论28结论31参考文献32致 谢34V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 J药物引湿性实验指导原则的要求，拉氧头孢钠在温度为251，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402C，相对湿度为755%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402C-755%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。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-乳糖和-乳糖，其最稳定的形式为-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-乳糖无水物或-乳糖无水物，它们容易受到湿气的影响而转变为-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 Kofler2和P.D. Donovan3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121C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105C（Dr. Heike Kofler2和P.D. Donovan3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25C-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105C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402C-755%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名称规格生产厂家卡尔费休试剂KFR-T04（A液）天津四友精细化学品有限公司甲醇色谱纯Burdick&Jackson药用包装用聚乙烯无菌膜0.05mm（厚度）石家庄育才药用包装材料有限公司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名称规格聚合物类型生产厂家注射用冷冻干燥无菌粉末用溴化丁基橡胶塞EPP RS sil 1/4A(直径：20mm)溴化丁基西氏医药服务新加坡公司注射用冷冻干燥用卤化丁基橡胶塞20-D2(直径：20mm)溴化丁基石家庄第一橡胶股份有限公司注射用冷冻干燥无菌粉末用卤化丁基橡胶塞20-D2(直径：20mm)溴化丁基江阴市海华橡塑有限公司低硼硅管制瓶7ml-重庆正川玻璃有限公司备注：为了便于叙述，研究中所用到的胶塞的名称均采用其生产厂家的简称（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名称型号生产厂家天平BS224SSartorius（赛多利斯）蒸汽灭菌柜TMQ.R SHINVA山东新华医疗器械股份有限公司旋片真空泵2XZ-4B上海真空泵厂真空干燥箱BZF-6020巩义市英峪予华仪器厂电热鼓风干燥箱CS101-3ABN重庆市永生实验仪器厂卡尔费休水分测定仪860 KF Thermoprep 万通卡氏炉832万通冷冻干燥机EPSILON 2-4LSCMarin Christ胶塞清洗机CDDA-12T上海欣丽实业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。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（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140C，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150C7。另外，也有使用更高的温度的报告。Zeren Wang8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250C。Sam Corveleyn9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250C。所以我们亦选择将卡氏炉的温度设置为250C。Allen C. Templeton等人在其研究中证明在卡氏炉温度为250C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 C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：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 C，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0.1g/sec时，即判断滴定结束。注意：所有样品的处理均在环境受控（252C-655%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 68911。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121C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。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25C的纯化水漂洗30分钟，再用7080C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121C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121C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143C热空气干燥4小时11， Wang 等人使用的干燥方式为100C热空气干燥24小时8。Dr. Heike Kofler2和P.D. Donovan3等人则在其研究中均使用了105C的干燥温度。另外西氏胶塞公司也推荐使用105C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，121C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105C，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即进行水分含量检测，测定结果如下图3和图4：图3 胶塞经真空干燥后水分含量的测定结果图4 胶塞经热空气干燥后水分含量的测定结果由图3和图4的结果可知：1)两种干燥方式下，干燥1小时后，胶塞的水分含量明显下降，且3个厂家（西氏、石家庄、海华）的胶塞的水分含量均小于未经处理（从供应商购得胶塞后）的胶塞。2)105C干燥能够除去由于清洗和灭菌过程中胶塞所吸收的水分，与干燥前的胶塞水分含量相比，所有胶塞中水分含量最大差值为1.22%（海华，105C真空干燥8小时）；3)随着干燥时间的延长，胶塞中水分减少的速度减慢，大多数的水分主要是在起初的1小时内被除去。这样的结果表明了因灭菌而增加的水分主要集中在胶塞的表面，这些水分能够很快的在干燥初期被除去。结论与Corveleyn9等人的研究一致；4)干燥4小时后的胶塞的水分含量要明显低于干燥1小时和干燥2小时后的胶塞。干燥4小时后的胶塞与干燥2小时后的胶塞相比较，所有胶塞水分含量最大差值为0.05%(海华，105C真空干燥)；5)干燥8小时后的胶塞与干燥4小时后的胶塞相比较，水分差值较小。所有胶塞中最大差值为0.02%（石家庄，105C真空干燥）；6)在同样的温度下，经同样的干燥时间后，真空干燥后胶塞的残留水分含量更低，真空干燥的效果优于热空气干燥；7)终上所述，为了有效除去清洗和灭菌过程中增加的水分，如果对胶塞的水分含量要求较高，在105C条件下干燥1小时是不够的，干燥时间至少需要4个小时。另外可考虑采用真空干燥的方式。除了热空气干燥，在使用上海欣丽实业生产的胶塞清洗机清洗三个厂家（西氏，石家庄，海华）生产的胶塞并灭菌后，可以利用蒸汽灭菌后的余热进行真空（-0.08MPa）干燥，使胶塞表面水分迅速挥发，以达到干燥目的。为了考察这种干燥方式能否将胶塞的水分含量控制到比较低的值。我们取3个厂家的胶塞，使用上海欣丽实业生产的胶塞清洗机，用25C的纯化水漂洗30分钟，再用7080C的注射用水漂洗30分钟，最后经121C蒸汽灭菌30min后，抽真空至清洗机箱体压力至-0.08MPa，利用余热进行真空干燥。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即进行水分含量检测，结果见下表4：表4利用余热进行真空干燥后的胶塞水分含量胶塞名称干燥方式水分含量（%）西氏利用灭菌后的余热进行真空干燥1小时0.180.03石家庄0.240.04海华0.290.02西氏105C热空气干燥1小时0.190.04石家庄0.230.02海华0.280.04由以上结果可知，三个厂家生产的胶塞利用灭菌后的余热进行真空干燥的胶塞的水分含量与105C热空气干燥1小时后的胶塞的水分含量相当。虽然使用灭菌后的余热进行真空干燥可以节约能源，但实际除去胶塞水分的能力有限。灭菌结束后，进行抽真空处理，大量的水分蒸发时会带走大量的热量，导致胶塞自身的温度迅速下降，水分蒸发得越多，温度下降得越多。从箱内温度探头测得的温度来看，胶塞在整个约1小时的干燥过程中，只能保证干燥温度高于65C，而在较长时间内干燥的温度低于90C。因此，使用该胶塞清洗机时，如果需要除去胶塞中更多的水分，应考虑增加辅助加热装置，进行105C热空气干燥或105C真空干燥。由于真空干燥会消耗更多的能量，增加使用成本，所以在可以满足对胶塞水分含量要求的前提下，较好的干燥方式可以是105C热空气干燥4小时或8小时。由于过高的干燥温度或是过长的干燥时间可能会导致胶塞一些物理性质的改变，所以一般不推荐使用更高的干燥温度和更长的干燥时间。由于在整个胶塞的处理过程中，只有干燥这一步的处理能减少胶塞中的水分，所以胶塞的干燥过程尤为重要，为胶塞水分含量主要的控制过程。5 存放包装条件对胶塞的残留水分影响通过清洗和灭菌，干燥过程对胶塞水分含量影响的研究。三个厂家（西氏，石家庄和海华）生产的胶塞中，海华胶塞在清洗和灭菌后水分增加得最多，在经过同样的干燥处理后，残留的水分最多。表明海华胶塞吸水性最强，在处理和使用过程中的风险最大，所以在存放条件和冻干过程对胶塞的水分研究中只选用了海华胶塞作为研究的对象。胶塞在经干燥处理后，在最终使用前，通常会存放一定的时间。Allen C.Templeton等人在其研究中证明了胶塞具有吸水性，所以在胶塞的存放过程中，在一定空气的湿度条件下水分会重新平衡4。Sam Corveleyn等人将七种不同的冻干胶塞存放于40C-95% RH的恒湿器中195天，存放过程中在不同的时间分别取样检测胶塞的水分含量，结果表明在胶塞的存放过程中，胶塞的水分含量会增加9。因此，需要选择一种合适的方式（条件和时间）来保证胶塞在使用时的水分含量低于预期的要求。胶塞在处理后，为了保证胶塞的无菌性，并保证胶塞的水分含量符合预期使用的要求，通常会选用合适的容器将灭菌并干燥后的胶塞密封保存。因为聚乙烯（PE）薄膜具有防潮性好，透湿性小，易于密封的特点，所以可将其用于胶塞的包装。在我们的研究中，取经过清洗，121C灭菌30min，105C热空气干燥8小时后的海华胶塞（胶塞的水份含量越小，在同样条件下吸水性就体现得更明显）。将其按20个每包密封包装于聚乙烯塑料薄膜袋（厚度：0.05mm）中。其中样品一包一层聚乙烯塑料薄膜袋，样品二包两层聚乙烯塑料薄膜袋，样品三直接平铺于不锈钢容器中。将上述三种包装的样品分别存放于25C-65%RH的条件下30天，从放样开始，每隔5天分别取样进行水分含量的测定，每次取样均重新打开一包未开封过的样品进行测定，结果见下图5：图5 胶塞采用不同的包装后在25C- 65% RH条件下存放时水分含量的测定由上图可知，1) 在25C-65%RH的条件下，未包装的胶塞的水分含量迅速增加；存放5天后的胶塞水分含量为0.330.04%；存放20天后，水分增加的趋势开始变缓；存放30天后的水分含量为0.970.05%，大于胶塞处理前（从供应商购得胶塞后）的水分含量0.810.03%。2)在25C-65%RH的条件下，采用一层包装的胶塞的水分含量略有增长，存放30天后的水分含量为0.200.02%，与0天相比增加了0.04%。3)在25C-65%RH的条件下，30天内，采用两层包装的胶塞的水分含量没有变化。4)综上所述，存放过程中胶塞的会重新吸水而导致水分含量增加，存放包装条件的不同，对胶塞水分含量影响的程度也不同。为了避免处理后的胶塞的水分含量增加，应选择合适的包装方式和存放时间。采用两层聚乙烯膜包装，在25C-65%RH的条件下存放30天可以保证处理后的海华胶塞的水分不增长。6 冷冻干燥对胶塞水分的影响6.1 冷冻干燥过程简介冷冻干燥制品的生产过程通常为灌装，加塞，冷冻干燥，压塞，赋压和扎盖。其中，加塞应是半加塞，即将胶塞颈部的一部分插入管制瓶中，这要便可留有水分升华的通路。冷冻干燥结束后，在压塞密封前，可以事先充入干燥的氮气到冻干箱内和瓶内，也可直接在真空状态下利用可运动的压板或靠液压驱动的搁板将胶塞颈部全部压入瓶内，以完成压塞。直接在真空状态下压塞的方式会导致瓶内外压力差更大，对于容器密封性的要求更高。压塞结束后，由于冻干箱内的压力仍然小于箱外的压力，所以需要通入干燥的压缩空气或其它气体，以去除真空的状态，然后方能打开冻干机箱门。这个过程一般被称为赋压。取出冻干品后，应进行扎盖，使胶塞产生形变，并维持由胶塞形变产生的反作用力而保证整个系统密封的完整性。6.2 冷冻干燥过程对胶塞水分影响的实验结果冻干制品半加塞后，会放入冻干机进行冷冻干燥。因此胶塞也同样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，在我们的研究中，分别取经过清洗，121C灭菌30min，105C热空气干燥2小时和4小时后的海华胶塞，将其半加塞到7ml管制瓶，管制瓶中灌装浓度为5%的乳糖溶液1ml，按照一定的程序进行冷冻干燥，冷冻干燥程序（程序1）如下：1) 预冻：-40C 2.5小时2) 一次干燥（升华干燥）：-15C 8小时 0.50mbar3) 二次干燥（解析干燥）：30C 2小时 0.50mbar冷冻干燥过程中，分别在乳糖溶液中和胶塞上固定一个温度探头（铂电阻），记录整个过程中乳糖样品和胶塞的温度。冷冻干燥完成后，在真空的状态下直接压塞，赋压，出箱并轧盖密封。取经过上述冷冻干燥后的胶塞，测定其水分含量，并与冷冻干燥前的水分含量进行比较，结果见下表5：表5 海华胶塞冷冻干燥前后水分含量胶塞干燥方式样品简述水分含量（%）105C热空气干燥2小时冷冻干燥前0.200.03冷冻干燥后0.200.04105C热空气干燥4小时冷冻干燥前0.160.02冷冻干燥后0.170.03由上表的结果可知，胶塞在经过冷冻干燥后，其水分含量与冷冻干燥前胶塞的水分含量无差异。即通过冷冻干燥后，半加塞到管制瓶上的胶塞的水分含量不会减少。下面由温度探头记录的温度曲线（图）可以解释这个问题。图6冻干过程中乳糖样品和胶塞的温度的记录备注：图中除了胶塞温度曲线和冻干品温度曲线外，另外的一条温度曲线记录了隔板的温度。由上图可知，处于预冻和一次干燥（升华干燥）阶段时，胶塞的温度均高于-10C。这是由于胶塞和冻干机的搁板未直接接触，不能直接进行热传递。胶塞的温度较高，其中的水分不会冻结（冻干品在经过过冷后，冻结时由于晶体析出而迅速放热，会出现上图中冻干品温度由-10C回升至-1C左右的放热峰，而记录的胶塞的温度曲线则没有这个放热峰），因此，在一次干燥阶段亦不会出现水分的升华。当处于二次干燥（解析干燥）阶段时，胶塞的温度约为25C，由于温度较低，胶塞中的水分不易游离和扩撒。另外，与冻干块相比，胶塞不具有多孔性的性质，所以胶塞不可能存在冻干块那样的干燥过程。综上所述，在冷冻干燥的一次干燥过程中，由于水分未冻结，胶塞中的水分不会升华。而在二次干燥过程中，由于胶塞温度较低，其水分也不易释放出来。所以冷冻干燥的过程并不能减少胶塞中的水分含量。第3章 胶塞中的水分对冻干乳糖水分的影响 1 物料与仪器1.1 物料表6 乳糖水分含量测定所用一般物料名称规格生产厂家卡尔费休试剂KFR-T04（A液）天津四友精细化学品有限公司甲醇色谱纯Burdick&Jackson一水乳糖药用DMV1.2 包装材料表7 乳糖水分含量测定所用包装材料名称规格聚合物类型生产厂家注射用冷冻干燥无菌粉末用卤化丁基橡胶塞20-D2(直径：20mm)溴化丁基江阴市海华橡塑有限公司注射用冷冻干燥无菌粉末用卤化丁基橡胶塞13-D2(直径：13mm)溴化丁基江阴市海华橡塑有限公司低硼硅管制瓶7ml-重庆正川玻璃有限公司低硼硅管制瓶5ml重庆正川玻璃有限公司铝塑复合铝盖20mm-河北金环包装铝塑复合铝盖13mm-河北金环包装备注：为了便于叙述，研究中所用到的包装材料的名称均采用其生产厂家的简称。（下划线部分）。1.3 仪器表 8 乳糖水分含量测定所用仪器设备名称型号生产厂家天平BS224SSartorius（赛多利斯）卡尔费休水分测定仪860 KF Thermoprep 万通冷冻干燥机EPSILON 2-4LSCMarin Christ2 乳糖水分含量测定方法实验中，我们使用了万通的容量法卡氏水分测定仪。该仪器通过了相关的周期性验证，能够保证测得数据的重复性和准确性。测定乳糖的水分方法如下：1） 在滴定杯中装入一定量的甲醇；2） 直接将称重后的乳糖通过称样舟加入到滴定杯中，搅拌；3） 进行滴定并自动判断终点，每份样品消耗的碘滴定液应不少于0.5ml；4） 所有的样品均取3份样进行测定，报告值为平均值S.D.(n=3)。3 容器密封完整性为了准确的评估胶塞中水分对乳糖水分含量的影响，其水分增加的原因应是来源于胶塞，而不是来源于不良的密封条件导致水分的渗漏。所以必要保证扎盖后容器的密封完整性。因此我们对研究所用的胶塞、管制瓶和铝盖进行了容器密封性的验证。方法如下：1） 取实验用胶塞10个（处理后），进行既定的清洗，灭菌和干燥处理；2） 取管制瓶10个，每个加水2ml，加处理后的胶塞和铝盖，用轧盖机轧盖密封；3） 将胶塞放进装有10g/L亚甲基蓝溶液的容器中，使其完全浸没；4） 将容器放入真空箱中，抽真空至真空度为75kPa，维持30min，真空箱恢复至常压，再维持30min；5） 取出，用水冲洗瓶外，以目力观察，亚甲基蓝溶液不得浸入瓶内。结果表明，实验所用的包装系统（1.海华胶塞20mm、正川低硼硅管制瓶7ml、金环铝塑复合铝盖20mm；2.海华胶塞13mm、正川低硼硅管制瓶5ml、金环铝塑复合铝盖13mm；），在既定的制备工艺下，无亚甲基蓝溶液浸入，可以保证密封的完整性。4 胶塞的干燥方式对乳糖水分含量的影响试验已经证明胶塞的处理方式对其水分含量有影响，在良好的包装的前提下，因为只有干燥处理能够减少胶塞中的水分，所以起决定作用的步骤为干燥处理。为了研究胶塞的干燥方式对易吸潮的乳糖冻干品的水分含量的影响。我们将5%的乳糖溶液按1ml/瓶的灌装量灌装于7ml的低硼硅管制瓶（重庆正川），分别半加塞（海华胶塞20mm，清洗，121C灭菌30min，105C热空气干燥1小时、2小时和8小时）。将样品置于冻干机（christ）进行冷冻干燥，按如下的冷冻干燥程序（程序2）进行冷冻干燥。1) 预冻：-40C 2小时2) 一次干燥：-25C 20小时 0.20mbar3) 二次干燥：30C 10小时 0.10mbar冷冻干燥完成后，在真空的状态下直接压塞，赋压，出箱并轧盖密封。将制得的样品分别存放于402C-755%RH的条件下。分别于第0个月，第1个月，第2个月，第3个月和第6个月取样检测样品的水分含量，每个时间点的样品均取3个进行检测，以其平均值作为报告值，结果见下图7：图7使用经过不同干燥时间的胶塞，乳糖冻干品水分含量测定由上图可知：1) 留样过程中，乳糖冻干品的水分含量均明显增加，使用105C热空气干燥1小时的胶塞制备的样品在402C-755%RH的条件下存放2个月后，乳糖的水分含量超过3.0%，乳糖冻干块的颜色由初始的白色变成了淡黄色。因此，对于冻干的乳糖而言，为了保证其质量不发生改变，其水分至少应不超过3.0%；2) 留样1个月后，使用3种胶塞的乳糖冻干品的水分含量均迅速上升，随后增长趋势开始放缓，最终到达一个平台。这样的结果表明了在较短的时间里，胶塞和乳糖冻干品之间的水分即可达到平衡；3) 使用3种胶塞的乳糖冻干品的水分含量增长趋势一致。但随着所使用的胶塞的干燥时间的延长，乳糖冻干品的水分含量增长速率变慢，最终达到平台的水分含量也更小。乳糖冻干品最终的平衡水分值与胶塞的干燥方式密切相关，为了保证其质量（水分含量应不超过3.0%），所使用的胶塞在经过清洗和灭菌处理后，至少应在105C热空气干燥2小时。胶塞的干燥时间越短，胶塞中残留的水分越多，进而会释放更多的水分到乳糖冻干品中，导致冻干品水分含量增加越多。为了评估胶塞中到底有多少水分被乳糖吸收，我们进行了相关的计算，结果如下表9：表9 乳糖水分增加的重量占胶塞中水分的重量的比例胶塞干燥时间加速6月时乳糖水分增加重量（mg）胶塞中水分重量（mg）增加重量占胶塞水分重量的比例（%）1h1.655.8728.12h1.144.3526.28h0.853.4824.5由以上结果可知，经过不同时间干燥后的胶塞，其所含水分的量不同，迁移至乳糖冻干品的水分的量亦不同。但是从胶塞中迁移到冻干品的水的重量占胶塞中水分总重量的比例则类似。因此可以据此比例来评估海华胶塞中的水分可能对乳糖冻干制品的水分含量的影响，为制定胶塞水分含量限度和合适的胶塞的处理方式提供依据。5 对不同装量的乳糖冻干品水分的影响进行同一种类不同规格产品的冷冻干燥时，通常会将同样浓度的溶液按照不同体积灌装于一定大小的管制瓶中。因此，胶塞中的水分可能对不同规格样品的水分的影响不同。为了考察上述影响，我们将5%的乳糖溶液分别按1ml/瓶和2ml/瓶灌装于7ml管制瓶（正川）中，半加塞（海华胶塞20mm，清洗，121C灭菌30min，105C热空气干燥2小时）。规格为1ml/瓶的样品按冷冻干燥程序2进行冷冻干燥，规格为2ml/瓶的样品按如下的冷冻干燥程序（程序3）进行冷冻干燥。1) 预冻：-40C 3小时2) 一次干燥：-25C 30小时 0.20mbar3) 二次干燥：30C 15小时 0.10mbar冷冻干燥结束后，在真空的状态下直接压塞，赋压，出箱并轧盖密封。将制得的样品分别存放于402C-755%RH的条件下。分别于第0个月，第1个月，第2个月，第3个月，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个进行检测，以其平均值作为报告值，结果见下图8：图8 两个规格乳糖冻干品在402C-755%RH的条件下存放水分含量测定由上图可知：1) 留样过程中，两种灌装规格的乳糖冻干品的水分含量均明显增加；2) 留样1个月后，2ml/瓶的样品的水分含量迅速由0.430.04%增长至1.040.04%。随后增长趋势开始放缓。最终到达一个平台，其水分含量为1.440.04%。2ml/瓶的样品的水分的含量增长趋势与1ml/瓶的样品的趋势一致，但水分含量要明显小于后者。 为了更加明显的看到两个不同灌装规格样品的水分增加情况，我们计算了留样过程中，样品中水分的重量，结果见下表10