藥用塑料瓶選材和封口方式研究

濟南蘭光機電技術有限公司 

藥用塑料瓶質輕、強度高、密封性及耐壓性好，正逐步替代藥用玻璃瓶，廣泛應用於口服固體藥和液體藥的包裝領域。但由於藥品成分復雜、性能各異，儲藏條件苛刻，對塑料瓶的要求也更加嚴格。2002年國家藥品監督管理局發布了口服液體藥用塑料瓶的國家藥品包裝容器標准試行版，分別為YBB00082002《口服液體藥用聚丙烯瓶》、YBB00092002《口服液體藥用高密度聚乙烯瓶》、YBB00102002《口服液體藥用聚酯瓶》。綜合上述標准，對口服液體藥用塑料瓶的技術要求如下：

1、包裝材料的溶出性。藥用塑料瓶為直接接觸藥品的包裝容器，由於其材料成分、工藝不同，有的組分可能被所接觸的藥品溶出、發生遷移現象並釋放有毒物質；或與藥品相互作用，吸附藥品中的活性成分，從而影響藥品的療效。因此，所有藥用塑料瓶在投入使用前均需做基材的溶出物試驗，包含溶液澄清度、重金屬、PH值變化值、紫外線吸收度、易氧化物及不揮發物六項指標測試。

2、包裝材料對藥品的保護作用。保證藥品的安全性在於防止藥品受光熱影響、以及受潮、氧化而導致變質。基於此，塑料瓶一方面要采用不透光的和阻熱性良好的基材，另一方面控制基材和容器的氧氣透過率和水蒸氣透過率在一個合理范圍內，最大限度降低水、氧的滲透。

3、包裝具有良好密封效果。特別是提高瓶口部分的密封性，可以極大程度降低外界水、氣體的侵入。這主要是由密封方式的選用和瓶口、瓶蓋的設計所決定。

口服液體藥用塑料瓶目前主要采用PP、HDPE、PET三種材料，接下來，筆者從上述藥用塑料瓶的技術要點出發，分別對此三種基材及封口方式進行對比分析。

基材對比分析

一、密度

塑料的密度是指在規定溫度下單位體積物質的重量。據研究資料顯示，材料的密度與其阻隔性和力學性能密切相關，是影響材料物理性能的基礎參數。口服固體/液體藥用塑料瓶相關標准規定了其密度測試方法：分別取PP、HDPE、PET塑料瓶基材2g，加水100ml，回流2小時，放冷，80℃乾燥2小時後，精密稱定（Wa）。再置適宜的溶劑（密度為d）中，精密稱定（Ws）。經下式計算：

Wa/(Wa-Ws) ·d

得出PP、HDPE、PET三種塑料基材的密度如表1。測試結果顯示，所采用的基材密度均在國家標准的范圍內，通過對比發現，PET較PP、HDPE質地緊密，更為適合作為藥用塑料瓶的生產基材。

表1、PP、PET、HDPE密度對比

二、阻隔性

  　阻隔性是指藥用塑料瓶對氣體、液體等滲透通過材料的阻礙作用，它的優劣可直接影響藥品在貨架期內的質量，同時也是評定藥品保質期的重要指標。主要包括材料的氧氣透過率和水蒸氣透過率。筆者以口服固體/液體藥用塑料瓶相關標准為依據，在23℃、50%RH環境中，采用VAC-V2壓差法氣體滲透儀和W3/330水蒸氣透過率測試系統對25.4μm厚的PP、HDPE、PET三種基材進行了氧氣和水蒸氣透過率的測試，結果如下：

表2、PP、PET、HDPE氧氣透過率和水蒸氣透過率對比

　　由表2可以看出，三種基材的氧氣透過率差別很大，在同樣條件下PET的氧氣透過率僅為PP的1/3和HDPE的1/5。而在水蒸氣透過率測試中，PP和HDPE數值相近，PET的透過率則相對較大。通過對數據綜合分析，PET基材可作為藥用塑料瓶的理想材料，然而，在現實生產中，除了考慮材料的物理性能外，成本等其他因素也會對選材產生影響。那麼，如何在現有條件下，以最低的成本獲得藥用塑料瓶優異的阻氧和阻水性能？影響材料阻隔性能的因素主要有厚度、化學結構和緊密程度等，對此現有兩種方法可提昇材料的阻隔性：

　　① 提高基材的厚度及其均勻性。一方面，隨著材料厚度的提昇，其阻隔性也會增強，但當厚度達到一定程度後，材料阻隔性趨於穩定。另一方面保持材料厚度的均勻性，以此減少因材料厚薄不一帶來的不同部位阻隔性差異問題。

　　② 改性基材。改性意味著針對影響基材阻隔性的化學結構和緊密程度等因素，選用適當的技術方法進行處理，以降低氣體和水分的滲透速率。共混改性技術是將兩種或兩種以上阻隔性能較差的材料混合在一起進行加工的方法，其中層狀共混技術延長了氣體分子在基材中的滲透路徑來提高基材的阻隔性，效果頗佳；多層復合改性技術是指基材與其他阻隔性好的材料如PVDC、EVOH等通過復合工藝形成多層容器，此種技術除了可以很好的提昇材料的阻隔性，亦可改善材料的耐環境性；表面改性技術，即在材料表面涂覆或進行其他處理形成高阻隔層，提昇阻隔效果，常見如氣體阻隔涂層技術、硬質碳膜涂層技術、Acticl內表面無定型碳處理技術、Glaskin工藝和SiOx涂層技術等。另外，氟化處理技術也是表面改性技術的另一發展方向，通過在表面進行氟氣的氟化處理，形成一層高阻隔性的氟化層，從而改變基材的表面極性和內聚能密度等，減緩氣體分子或水分子在材料中的擴散。

三、透明度

　　對於藥品的某些成分，光照可引起光化降解，不僅會使藥品變色和沈淀，降低藥效，甚至會增加藥品的毒性，是藥品氧化變質的加速劑。藥用塑料瓶常用材料中，PP和HDPE為半透明，而PET為透明，因此，生產時一般加入茶色或其他顏色母粒，使瓶體保持暗色，以阻擋陽光。

封口方式選擇

　　藥用塑料瓶主要有三種封口形式，一是瓶口外螺紋與瓶蓋內螺紋契合鎖緊實現封口，二是采用平壓式密封，隨著瓶蓋的壓合，瓶口平面與瓶蓋內密封墊片接觸實現封口，三是側壁式密封，在瓶蓋壓合的過程中，帶有倒錐形或橢圓體內塞的瓶蓋壓入瓶口內部，依靠內塞與瓶口內徑的過盈配合實現封口。具體采用哪種封口方式，則取決於內容物的性質。通常，口服固體藥用塑料瓶多采用螺紋和鋁箔墊片電磁感應封口，除了具有良好的密封效果，還具有防偽和防開啟的功用。口服液體藥用塑料瓶適宜采用側壁式密封，並在瓶蓋內壁設計蓋扣，只需將瓶蓋上的密封塞壓入封口即可完成瓶口和外蓋的緊密封裝，此方式可為流體性質的內容物提供最佳密封效果。

　　為了驗證所選封口方式的密封性，應對每批產品抽樣檢測其封口的完好性，YBB00082002等相關標准為我們提供了藥用塑料瓶密封性測試的基本方法：取適量塑料瓶，分別在瓶內裝入玻璃珠，旋緊/蓋緊瓶蓋，置於具有抽氣裝置的密封試驗儀的真空罐內，並注水浸沒，對整個罐體抽真空至真空度為27KPa，維持2分鍾，瓶內不得有進水或冒泡現象，即為瓶體密封性合格。

　　隨著科技的持續進步，人們需求日益提高，新藥品的不斷研發投產必將帶動相關藥用塑料瓶的發展，利用先進的檢測技術選擇合理的包裝材料和封口形式，將會徹底改變低效、落後的藥品包裝舊貌，使口服固體/液體包裝形式躍上一個新臺階。