冷冻干燥容器有哪些？西林瓶、双腔预充针、无菌冻干盘等介绍分析

冷冻干燥

药事纵横

2022/05/17

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冷冻干燥（冻干）是将含水或其他溶剂的物料冻结后，在真空条件下，使冻结物料中的冰或其他溶剂不经过液态，由固态变为气态去除。

影响冷冻干燥过程的因素有很多，而且各因素间存在相互作用。在药物冻干工艺研究过程中，不仅要考察冷冻干燥过程各种参数及其相互作用，还要用化学、分子学的观点去观察问题，全面考虑影响冻干过程的产品处方、产品装量、冻干容器及冻干机性能等因素。

本次主要针对冻干容器的介绍、冻干容器对冻干工艺及产品质量的影响等方面进行分析

冻干容器——西林瓶

西林瓶是冻干容器中最为常见的容器，西林瓶又称硼硅类玻璃或钠钙玻璃管制（模制)注射剂瓶，是一种胶塞和铝塑组合盖封口的小瓶子，瓶颈部较细，瓶颈以下粗细一致。瓶口略粗于瓶颈，略细于瓶身，一般用作疫苗、生物制剂、粉针剂、冻干等药品的包装[1]。

由于西林瓶的成本较低，在制药行业中应用最为常见。如图1可知，在冻干过程，西林瓶底部可以与冻干机板层直接接触。通过对板层中介质的加热或冷却控制温度，再由热传导对西林瓶进行能量传递。西林瓶较不锈钢冻干盘的热量传递较差，间接导致冻干周期的差异。在使用快冻冻干工艺生产药品时，西林瓶容易发生裂瓶或掉底的现象，但是由于目前制备西林瓶的工艺逐渐成熟，瓶子的质量得到提高，很少出现裂瓶或掉底的现象。西林瓶与胶塞的匹配性也需要关注，防止由于胶塞的尺寸不合适导致产品气密性不合格，不能保证产品的无菌。与此同时，需要考虑西林瓶与药物制剂的相容性，避免产品出现可见异物或杂质产标。

冻干容器——双腔预充针

双腔预充针是常规预充针的一种扩展，其在常规预充针里设计出了两个腔室，一个腔室存放冻干后的活性成分，另一个腔室注有相配套的稀释溶液。这种设计优点与水剂预充针相似，同时保留了冻干制剂易于保存的优势。

注射时，拉动上活塞杆使下活塞由筒体下段退至筒体上段，腔室互通。双腔预充针可同时将注射剂药物及稀释溶液贮存于同一注射器内，实现配药与注射一次性完成，具有操作简便，避免了配制注射液过程中产生的污染，使用成本低等特点。

如图2可知，双腔预充针中产品在硅组件上，没有与板层直接接触。因此，在冷冻干燥过程中，能量传递主要是辐射和对流的形式，这会导致冻干周期过长，存在水分超标的可能。同时，双腔预充针不可以直接放置在冻干机板层上，需要借助支架固定。由于双腔预充针中药液与含有硅化组件直接接触，需要注意组件与产品的相容性。

冻干容器——不锈钢冻干盘

不锈钢冻干盘使用的材质为不锈钢316L，热传导效果最好。不锈钢冻干盘主要用于原料药生产，如果原料药浓度较低就容易飞出冻干盘，这时需要配备一个冻干盘的盖（如图3所示）。

在冷冻干燥过程中，不锈钢冻干盘与冻干机板层温度能够保持一致，导致产品温度变化与设置的冻干曲线相似。因此，冻干工艺相对容易设计，较其他冻干溶器的冻干周期短。由于不锈钢的刚性，在商业化生产中容易实现自动化进出料。但是不锈钢冻干盘在长时间灭菌和冻干会导致冻干盘的底面出现不平的现象，这时候生产会导致一个冻干盘中的不同位置药液的深度不同，冻干机程序结束后，可能导致产品水分不合格或冻干的生产失败。不锈钢冻干盘还有一个缺点，就是在使用过程中可能掉铁屑，导致产品质量出现问题。一般情况下，冷冻干燥完成后还需要进行粉末分装工序。

冻干容器——无菌冻干盘

无菌冻干盘上方为膨体聚四氟乙烯(ePTFE)膜，其他部位都是聚丙烯（PP）材质。

ePTFE托盘表面化学惰性，生物相容性，并包括一个方便的填充帽。灵活的柔性薄膜聚丙烯托盘底部紧密贴合冻干机的板层，以实现高效均匀的能量传导。

无菌冻干盘，用于冻干原料药的密闭塑料盘，可以取代不锈钢盘，不需要清洗。如图4可知，无菌冻干盘顶部有带盖的物料口，灌装方便。盘顶部覆盖呼吸膜，升华干燥时，使水和溶剂可以轻易地逃逸。同时，膨体聚四氟乙烯膜也提供了良好的屏障保护，有效降低产品交叉污染的风险，减少冻干机清洁成本，很好地保护了操作人员。使用无菌冻干盘是完全封闭的、无菌的，既防止交叉污染和产品的飞出，也使水蒸汽在冻干过程中自由交换。

针对不锈钢冻干盘的缺点，无菌冻干盘能够很好地避免。当无菌冻干盘想要应用在商业化生产时，需要考虑如何使用自动进出料系统实现生产。当药液加入无菌冻干盘中，下方膜在物料重力的作用下自发展开，与盘子的形状相同，可以完全与冻干机的板层接触，避免了因不锈钢冻干盘与板层接触不充分，导致换热效率低的问题。另外，还可免去不锈钢冻干盘的清洗、灭菌过程;由于整体重量较轻，出料很方便，还不易起尘;储运方便、无需再次进行封装储存，无菌性能高，而且无菌冻干盘也可以重复使用。