药用玻璃的应用及选择

什么是药用玻璃包材？药用玻璃包材是玻璃制品的重要组成部分，其性能及质量要求均高于普通的玻璃制品，是药品包装的主要材料。

药用玻璃包材的特点：（1）有较高的化学稳定性，较强的耐腐蚀性，较好的相容性，且对药物无吸附或吸附较小；（2）具有优良的保护性能，易密封，不透气，不透湿，有一定的强度，能起到对药品的保护作用。例如，不含抑菌剂的非终端灭菌的液体制剂，若包材密封性不好，产品无菌和细菌内毒素将无法得到保障；（3)具有良好的耐热性和高熔点，便于灭菌和消毒。例如，市场上售卖的维生素C注射液，其为终端灭菌产品，一般是100℃流通蒸汽15min，对玻璃制品的耐热性要求较高；（4）表面光滑，方便清洗，无毒无异味，安全卫生。（5）透明性好，美观，对产品商业化的适应能力较强；（6）易于造型，品种规格多样。例如，市场上常用的玻璃包材有西林瓶、卡式瓶、安瓿瓶、预充针等，每种瓶子又可根据装量大小进行细分，例如2ml西林瓶、7ml西林瓶等，可满足各类规格制剂灌装需求；（6）便宜易得，可回收。

药用玻璃包材的种类及性质：根据线性热膨胀系数以及三氧化硼含量不同，并结合玻璃性能要求将药用玻璃分为高硼硅、中硼硅、低硼硅、钠钙玻璃四类，不同材质玻璃指标对比见图1[1]。

玻璃的化学稳定性主要表现在以下几个方面：

（1）水对玻璃的侵蚀：水对玻璃具有较强的侵蚀性，未经任何处理的玻璃很容易发生水解。在抗水侵蚀方面，硼硅玻璃的稳定性明显高于钠钙玻璃。药用玻璃按颗粒耐水性的不同，可分为Ⅰ类玻璃和Ⅲ类玻璃。Ⅰ类玻璃为高硼硅类玻璃，具有高耐水性；Ⅲ类玻璃为钠钙玻璃，具有中等耐水性。Ⅲ类玻璃制成的容器内表面经中性化处理后，可达到高耐水性，我们将其称为Ⅱ类玻璃容器。但需要注意的是，此类玻璃制成的输液瓶仅限使用一次，若反复使用，在清洗、消毒或灭菌时极易破坏经处理的薄硅层而使其耐水性能降低。

（2）酸对玻璃的侵蚀：硅酸盐玻璃对一般酸性介质具有较好的抗侵蚀能力。由于酸是通过酸性溶液中的水的作用侵蚀玻璃，所以浓酸对玻璃的侵蚀能力低于稀酸。凡事均有例外，硅酸盐玻璃对氢氟酸和磷酸抗腐蚀能力较弱，所以市面上氢氟酸和磷酸溶液一般不使用玻璃容器进行包装，而选用塑料材质容器，例如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等材质的瓶子。

（3）碱对玻璃的侵蚀：硅酸盐玻璃耐碱性较弱，远远不如其耐酸性和耐水性。碱有能力将玻璃完全溶解。实验中常见到，配置好的高浓度氢氧化钠溶液置于玻璃瓶中放置1天，可观察到溶液中有许多亮晶晶的玻璃碎屑，该现象是碱溶液溶解玻璃的常见例子，细心的研发者在实验中可能也有发现这一现象的。因此，实验或生产过程中，不要长时间用玻璃容器盛装碱液，极易引起液体制剂可见异物检测不合格。

（1）模制瓶和管制瓶的应用

常见的药用玻璃容器按制作工艺可分为模制瓶和管制瓶。模制瓶是通过一定的模具将熔化的玻璃液倒入其中制成的产品；管制瓶是先将玻璃液拉成玻璃管，再用已经拉制成型的玻璃管二次加工成型制造的产品，专门用于医药产品的包装。常用模制瓶和管制瓶分类及常用玻璃瓶见图1、图2；其特点及常见应用见表1。

（2)不同材质玻璃的应用

不同材质玻璃在实际应用过程中也有较深的学问。例如，高硼硅玻璃线性热膨胀系数小，耐热及耐冲击性能较高，故制作低温冻干粉针瓶较为理想。中硼硅玻璃也称国际中心玻璃(5.0中性玻璃），在药包材中用途较为广泛，国际上注射液一般都采用中性玻璃。低硼硅玻璃是我国特有的药用玻璃产品，由于这种玻璃与中性玻璃相比，硼含量较低，线性热膨胀系数大，耐水性略低故制作安瓿质量不太理想。与硼硅玻璃相比，钠钙玻璃易于熔制和加工，且价格低廉，多用于制造对耐热性、化学稳定性要求不高的玻璃制品。不同材质玻璃管的常见应用见图4。

（1）药用玻璃容器应清洁透明，以利于注射液可见异物、杂质以及变质情况的检测。一般药物应选择无色玻璃，当药物对光不稳定，有避光需求时，可选用棕色透明玻璃，不宜选择其他颜色玻璃。

（2）普通无色玻璃具有透光性，琥珀色（棕色）玻璃瓶配方中含有铁盐，能阻止波长在470nm以下的光透过，但需要注意的是如药品中所含成分易受铁的催化发生化学反应时，则不能使用琥珀色玻璃；蓝色玻璃容器和绿色玻璃容器能透过很强的紫外光，如包装药物对光敏感，该类玻璃不能避免药物的光学降解。因此，需光敏感性药物在玻璃选择时应当慎重，既要考虑到玻璃包材的避光性能，又要考虑到其化学稳定性。

（3）根据制剂特性及制作工艺进行玻璃容器选择。经高温灭菌或冷冻干燥的产品应选择热稳定性较好、机械强度较高的玻璃容器。能够承受热压灭菌时产生的较高压力差，并避免在生产、运输、贮存过程中所造成的破损。

（4）应具有良好的临床使用性，如安瓿瓶折断力应符合标准，不与药物发生反应，无玻璃碎屑脱落，不影响产品pH等。

目前钠钙玻璃、低硼硅玻璃、中硼硅玻璃、高硼硅玻璃在市场上均有使用。由于钠钙玻璃和低硼硅玻璃制作工艺简单，成本较低，具有较高的价格优势（见图5）[2]，目前在国内市场应用较为广泛（见图6）[3]。但是由于钠钙/低硼硅玻璃的固有特点，导致其疏水性较弱，稳定性较差，应用范围受限。2017年12月我国颁布《已上市化学仿制药(注射剂)一致性评价技术要求(征求意见稿)》指出，直接接触药品的包材和容器应当符合总局颁布的包材标准，不建议使用钠钙玻璃和低硼硅玻璃。因此，钠钙玻璃被市场淘汰是大势所趋，低硼硅玻璃是中国特色，只在国内生产使用，国外并不认可，一定程度上限制了我国药品的国际化进程。

每支中硼硅玻璃价格比钠钙/低硼硅玻璃高0.3-0.7元，在价格上不占优势，但是其与药物不发生反应，利于产品稳定，可节研发时间和研发成本，另一方面也有利与后期市场的推广，这些都是钠钙玻璃和低硼硅玻璃所不能比拟的。虽然低硼硅玻璃目前在国内仍有较高的市场份额，但是随着我国创新药国家化进程的加快，仿制药一致性评价的需求，加上政策加持，中硼硅玻璃市场份额将逐步扩大，必将取样钠钙/低硼硅玻璃。

因此，建议广大研发人员在进行包材筛选时需充分考虑到不同包材的化学稳定性及后期产品推广的地域性，防止选用包材不适合影响产品国际化的推进和一致性评价的通过，尽量减少包材变更，以节约研发成本，节约研发时间。

药用玻璃是直接接触药品的包装材料，在药物的研发和生产过程中，应当充分认识到包材对产品的重要性，了解不同材质玻璃的特点及未来发展方向，并指导实际应用，在研发和生产时选用合适的包材灌装药物，不仅要保证药品的稳定、安全、有效，还要保证药物适合推广，走向全球，造福更多患者。当然，实现包材合理、高效应用，淘汰落后产能，让包材面对全球化，药品走向全球化，还需我辈持续努力。

参考文献：

[1] 《中国药典2020》

[2] 《玻璃包材全面升级中硼硅，行业成本增加上百亿元》20191220、力诺特玻招股说明书、华泰研究

[3] 药玻行业大变局：中硼硅百亿替换市场可期，国产药玻必争之地https://baijiahao.baidu.com/s?id=1711938944914694075&wfr=spider&for=pc

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