药品包装用复合膜是一种与药品直接接触的包装材料, 系指各种塑料与纸、金属或其他塑料通过粘合剂组合而形成的膜[1]。随着我国医药市场的发展和2010版GMP的广泛实施, 在药用复合膜软包装中, 用于药品包装的数量也在逐渐加大。由于药品的特殊性, 所用的复合膜不仅要符合药用要求, 更不能由于本身的某些原因而增加药品的安全风险, 威胁人类的健康[2]。阻隔性能始终是考量包装材料的重要指标之一[3,4], 高阻隔性包装材料具有优良的阻水性、阻氧性、防污、防潮等特点, 能有效地避免空气中水分和氧气对内装物的破坏, 避免药品因受潮、氧化等原因而发生变异, 从而有效延长药品的保质期[5,6,7]。
目前在我国的药品包装领域, 对材料阻隔性检测方法的认识比较模糊, 尤其是对于测试方法的选择, 存在较大的随机性[8]。测试方法的不同, 可能会产生不同的测试结果, 这将会影响药包材的正确选用, 因此国家有必要规范药包材阻隔性能的检测方法。由国家药典委员会审定、中国食品药品检定研究院组织编写的《国家药包材标准》[9]于2015年12月1日开始实施, 标准中规定的阻隔性能指标主要包括气体透过量和水蒸气透过量两项, 但每个指标项下分别包括几种不同的检测方法, 检测时选择方法的随意性较大。
笔者采用国家药包材标准中不同的检测方法对6种常用药用复合膜样品的阻隔性能进行测试, 对不同品种不同方法测试的结果进行比对, 简述几种方法的原理及优缺点。
水蒸气透过量系指在规定的温度、相对湿度, 一定的水蒸气压差下, 试样在一定时间内透过水蒸气的量。国家药包材标准中水蒸气透过量测定法 (YBB00092003-2015) 涉及四种方法, 第一法杯式法、第二法电解法、第三法重量法和第四法红外法。第二法使用的电解腔属于消耗型元件, 并且需要用称重法的数据对仪器进行周期性标定;第三法重量法适用于口服、外用液体瓶或固体瓶, 故本试验主要采用第一法杯式法和第四法红外法对6种药用复合膜试样进行测试。水蒸气透过量限度值均参照《国家药包材标准》2015版各品种项下限度值;如该品种未收载, 则参照YBB00132002-2015《药用复合膜、袋通则》标准项下限度值。具体测试结果见表1。
从表1可以看出:含铝层复合膜阻隔水蒸气性能优异, 镀铝复合膜次之, 塑料复合膜阻隔水蒸气性能较差。除一批问题样品外, 杯式法测试的结果与红外法测得的值差别不大。问题样品可能是由于镀铝层厚度不够或镀铝层不均匀导致水蒸气透过量的结果超出限度值。
杯式法的测试原理是将试样固定在特制的透湿杯上, 通过测定透湿杯的重量变化来计算药用薄膜、薄片及药用铝箔等材料的水蒸气透过量的分析方法。杯式法分为增重法和减重法两种, 这两种方法的测量原理是一样的。增重法的最大缺点是试验环境与称量环境不一致, 这样不仅会破坏气体渗透平衡的建立, 而且增大了操作人员、试验环境对试验全过程的影响, 降低了试验数据的重现性[3]。减重法与红外法的检测环境是一致的, 它通过蒸馏水或饱和盐溶液在试样的一侧提供稳定的湿度, 而另一侧 (测试腔) 保持干燥, 可在不破坏试验过程的前提下稳定进行, 因此测试数据稳定性更好[8]。
红外法系指当样品置于测试腔时, 样品将测试腔隔为两腔, 一边为低湿腔, 另一边为高湿腔, 里面充满已知温度的水蒸气, 由于存在一定的湿度差, 水蒸气从高湿腔通过样品渗透到低湿腔, 由载气传送到红外检测器产生一定量的电信号, 当试验达到稳定状态后, 通过输出的电信号计算出样品水蒸气透过量的分析方法[9]。红外法可以较好地避免实验操作对实验数据的影响, 获得试样原始状态下的测试结果, 所以国家药包材水蒸气透过量测定法中规定第四法红外法为仲裁法。
气体透过量系指在恒定温度和单位压力下, 在稳定透过时, 单位时间内透过试样单位面积的气体的体积。国家药包材标准中气体透过量测定法 (YBB00082003-2015) 中涉及两种方法, 第一法压差法和第二法电量法。试验采用两种方法对6种药用复合膜试样进行测试。氧气透过量限度值均参照国家药包材标准2015版各品种项下限度值;如该品种未收载, 则参照YBB00132002-2015《药用复合膜、袋通则》标准项下限度值。具体测试结果见表2。
从表2可以看出:含铝层复合膜阻隔气体性能优异;塑料复合膜较差。镀铝复合膜阻隔气体性能较好, 而镀铝膜随着结构性质不同以及镀铝层厚度不同, 氧气透过量也会有不同。采用两种方法测定镀铝复合膜得到的实验数据区别不明显, 而测定含铝层复合膜氧气透过量时, 电量法测得的值较压差法测得的值小;测定塑料复合膜氧气透过量时, 电量法测得的值较压差法测得的值大。
压差法的原理是用试验薄膜将测试腔隔成两个独立的空间, 将其中一侧充入测定用气体, 另一侧抽真空, 由于存在一定的压力差, 高压室的气体就会通过薄膜渗透到低压室, 通过测量低压侧气体体积或压力的变化可以计算出气体透过量[5,10]。此法不仅可用于氧气的检测, 而且可用于氮气、二氧化碳、空气等气体的检测。但在测试过程中因为两侧压力不等, 容易改变材料自身的结构性能, 如材料变薄、针孔增大等。
电量法是等压法测试的一种, 系指被测气体通过电量分析探测器, 产生一定电流, 由此计算相应气体透过总量的分析方法。其测试原理是利用药用薄膜或薄片等材料将渗透腔隔成两个独立的气流系统, 一侧通氧气, 另一侧通干燥氮气。试样两边的压力相等, 但氧气分压不同。在氧气的浓度差作用下, 氧气透过薄膜并随氮气载气流送至传感器中, 进行化学反应并产生电压, 该电压与单位时间内通过电量分析检测仪的氧气量成正比[5,8]。和压差法相比, 电量法可以较好地控制不同的温度和湿度等测试条件;同时在测试过程中由于两侧的压力相同, 有利于减少试验过程对试样的破坏, 具有更高的精密度和重复性。其最大缺点是只能用于测定氧气透过量。
采用高阻隔性的包装材料可以提高药品的保存质量, 有效避免药品在保质期内出现变质等问题, 因此药品生产和使用者越来越关注包装材料的阻隔性能[11]。
(单位:g/ (m2·24h) )
注:聚酯简称PET;聚乙烯简称PE;双向拉伸聚丙烯简称BOPP;真空镀铝流延聚丙烯简称VMCPP。
目前执行标准为国家标准或企业标准的药用复合膜, 在进行透湿性检测时大多采用杯式法, 在进行透气性检测时几乎全部采用压差法。通过比较用不同方法测得的药用复合膜的水蒸气透过量和氧气透过量的数据可以看出: (1) 含铝复合膜阻隔性能优异, 镀铝复合膜次之, 塑料复合膜较差。 (2) 红外法和杯式法测试复合膜水蒸气透过量的值相近。 (3) 电量法和压差法测试镀铝复合膜氧气透过量的值相近;而在测定含铝复合膜和塑料复合膜时, 两种方法测定的值有明显区别, 主要表现在压差法的值居中, 电量法的值极大或极小些。
因此, 为了达到更好的阻隔性能, 在条件允许的情况下, 应优先选择含铝复合膜, 其次是镀铝复合膜。但在具体应用中, 不能仅以阻隔性能优劣来选择药品包装, 应考虑内容物的特性 (对温湿度的敏感程度、形状、大小等) , 包装机械的条件等[12], 挑选符合药品包装条件且能有效保护药品质量的最佳包装材料。同时, 对于不同种类的复合膜在阻隔性能测试方面要注意方法的选择。
(单位:cm3/ (m2·24h·0.1MPa) )
注:聚酯简称PET;聚乙烯简称PE;双向拉伸聚丙烯简称BOPP;真空镀铝流延聚丙烯简称VMCPP。
摘要：目的 :比较不同品种药用复合膜阻隔性能的优异和不同方法测试复合膜阻隔性能的差别。方法 :采用国家药包材标准中不同的检测方法对6种常用药用复合膜的阻隔性能进行测试, 对结果进行比对。结果 :含铝复合膜的阻隔性能最好, 镀铝复合膜次之, 塑料复合膜阻隔性能较差。采用不同方法测试复合膜水蒸气透过量的值差别不大;不同方法测试镀铝复合膜氧气透过量的值没有影响, 但测试含铝复合膜和塑料复合膜的结果有差别。结论 :优先选择高阻隔性能的含铝复合膜作为药品包装材料。
关键词：复合膜,药品包装用,阻隔性能,水蒸气透过量,氧气透过量
[1] 郭培荣, 卫爱斌.药品包装用复合膜包装市场的特点[N].中国包装报, 2013-02-25 (006) .
[2] 史银基, 漆也, 马海红等.药用复合膜微生物限度检查方法的建立[J].新疆中医药, 2016, 34 (4) :48-51.
[3] 王海燕.药包材阻隔性测试方法与选择[J].印刷技术, 2015, (22) :25-27.
[4] 朱建跃.浅析BOPP/CPP复合膜的水蒸气阻隔性能[J].科技风, 2014, (8) :37-38.
[5] 梁伊琳, 谢新艺, 吕鹏举.浅析药包材阻隔性能的检测[J].塑料包装, 2013, 23 (2) :41-43.
[6] 方旻, 谢新艺.高分子材料的阻隔性能及在药包材上的应用[J].广州化工, 2011, 39 (16) :38-39.
[7] 吕鹏举, 谢新艺.PET/PP药品包装用复合膜高阻隔性能研究[J].塑料包装, 2012, 22 (3) :16-18.
[8] 王兴东, 赵江.药包材阻隔性检验方法介绍[J].中国医药工业杂志, 2007, 38 (4) :A35-A40.
[9] 国家药典委员会.国家药包材标准[M].2015版.北京中国医药科技出版社, 2015.
[10] 刘红波, 姜方方.复合材料阻隔性测试原理及分析[J].化工管理, 2016, (23) :126.
[11] 孙杨, 应英, 朴春颖等.真空镀铝、铝塑复合膜的阻隔性能测试[J].医疗装备, 2016, 29 (5) :39-40.
[12] 胡静慈.药品包装用复合膜及其选择[J].印刷技术, 2009, (20) :29-31.
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