美國藥典是如何測試容器密閉完整性測試的？

   容器密閉完整性一直以來(lái)都是制藥行業(yè)工作者關(guān)心的話(huà)題，傳統的微生物挑戰法、色水法由于是破壞性的測試方法，原料損耗大，而且無(wú)法定量漏孔級別。微生物挑戰法在當泄漏通道為曲折路徑時(shí)，漏檢率較高，此外，微生物挑戰法的測試時(shí)間較長(cháng)，測試過(guò)程繁瑣。同樣，色水法受多種因素的影響，有時(shí)會(huì )出現假陽(yáng)性的測試結果。

1 概述

近年來(lái)，國外開(kāi)發(fā)了真空衰減法等無(wú)損定量的測試方法，并且出臺了相應的測試標準和法規。美國藥典USP 1207 提出多種確定性的檢測方法：真空衰減法、高壓放電法和激光法等，將傳統的微生物挑戰法、色水法等歸類(lèi)為概率性的檢測方法。尤其是國外，對藥品質(zhì)量控制設定的技術(shù)門(mén)檻越來(lái)越高，部分FDA及歐盟審計官甚至明確推薦采用國際先進(jìn)的無(wú)損測試技術(shù)替代傳統的破壞性測試技術(shù)。

針對美國藥典USP 1207 常見(jiàn)的3大確定性的檢測方法：真空衰減法、高壓放電法和激光法做詳細闡述，并且根據一些典型的應用推薦了最佳的測試方法。

2 真空衰減法

美國材料試驗學(xué)會(huì )(ASTM)于2009年推出了真空衰減法作為包裝無(wú)損檢漏的測試標準ASTM F2338-09，該測試標準后來(lái)又得到了美國FDA的批準和認可。國內暫時(shí)還沒(méi)有相關(guān)的測試標準出臺。

真空衰減法的原理是將包裝容器置于專(zhuān)門(mén)的測試腔體中，對測試腔體抽真空，容器內外壓差使得容器內部氣體通過(guò)漏孔泄漏進(jìn)入測試腔體，主機壓力傳感器監測到壓力的變化，將壓力變化值和參考值做比較，以判定容器是否合格。

下圖是真空衰減法設備主機和西林瓶測試腔體。

真空衰減法的測試步驟主要包括：抽真空、保壓和測試，見(jiàn)圖2。

l 抽真空：在抽真空階段，如果在指定的抽真空時(shí)間內，實(shí)際真空度無(wú)法達到參考真空度，那么包裝有大漏。

l 保壓：在保壓階段，如果在指定的保壓時(shí)間內，實(shí)際真空度無(wú)法達到參考真空度，那么包裝有中漏。

l 測試：在測試階段，如果實(shí)際dp值大于參考dp值，那么包裝有小漏。

通過(guò)上述3個(gè)步驟，可以將不同程度的泄漏分別識別出來(lái)。從而保證了該方法既能測大漏，又能測微漏。

真空衰減法分為只有絕壓傳感器的單傳感器和具有絕壓和差壓傳感器的雙傳感器技術(shù)，單傳感器的技術(shù)通常精度為15-25um，雙傳感器技術(shù)的精度一般為1.5-10um。絕壓傳感器和差壓傳感器可以看做是兩把具有不同分辨率的標尺，絕壓傳感器的分辨率低，差壓傳感器的分辨率高，因而，單傳感器的精度要比雙傳感器的精度差。

真空衰減法的適用范圍很廣。既適用于常壓、微負壓和高真空的各類(lèi)容器檢漏，也適用于粉體、液體填充容器的檢漏。既可以測軟包裝容器，也可以測硬質(zhì)容器。通過(guò)采用雙循環(huán)的測試技術(shù)，真空衰減法可以避免小頂空容器出現大漏時(shí)的漏檢。

測試腔體的選擇

對于軟包裝的測試，可以采用專(zhuān)門(mén)的軟膜腔體，軟膜腔體在抽真空時(shí)會(huì )緊密貼合在一起，如果放入包裝，就會(huì )將包裝緊緊裹住，因而可以獲得較好的測試靈敏度和較低的本底噪聲。為了提高測試效率，通常采用更大尺寸的軟膜腔體，這樣一次可以放多個(gè)樣品。當然軟膜腔體不能做成太大，否則本底噪聲會(huì )相對高。如果對測試精度要求不高，比如只需要測到30um漏孔，那么甚至可以將軟袋堆疊在一起測試，這樣可以大大提高工作效率。對于硬包裝的測試，通常需要定制測試腔體，而且一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)特定的測試腔體只允許一次放置一個(gè)樣品。如果硬包裝的外徑相同高度不同，可以考慮采用同一個(gè)測試腔體，只是可能會(huì )損失一些精度。如果硬包裝的外徑較小，如1mL預灌裝注射器，可以考慮在一個(gè)測試腔體內放置多個(gè)注射器，但是相比一個(gè)腔體內放置1個(gè)預注射器，其精度會(huì )降低。

檢測精度和檢測方式

由于軟膜腔體的本底噪聲比硬腔體的大，所以軟膜腔體的精度要比硬腔體的差。軟包裝的最高測試精度一般是10um，硬包裝的最高測試精度是1.5um。真空衰減法的單次測試時(shí)間一般需要幾十秒到一分鐘。因此，如果產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)速度高達100個(gè)產(chǎn)品/min，那么采用真空衰減法進(jìn)行100%全檢會(huì )有難度。所以，如果采用真空衰減法，一般是采用離線(xiàn)抽檢方式或在線(xiàn)抽檢方式，在線(xiàn)抽檢固然無(wú)法實(shí)現100%全檢，但它可以替代部分人工，而且實(shí)現自動(dòng)化。在線(xiàn)抽檢方式一般會(huì )生產(chǎn)線(xiàn)旁邊增加一個(gè)傳送帶，即該傳送帶和生產(chǎn)主傳送帶是并聯(lián)的，待測產(chǎn)品直接從主生產(chǎn)線(xiàn)上提取，進(jìn)入測試區域，測試完畢后，將合格品返回到主生產(chǎn)線(xiàn)，不合格品被剔除。采用在線(xiàn)抽檢方式通常精度會(huì )比離線(xiàn)抽檢略低。比如，如果離線(xiàn)抽檢的精度為10um，那么在線(xiàn)抽檢的精度可能是15um。產(chǎn)品一旦泄漏，那么空氣中的水分、氧氣、微生物會(huì )侵入包裝容器內。有研究表明，水分和氧氣侵入的臨界漏孔尺寸大約是10-15um，微生物侵入的漏孔尺寸是10um以下。制藥行業(yè)的一些無(wú)菌制劑往往對無(wú)菌要求高，這就意味著(zhù)所選用的測試方法精度必須至少達到10um，才能降低微生物侵入的風(fēng)險。制藥行業(yè)傳統的色水法在理想條件下，檢漏精度可以達到5um，如果要采用新的無(wú)損干法測試技術(shù)替代傳統的色水法，那么通常會(huì )要求新的方法的精度高于或等于傳統的方法。真空衰減法應用于藥廠(chǎng)的預注射器、西林瓶和安瓿瓶等硬質(zhì)容器的精度高達1.5um。因此，完全可以滿(mǎn)足藥廠(chǎng)無(wú)損干法測試的要求。

3 高壓放電法

高壓放電法是在待測容器表面外加高壓電，根據泄漏容器和合格容器產(chǎn)生的電壓差異判斷是否泄漏及泄漏程度。高壓放電法一般適用于容器本身絕緣但容器內填充物導電的容器，其檢漏精度高達1.0um。典型的應用是水針西林瓶、液體安瓿瓶、液體填充預注射器和卡式瓶的完整性測試。

測試時(shí)需要用夾具夾住待測容器，將待測容器按照一定速率旋轉，然后用2根探針對容器（比如預注射器）兩側進(jìn)行掃描，探測泄漏出來(lái)的電壓。圖3是測試夾具，圖4和圖5是預注射器的測量結果。

圖3 高壓放電測漏的測試夾具

圖4 合格品的測試電壓（樣品數量30個(gè)）

圖5 缺陷樣品的測試電壓（樣品數量18個(gè)）

4 激光法

激光法是通過(guò)監測容器頂空壓力、水汽和頂空氧變化來(lái)判定容器的完整性，其測定原理(見(jiàn)圖6)是，發(fā)射的激光穿透容器頂空，容器頂空的水汽和氧對激光有吸收，激光吸收量和對應的物質(zhì)含量成正比。通常頂空水汽的測定波長(cháng)是1400nm，頂空氧的測定波長(cháng)是760nm。頂空水汽的吸收峰寬度和頂空壓力成正比（見(jiàn)圖7），因而可以通過(guò)頂空水汽的吸收峰寬度來(lái)獲得頂空壓力。因此，如果頂空水汽含量過(guò)低，可能會(huì )影響頂空壓力的測定。事實(shí)上，對于絕大多數負壓凍干粉西林瓶，其內部都有一定含量的頂空水汽，因而，頂空壓力可以測定得到。

圖6 激光法原理圖

圖7 激光法光譜圖，其中吸收峰的寬度和頂空壓力(真空度)成正比

5 制藥行業(yè)不同應用的方法選擇

5.1 負壓凍干粉針西林瓶完整性測試

凍干粉針西林瓶通常采用高真空(絕壓約0mbar)工藝密閉或充氮微負壓(絕壓約800-900mbar)工藝密閉。在高真空下，如果存在漏孔，空氣將會(huì )迅速進(jìn)入西林瓶?jì)�。此時(shí)，可以采用真空衰減法測試，因為在抽真空過(guò)程中，容器內外仍然會(huì )形成壓差，氣體將會(huì )通過(guò)漏孔從容器進(jìn)入到測試腔體。也可以采用激光法進(jìn)行測試，一方面西林瓶是透光的，另外，高真空下，空氣中的水汽、氧氣會(huì )迅速進(jìn)入西林瓶頂空，進(jìn)而改變了西林瓶頂空條件，包括頂空壓力和頂空氧含量。采用激光法通過(guò)無(wú)損監測頂空壓力或頂空氧變化，可以判定西林瓶是否泄漏。西林瓶從生產(chǎn)好到開(kāi)始檢測的放置時(shí)間會(huì )影響檢測精度，放置時(shí)間短，檢測精度相對差；放置時(shí)間長(cháng)，檢測精度高�？梢愿鶕�建立的泄漏數學(xué)模型按照精度要求選擇所需的放置時(shí)間。理論上來(lái)說(shuō)，只要放置時(shí)間足夠長(cháng)，激光法可達到極高的檢漏精度(如<1um的漏孔)。對于微負壓(絕壓>500mbar)的西林瓶，更適合采用監測頂空氧的模式進(jìn)行完整性測試。如果采用監測頂空壓力模式進(jìn)行完整性測試，可能會(huì )不夠靈敏。如果西林瓶在加膠塞后軋蓋前存在臨時(shí)泄漏，激光法也可以判定出。也就是說(shuō)，激光法不僅可以檢出永久的泄漏，還可以檢出臨時(shí)的泄漏。

5.2 常壓水針西林瓶完整性測試

常壓水針西林瓶通常采用充氮工藝，是為了保護氧敏感產(chǎn)品不被氧化破壞。水針西林瓶有的液體裝量少，頂空大；有的液體裝量大，頂空��；有的西林瓶裝量接近滿(mǎn)瓶，頂空幾乎沒(méi)有。一般來(lái)說(shuō)，如果是大頂空，或小頂空且外徑較大，可以采用激光法進(jìn)行完整性測試。此時(shí)，激光法通過(guò)監測頂空氧含量的變化來(lái)判斷是否泄漏。如果是頂空極小(接近零頂空)，那么激光法將不適用，需要采用真空衰減法來(lái)測試。真空衰減法測試液漏的原理是在抽真空時(shí)抽到極限真空（接近0mbar），在如此高的真空下，液態(tài)水將會(huì )被汽化為氣態(tài)水，氣態(tài)水通過(guò)漏孔進(jìn)入到測試腔體，進(jìn)而被主機壓力傳感器監測到。需要注意的是，液體本身的粘度不能過(guò)大，否則將無(wú)法汽化。另外，液體里如果有未溶解完全的小顆粒，也可能會(huì )堵塞漏孔，導致假陰性的結果。水針西林瓶也可以采用高壓放電法測試，但高壓放電法的設備成本較高。

5.3 卡式瓶完整性測試

卡式瓶里通常裝有類(lèi)似蛋白質(zhì)的乳狀液或懸濁液，這種溶液里面含有小的顆粒，可能會(huì )堵塞漏孔。所以如果采用真空衰減法會(huì )出現假陰性的結果。激光法也不適用，因為里面幾乎沒(méi)有頂空。此時(shí)可以考慮采用高壓放電法。高壓放電法要求容器本身必須是絕緣的，內部填充的液體是導電的�？ㄊ狡糠�合高壓放電法的要求。

5.4 液體安瓿瓶完整性測試

液體安瓿瓶根據頂空的大小可以選用不同的方法，如果是極小的頂空，那么可以用真空衰減法或高壓放電法；如果頂空大，可以采用激光法、真空衰減法、高壓放電法中的任意一種方法。

5.5 預灌裝注射器完整性測試

預灌裝注射器和液體安瓿瓶類(lèi)似，需要根據頂空的大小選用不同的方法，如果是極小的頂空，那么可以用真空衰減法或高壓放電法；如果頂空大，可以采用激光法、真空衰減法、高壓放電法中的任意一種方法。

5.6 泡罩完整性測試

泡罩由于具有多個(gè)孔，且里面裝的一般是片劑，激光法和高壓放電法通常不適用。真空衰減法可以用于測泡罩，因為測試腔體可以根據泡罩的形狀和大小進(jìn)行定做，而且在腔體的上方可以安裝壓力傳感器，對漏點(diǎn)進(jìn)行定位。通常真空衰減法測定泡罩可以獲得大約15um的測試精度。圖8是泡罩的測試腔體。

圖8 泡罩測試腔體

5.7 滴眼液瓶完整性測試

單個(gè)滴眼液瓶的完整性測試可以采用真空衰減法結合定制的硬腔體，也可以采用高壓放電法。由于滴眼液瓶的頂空有時(shí)比較小，如<1mL, 激光法不太適用。

課間問(wèn)答

1. 原料藥（API）包裝如何檢測密封性？

一般API不需要密封，一般完整性測試是針對成品藥品，國內GMP提到完整性測試的是無(wú)菌藥品。貯藏時(shí)密封不代表就需要完整性測試，完整性測試更多是針對容器本身的密封性能。國內GMP推薦的無(wú)菌原料藥品的容器密閉完整性測試方法仍然是傳統的微生物挑戰法，可以采用無(wú)損的真空衰減法、激光法等替代。

2. 請問(wèn)對于1ml的小容量注射劑使用哪種方法較為合適？?jì)劝�材為玻璃安瓿�?/span>

真空衰減法和激光法都可以應用，具體要看頂空體積；玻璃安瓿瓶如果不是極小頂空的話(huà)兩者是都可以采用的。如1ml安瓿脖頸太細，誤判率高的話(huà)，采用真空衰減法可以解決這個(gè)問(wèn)題。真空衰減法不僅能測液體瓶身的泄露，而且測頂空氣體的泄露，誤判率低。

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