預灌封注射器生物相容性試驗新方法的建立與可行性分析

屈秋錦 孫令驍 秦越 喬春霞 褚祥宇 許晶 董傳俊 劉成虎

摘 要：為了建立適用于預灌封注射器生物相容性試驗的新方法，探討所建立新方法的可行性，本文對預灌封注射器的風險點和國內外生物相容性檢測標準進行對比分析，選擇多批次預灌封注射器進行對比試驗并進行結果分析。結果表明，所建立的新方法能充分考慮各部件和人體接觸的風險，與現有檢測方法對比兩者結果無差異。用本研究所建立的新方法來代替現行國家藥品包裝標準中的檢測方法具有實際可行性。

關鍵詞：預灌封注射器，生物相容性試驗，生物學評價，藥品包裝

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.05.038

預灌封注射器是一種既可以儲存藥物又具備給藥功能的新型藥品包裝容器，主要用于抗血栓藥、疫苗及生物工程藥物的包裝。其優點體現在：與藥物具有良好的相容性；減少了藥物在存儲和轉移過程中因吸附造成的浪費；使用機器灌裝技術，藥物定量更精確；避免因加入稀釋液反復抽吸造成的二次污染；操作簡便，適用于急診患者等[1]。由于預灌封注射器的臨床應用存在與血液、體液直接接觸的風險，因此需要重視其生物學安全性[2]。本文從制作工藝、材料、與人體接觸風險以及國內外生物學評價標準的差異等方面對預灌封注射器進行了系統分析，探討將預灌封注射器作為一個系統進行生物相容性試驗的可行性。

1 預灌封注射器背景

1.1 預灌封注射器發展歷程

預灌封注射器起源于20世紀80年代[3]。我國的第一支預灌封注射器于2005年生產。隨著人們對生命健康越來越重視，以及預灌封注射器具有安全可靠、操作方便等多方面優點，因此預灌裝注射器的應用前景越來越廣闊。

1.2 預灌封注射器的分類和組成

預灌裝注射器按照針筒的材質分為塑料和玻璃兩類，按照是否帶注射針又分為帶注射針和不帶注射針兩類。不帶針的預灌封注射器還可細分為錐頭式和螺旋頭式。錐頭式由玻璃針管、橡膠活塞、錐頭護帽和推桿組成；螺旋頭式由玻璃針管、橡膠活塞、螺旋頭護帽、螺旋頭和推桿組成[4]。

2 預灌封注射器風險點

2.1 不銹鋼注射針

預灌封注射器上的不銹鋼注射針主要用于人體皮內、皮下、肌肉、靜脈等注射用[5]。UV膠多用作預灌封注射器針頭黏合劑，通常由甲基丙烯酸類化合物組成。甲基丙烯酸對眼睛、皮膚、呼吸道等有較強的刺激性[6-7]，UV膠會長時間接觸到藥液，直接影響藥液的質量安全[8]。注射針的潛在危害主要包括生物污染（熱原、細菌）和微粒污染。根據GB/T 16886.1-2022《醫療器械生物學評價 第1部分：風險管理過程中的評價與試驗》中的規定，注射針需要進行生物學評價[9]。

2.2 橡膠活塞

橡膠活塞分為氯化丁基橡膠活塞和溴化丁基橡膠活塞，分為扣合式（PSL）或螺紋式（PT）兩種。膠塞的質量要求包括：不能含有鉛、汞、砷、鋇等有毒的可溶性化合物；不與所裝藥物起作用，破壞藥劑的效果和影響藥劑的澄清度；膠塞表面不能有析出物，如游離硫、蠟等其他一切有機物質；膠塞表面應光滑，不得有裂縫、氣泡和其他雜質異物存在，表面要有一定的潤滑性，能在自動分裝機上運行；膠塞應具有一定的彈性，按規定的針刺數穿刺后不掉屑，并仍能保持原有的密封性[10-11]。由于橡膠活塞與藥液（或生理鹽水）直接接觸，因此在生產和貯存過程中不能遷出小分子或有機物等，以免污染藥品對人體產生危害，需對橡膠活塞的安全性進行生物學評價。

2.3 注射器針管

預灌封注射器所用針管分為玻璃針管（硼硅玻璃）和塑料針管（COP），玻璃針管和塑料針管各有優勢。玻璃針管使用歷史較久，針管內部涂有用于潤滑作用的硅油，在給藥時幫助活塞活動。而殘余的硅油長期與藥物接觸可能會產生相容性問題[12-13]。塑料針管的優點主要是輕便、不易碎，但塑料針管均為高分子材料，理化性質不如玻璃穩定，且部分高分子材料具有潛在的生物學風險[14]。

2.4 針頭護帽

針頭護帽是一種套在針頭外部用于防止使用者被刺傷以及針頭受到污染的保護性裝置。我國相關的標準規定預灌封注射器組合件中必須包含針頭護帽[15-16]。預灌封注射器使用的護帽為橡膠針頭護帽，以聚異戊二烯為主要原料，加入填充劑、硫化劑、增塑劑、抗堿劑等輔料，對藥物及人體組織應無潛在毒性。

3 預灌封注射器生物相容性檢測現狀

3.1 國內外標準

自1992年以來，國內外陸續頒布了關于預灌封注射器的檢驗標準，國家藥包材標準（2015版）中規定了組合件中的玻璃針管、橡膠活塞、不銹鋼注射針和針頭護帽以及組合件的相關檢測要求。ISO11040系列國際標準對各種預灌封注射器作了比較詳細的要求，但沒有對預灌封注射器中的注射針及護帽進行規定。美國藥典中只是對預灌封注射器相應的組件進行了通用的要求[17]。

3.2 國內外生物相容性檢測項目對比

目前國內外關于預灌封注射器不同部件所要進行的生物相容性檢測項目有所不同。表1列舉出了國家藥品包裝標準、國際標準、美國藥典中生物相容性檢測項目的對比情況。

4 國內預灌封注射器生物相容性試驗存在的問題

從表1中可以看出，從試驗項目設置來看，不銹鋼注射針、橡膠活塞及針頭護帽都需要進行溶血試驗。根據相應的國家藥品包裝標準，各部件在進行溶血試驗時應采用直接法進行試驗[18]。但不銹鋼注射針、針頭護帽、橡膠活塞和血液一般不存在直接接觸的情況，因此采用間接法更符合臨床應用。在不銹鋼注射針進行的皮膚致敏、細胞毒性和皮內刺激試驗中，供試液的制備方式為取25支加250mL氯化鈉注射液。該樣品制備方式未考慮活塞和針管直接與藥液接觸可能引起的風險，且與臨床應用不相符，不能真實體現預灌封注射器的臨床使用風險。

從試驗部件來看，目前只有不銹鋼注射針進行了皮膚致敏、細胞毒性和皮內刺激試驗，但卻未規定熱原試驗或細菌內毒素試驗。橡膠活塞臨床應用風險較高且有資料表明有一定的細胞毒性風險，但未規定皮膚致敏、細胞毒性和皮內刺激試驗，而針頭護帽僅僅與注射針接觸，不存在與人體和藥液接觸的風險，卻規定了急性全身毒性、溶血和熱原試驗。因此，目前預灌封注射器進行生物相容性試驗的試驗部件并不能體現真實的臨床使用風險。

5 預灌封注射器生物相容性試驗新方法的建立

通過對比國內外相關法規和標準，可見目前制定的標準中大多要求將預灌封注射器各部件單獨進行試驗，且不同的法規和標準要求進行試驗的部件不同，如國家藥品包裝標準規定不銹鋼注射針應進行細胞毒性、皮膚致敏、皮內刺激、急性全身毒性和溶血試驗，但ISO 11040系列標準和美國藥典對不銹鋼注射針并無特殊要求，而ISO 11040系列標準和美國藥典對活塞均要求進行皮內刺激和細胞毒性試驗，但國家藥品包裝標準則不要求對活塞進行皮內刺激和細胞毒性試驗。目前有資料表明橡膠活塞作為預灌封注射器的高性能配件，在生產和貯存過程中會和所包裝的藥品直接接觸，因此應當對預灌封注射器活塞的皮內刺激和細胞毒性進行檢測[19-21]。

目前國內的藥品包裝標準對整個預灌封注射器的生物相容性試驗只局限于對其產品部件的檢測，只考慮了由材料引起的危害，從而忽視了預灌封注射器組合件的生物學風險。因此，應依據預灌封注射器的臨床用途，將預灌封注射器作為一個整體來評估其潛在的生物學危害，可以參考GB/ T16886.1-2022中對于一次性使用無菌注射器推薦的生物相容性試驗。由于預灌封注射器在生產過程中大多將藥液充滿公稱容量后貯存，因此在進行樣品制備時也可選擇將浸提介質充滿預灌封注射器的內腔后制備樣品的試驗液，這樣更能模擬預灌封注射器的臨床應用情況。

6 預灌封注射器生物相容性試驗新方法的可行性分析

從試驗項目來看，在包括溶血試驗在內的各項生物相容性試驗的供試液制備中，新方法參照GB/T16886.12-2017將浸提介質充滿預灌封注射器內腔進行整體浸提，取浸提液作為各項試驗的供試液。例如在溶血試驗中可以取浸提液10mL加入兔血進行后續的試驗[22]。這種供試液制備方式充分考慮預灌封注射器各部件與藥液接觸和與人體接觸的風險，更符合預灌封注射器的臨床預期應用，試驗過程更為合理。

預灌封注射器的所有部件中，只有不銹鋼注射針與人體直接接觸，而護帽、針管和橡膠活塞均只與藥液直接接觸，因此生產過程中使用的添加劑、化學助劑等有可能向藥液遷移，影響藥液的安全性和穩定性，因此也需要進行生物相容性試驗[23-27]。我們隨機選取A和B兩個廠家檢驗合格的預灌封注射器組合件，將浸提介質充滿預灌封注射器內腔進行樣品制備和生物相容性試驗。結果表明兩批次不同廠家的預灌封注射器組合件均符合相應的標準要求，因此以新方法代替現行的測試方法具有可行性。

7 討 論

現行的預灌封注射器的國家藥品包裝標準要求對預灌封注射器的各部件分開進行試驗，對于組合件的生物相容性試驗項目僅要求進行急性全身毒性試驗和細菌內毒素試驗，且各部件進行的試驗項目并不統一，這樣既會造成不必要的浪費，也不能真實反映預灌封注射器的臨床應用風險。預灌封注射器和一次性使用無菌注射器在臨床應用和加工貯存等方面具有很多的相同點，而GB 15810-2019《一次性使用無菌注射器》規定了注射器要進行細胞毒性、皮膚致敏、皮內刺激、急性全身毒性、溶血、熱原（細菌內毒素）試驗，同時該標準在引言中明確提出，如果注射器自身配套注射針，測試化學性能和生物性能時應連同注射針制備萃取液[28]。此外YY/T 0243-2016《一次性使用注射器用活塞》中同樣規定了細胞毒性、皮膚致敏、皮內刺激、急性全身毒性、溶血、熱原（細菌內毒素）等檢測項目[29]。可以看出國內關于一次性使用無菌注射器的標準中，與藥液存在直接接觸的部件規定了一致的檢測項目。同時本實驗室的對比試驗結果也表明，將預灌封注射器各部件分別進行試驗與整體進行試驗得出的試驗結果均為合格，無明顯差異。

綜合以上分析可知，所建立的生物相容性試驗方法可以充分考慮預灌封注射器各部件與人體接觸的風險，同時可以提高檢測效率，降低成本，符合動物福利的3R原則要求，因此，該方法具有實際可行性。

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作者簡介

屈秋錦，本科，工程師，主要從事醫療器械和藥品包裝生物學評價試驗工作。

劉成虎，通信作者，博士，正高級工程師，主要從事醫療器械和藥品包裝生物學評價與標準化工作。

（責任編輯：袁文靜）