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技术文章

美国药典USP 1207密闭完整性测试(CCIT)的确定性测试方法

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容器密闭完整性一直以来都是制药行业工作者关心的话题,传统的微生物挑战法、色水法由于是破坏性的测试方法,原料损耗大,而且无法定量漏孔级别。微生物挑战法在当泄漏通道为曲折路径时,漏检率较高,此外,微生物挑战法的测试时间较长,测试过程繁琐。同样,色水法受多种因素的影响,有时会出现假阳性的测试结果。

近年来,国外开发了真空衰减法等无损定量的测试方法,并且出台了相应的测试标准和法规。美国药典USP 1207提出多种确定性的检测方法:真空衰减法、高压放电法和激光法等,将传统的微生物挑战法、色水法等归类为概率性的检测方法。尤其是国外,对药品质量控制设定的技术门槛越来越高,部分FDA及欧盟审计官甚至明确推荐采用无损测试技术替代传统的破坏性测试技术。

本文拟针对美国药典USP 1207常见的3大确定性的检测方法:真空衰减法、高压放电法和激光法做详细阐述,并且根据一些典型的应用推荐了最佳的测试方法。

真空衰减法

美国材料试验学会(ASTM)于2009年推出了真空衰减法作为包装无损检漏的测试标准ASTM F2338-09,该测试标准后来又得到了美国FDA的批准和认可。国内暂时还没有相关的测试标准出台。

MLT-V100型微泄漏无损密封测试仪依据《ASTM F2338-2013包装泄漏的标准检测方法-真空衰减法》标准研发。专业适用于各种空的/预充式注射器、水针及粉针瓶(玻璃/塑料)、灌装压盖瓶、其他硬质包装容器、电器元件等试样的无损正、负压的微泄漏测试。本产品采用先进的设计和严谨、科学的计算方法保证了其快速测试和高准确度及高稳定性。亦可满足用户的非标准(软件或测试夹具)定制。

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真空衰减法分为只有绝压传感器的单传感器和具有绝压和差压传感器的双传感器技术,单传感器的技术通常精度为15-25um,双传感器技术的精度一般为1.5-10um。绝压传感器和差压传感器可以看做是两把具有不同分辨率的标尺,绝压传感器的分辨率低,差压传感器的分辨率高,因而,单传感器的精度要比双传感器的精度差。

真空衰减法的适用范围很广。既适用于常压、微负压和高真空的各类容器检漏,也适用于粉体、液体填充容器的检漏。既可以测软包装容器,也可以测硬质容器。通过采用双循环的测试技术,真空衰减法可以避免小顶空容器出现大漏时的漏检。

对于软包装的测试,可以采用专门的软膜腔体,软膜腔体在抽真空时会紧密贴合在一起,如果放入包装,就会将包装紧紧裹住,因而可以获得较好的测试灵敏度和较低的本底噪声。为了提高测试效率,通常采用更大尺寸的软膜腔体,这样一次可以放多 个样品。当然软膜腔体不能做成太大,否则本底噪声会相对高。如果对测试精度要求不高,比如只需要测到30um

漏孔,那么甚至可以将软袋堆叠在一起测试,这样可以大大提高工作效率。对于硬包装的测试,通常需要定制测试腔体,而且一般来说,一个特定的测试腔体只允许一次放置一个样品。如果硬包装的外径相同高度不同,可以考虑采用同一个测试腔体,只是可能会损失一些精度。如果硬包装的外径较小,如1mL预灌装注射器,可以考虑在- -个测试腔体内放置多个注射器,但是相比-一个腔体内放置1个预注射器,其精度会降低。

2.2检测精度和检测方式

由于软膜腔体的本底噪声比硬腔体的大,所以软膜腔体的精度要比硬腔体的差。软包装的最高测试精度一般是10um,硬包装的最高测试精度是1.5um。真空衰减法的单次测试时间一般需要几十秒到- -分钟。因此,如果产线的生产速度高达100个产品/min,那么采用真空衰减法进行100%全检会有难度。所以,如果采用真空衰减法,- -般 是采用离线抽检方式

或在线抽检方式,在线抽检固然无法实现100%全检,但它可以替代部分人工,而且实现自动化。在线抽检方式- -般会生产线旁边增加一个传送带,即该传送带和生产主传送带是并联的,待测产品直接从主生产线上提取,进入测试区域,测试完毕后,将合格品返回到主生产线,不合格品被剔除。采用在线抽检方式通常精度会比离线抽检略低。比如,如果离线抽检的精度为10um,那么在线抽检的精度可能是15um。产品一旦泄漏, 那么空气中的水分、氧气、微生物会侵入包装容器内。有研究表明,水分和氧气侵入的临界漏孔尺寸大约是10-15um,微生物侵入的漏孔尺寸是10um以下。制药行业的- -些无菌制剂往往对无菌要求高,这就意味着所选用的测试方法精度必须至少达到10um,才能降低微生物侵入的风险。制药行业传统的色水法在理想条件下,检漏精度可以达到5um,如果要采用新的无损干法测试技术替代传统的色水法,那么通常会要求新的方法的精度高于或等于传统的方法。真空衰减法应用于药厂的预注射器、西林瓶和安瓿瓶等硬质容器的精度高达1.5um。因此,完全可以满足药厂无损干法测试的要求。.

3高压放电法

高压放电法是在待测容器表面外加高压电,根据泄漏容器和合格容器产生的电压差异判断是否泄漏及泄漏程度。高压放电法一-般适用于容器本身绝缘但容器内填充物导电的容器,其检漏精度高达1um。 典型的应用是水针西林瓶、液体安瓿瓶、液体填充预注射器和卡式瓶的完整性测试。

4激光法.

激光法是通过监测容器顶空压力、水汽和顶空氧变化来判定容器的完整性,其测定原理是,发射的激光穿透容器顶空,容器顶空的水汽和氧对激光有吸收,激光吸收量和对应的物质含量成正比。通常顶空水汽的测定波长是1400nm,顶空氧的测定波长是760nm。顶空水汽的吸收峰宽度和顶空压力成正比, 因而可以通过顶空水汽的吸收峰宽度来获得顶空压力。因此,如果顶空水汽含量过低,可能会影响顶空压力的测定。事实上,对于绝大多数负压冻干粉西林瓶,其内部都有--定含量的顶空水汽,因而,顶空压力可以测定得到。

5制药行业不同应用的方法选择

5.1负压冻干粉针西林瓶完整性测试

冻干粉针西林瓶通常采用高真空(绝压约0mbar) 工艺密闭或充氮微负压(绝压约800-900mbar)工艺密闭。在高真空下,如果存在漏孔,空气将会迅速进入西林瓶内。此时,可以采用真空衰减法测试,因为在抽真空过程中,容器内外仍然会形成压差,气体将会通过漏孔从容器进入到测试腔体。也可以采用激光法进行测试,一方面西林瓶是透光的,另外,高真空下,空气中的水汽、氧气会迅速进入西林瓶顶空,进而改变了西林瓶顶空条件,包括顶空压力和顶空氧含量。采用激光法通过无损监测项空压力或项空氧变化,可以判定西林瓶是否泄漏。西林瓶从生产好到开始检测的放置时间会影响检测精度,放置时间短,检测精度相对差;放置时间长,检测精度高。可以根据建立的泄漏数学模型按照精度要求选择所需的放置时间。理论上来说,只要放置时间足够长,激光法可达到极高的检漏精度(如<1um的漏孔)。对于微负压(绝压>500mbar)的西林瓶,更适合采用监测顶空氧的模式进行完整性测试。如果采用监测顶空压力模式进行完整性测试,可能会不够灵敏。如果西林瓶在加胶塞后轧盖前存在临时泄漏,激光法也可以判定出。也就是说,激光法不仅可以检出的泄漏,还可以检出临时的泄漏。

5.2常压水针西林瓶完整性测试

常压水针西林瓶通常采用充氮工艺,是为了保护氧敏感产品不被氧化破坏。水针西林瓶有的液体装量少,顶空大;有的液体装量大,顶空小;有的西林瓶装量接近满瓶,顶空几乎没有。- -般来说,如果是大顶空,或小顶空且外径较大,可以采用激光法进行完整性测试。此时,激光法通过监测顶空氧含量的变化来判断是否泄漏。如果是顶空极小(接近零顶空),那么激光法将不适用,需要采用真空衰减法来测试。真空衰减法测试液漏的原理是在抽真空时抽到极限真空(接近0mbar),在如此高的真空下,液态水将会被汽化为气态水,气态水通过漏孔进入到测试腔体,进而被主机压力传感器监测到。需要注意的是,液体本身的粘度不能过大,否则将无法汽化。另外,液体里如果有未溶解完全的小颗粒,也可能会堵塞漏孔,导致假阴性的结果。水针西林瓶也可以采用高压放电法测试,但高压放电法的设备成本较高。

5.3卡式瓶完整性测试

卡式瓶里通常装有类似蛋白质的乳状液或悬浊液,这种溶液里面含有小的颗粒,可能会堵塞漏孔。所以如果采用真空衰减法会出现假阴性的结果。激光法也不适用,因为里面几乎没有顶空。此时可以考虑采用高压放电法。高压放电法要求容器本身必须是绝缘的,内部填充的液体是导电的。卡式瓶符合高压放电法的要求。

5.4液体安瓿瓶完整性测试

液体安瓿瓶根据顶空的大小可以选用不同的方法,如果是极小的顶空,那么可以用真空衰减法或高压放电法;如果顶空大,可以采用激光法、真空衰减法、高压放电法中的任意一种方法。

5.5预灌装注射器完整性测试

预灌装注射器和液体安瓿瓶类似,需要根据顶空的大小选用不同的方法,如果是极小的顶空,那么可以用真空衰减法或高压放电法;如果顶空大,可以采用激光法、真空衰减法、高压放电法中的任意一种方法。

5.6 泡罩完整性测试

泡罩由于具有多个孔,且里面装的一-般是片剂,激光法和高压放电法通常不适用。真空.衰减法可以用于测泡罩,因为测试腔体可以根据泡罩的形状和大小进行定做,而且在腔体的. 上方可以安装压力传感器,对漏点进行定位。通常真空衰减法测定泡罩可以获得大约15um的测试精度。

5.7滴眼液瓶完整性测试

单个滴眼液瓶的完整性测试可以采用真空衰减法结合定制的硬腔体,也可以采用高压放电法。由于滴眼液瓶的顶空有时比较小,如<1mL, 激光法不太适用。

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