無菌藥品包裝系統(tǒng)密封性,又稱之為藥品包裝容器密閉完整性、容器密封完整性,一直以來都是制藥行業(yè)工作者關(guān)心的話題;無菌藥品包裝密封性是藥品包裝防止微生物侵入以及維持藥品在質(zhì)保期內(nèi)的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)符合藥品質(zhì)量要求與安全用藥的能力。本文參考美國藥典USP1207對于包裝完整性的指導(dǎo)原則，對無菌藥品包裝系統(tǒng)在藥品不同生命周期階段的密封性要求、檢驗(yàn)方法和驗(yàn)證等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行介紹。

藥品包裝需要具備保護(hù)藥品、避光、阻氣、阻濕、密閉良好以維持無菌及藥效，因?yàn)楦魉幤缶捎眠m當(dāng)?shù)那医?jīng)過驗(yàn)證的工藝進(jìn)行藥品生產(chǎn)與包裝，對于無菌藥品其包裝系統(tǒng)的密封性應(yīng)當(dāng)經(jīng)過驗(yàn)證、檢驗(yàn)、以避免產(chǎn)品遭受污染。

一、美國藥典USP1207無菌藥品包裝系統(tǒng)密封性評估指導(dǎo)原則

    USP1207系列指導(dǎo)原則對于包裝系統(tǒng)密封性相關(guān)研究和評價工作具有較高的借鑒意義，其對無菌藥品包裝系統(tǒng)密封性的概念，范圍，檢驗(yàn)等主要包括三個章節(jié)：USP1207.1產(chǎn)品生命周期的包裝系統(tǒng)密封性檢查-檢測方法的選擇與驗(yàn)證,USP1207.2密封性泄漏檢測技術(shù)( package integrity leak test technologies),USP1207.3包裝密封質(zhì)量檢測技術(shù)( package seal quality test technologies)

二、美國藥典USP1207對于包裝系統(tǒng)完整性檢驗(yàn)的方法

    主要由傳統(tǒng)的微生物挑戰(zhàn)法、色水法、氣泡釋放法、無損定量測試法（真空衰減）、高壓放電法、激光法。

1、微生物挑戰(zhàn)法與色水法

此種方法在美國藥典USP1207上定性為概率性的檢測方法。

微生物挑戰(zhàn)法實(shí)施相對容易，在儀器投入方面成本不高，但其屬于破壞性測試方法，對原料損耗相對偏大，無法定量漏孔級別；尤其在當(dāng)泄漏通道為曲折路徑時，漏檢率較高。微生物挑戰(zhàn)法的測試時間較長，測試過程繁瑣。同樣，色水法受多種因素的影響，有時會出現(xiàn)假陽性的測試結(jié)果。

微生物侵入密封試驗(yàn)儀MIST-01

密封性測試儀LEAK-02

2、真空衰減法無損定量測試無菌藥品包裝密閉完整性

真空衰減法、高壓放電法、激光法這三種方法，在美國藥典USP 1207 有提出，定性為確定性檢測方法。真空衰減法、高壓放電法和激光法等方法較傳統(tǒng)的微生物挑戰(zhàn)法、色水法等的技術(shù)門檻相對較高，藥企在開展相關(guān)檢驗(yàn)與研究時投入相對偏大，但因其屬于無損測試方法，可以減少對原料、藥品的損耗或破壞，故此美國FDA及歐盟審計(jì)官推薦采用此類無損測試技術(shù)替代傳統(tǒng)的破壞性測試技術(shù)。

三、USP1207三種確定性的無菌包裝密封性檢測方法

美國藥典USP 1207 常見的3大確定性的檢測方法分別為真空衰減法、高壓放電法和激光法。

（一）真空衰減法

真空衰減法的原理是將包裝容器置于專門的測試腔體中，對測試腔體抽真空，容器內(nèi)外壓差使得容器內(nèi)部氣體通過漏孔泄漏進(jìn)入測試腔體，主機(jī)壓力傳感器監(jiān)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。

真空衰減法的適用范圍很廣，既適用于常壓、微負(fù)壓和高真空的各類容器檢漏，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。
 
    美國材料試驗(yàn)學(xué)會(ASTM)于2009年推出了真空衰減法作為包裝無損檢漏的測試標(biāo)準(zhǔn)ASTM F2338-09，該測試標(biāo)準(zhǔn)后來又得到了美國FDA的批準(zhǔn)和認(rèn)可，我國內(nèi)當(dāng)前暫時還沒有相關(guān)的測試標(biāo)準(zhǔn)出臺。
真空衰減法的測試步驟主要包括：抽真空、保壓和測試，見下圖。

真空衰減法測試周期

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

（2）保壓：在保壓階段，如果在指定的保壓時間內(nèi)，實(shí)際真空度無法達(dá)到參考真空度（低于），那么包裝有中漏。

（3）測試：在測試階段，如果實(shí)際真空度值大于參考真空度值，那么包裝有小漏。

通過上述3個步驟，可以將不同程度的泄漏分別識別出來。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類儀器和具有絕壓和差壓傳感器的雙傳感器類儀器。

真空衰減法的適用范圍很廣。既適用于常壓、微負(fù)壓和高真空的各類容器檢漏，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(xiàn)大漏時的漏檢。

測試腔體的選擇

1、對于軟包裝的測試

可以采用專門的軟膜腔體，軟膜腔體在抽真空時會緊密貼合在一起，如果放入包裝，就會將包裝緊緊裹住，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樣品。當(dāng)然軟膜腔體不能做成太大，否則本底噪聲會相對高。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。

2、對于硬包裝的測試

通常需要定制測試腔體，而且一般來說，一個特定的測試腔體只允許一次放置一個樣品。如果硬包裝的外徑相同高度不同，可以考慮采用同一個測試腔體，只是可能會損失一些精度。如果硬包裝的外徑較小，如1mL預(yù)灌裝注射器，可以考慮在一個測試腔體內(nèi)放置多個注射器，但是相比一個腔體內(nèi)放置1個預(yù)注射器，其精度會降低。
檢測精度和檢測方式

3、軟膜腔體、硬腔體相關(guān)實(shí)驗(yàn)說明

    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間一般需要幾十秒到一分鐘。因此，如果產(chǎn)線的生產(chǎn)速度高達(dá)100個產(chǎn)品/min，那么采用真空衰減法進(jìn)行100%全檢會有難度。所以，如果采用真空衰減法，一般是采用離線抽檢方式或在線抽檢方式，在線抽檢固然無法實(shí)現(xiàn)100%全檢，但它可以替代部分人工，而且實(shí)現(xiàn)自動化。在線抽檢方式一般會生產(chǎn)線旁邊增加一個傳送帶，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)線上提取，進(jìn)入測試區(qū)域，測試完畢后，將合格品返回到主生產(chǎn)線，不合格品被剔除。采用在線抽檢方式通常精度會比離線抽檢略低。比如，如果離線抽檢的精度為10um，那么在線抽檢的精度可能是15um。產(chǎn)品一旦泄漏，那么空氣中的水分、氧氣、微生物會侵入包裝容器內(nèi)。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)的一些無菌制劑往往對無菌要求高，這就意味著所選用的測試方法精度必須至少達(dá)到10um，才能降低微生物侵入的風(fēng)險。制藥行業(yè)傳統(tǒng)的色水法在理想條件下，檢漏精度可以達(dá)到5um，如果要采用新的無損干法測試技術(shù)替代傳統(tǒng)的色水法，那么通常會要求新的方法的精度高于或等于傳統(tǒng)的方法。真空衰減法應(yīng)用于藥廠的預(yù)注射器（預(yù)灌封）、西林瓶和安瓿瓶等硬質(zhì)容器的精度高達(dá)1.5um。因此，完全可以滿足藥廠無損干法測試的要求。
下圖是真空衰減法設(shè)備主機(jī)和西林瓶測試腔體。

(二)、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(jù)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(nèi)填充物導(dǎo)電的容器，其檢漏精度高達(dá)1.0um。典型的應(yīng)用是水針西林瓶、液體安瓿瓶、液體填充預(yù)注射器和卡式瓶的完整性測試。

測試時需要用夾具夾住待測容器，將待測容器按照一定速率旋轉(zhuǎn)，然后用2根探針對容器（比如預(yù)注射器）兩側(cè)進(jìn)行掃描，探測泄漏出來的電壓。圖3是測試夾具，圖4和圖5是預(yù)注射器的測量結(jié)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(shù)量30個）

圖5 缺陷樣品的測試電壓（樣品數(shù)量18個）

（三）、 激光法

激光法是通過監(jiān)測容器頂空壓力、水汽和頂空氧變化來判定容器的完整性，其測定原理(見圖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(yīng)的物質(zhì)含量成正比。通常頂空水汽的測定波長是1400nm，頂空氧的測定波長是760nm。頂空水汽的吸收峰寬度和頂空壓力成正比（見圖7），因而可以通過頂空水汽的吸收峰寬度來獲得頂空壓力。因此，如果頂空水汽含量過低，可能會影響頂空壓力的測定。事實(shí)上，對于絕大多數(shù)負(fù)壓凍干粉西林瓶，其內(nèi)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

四、制藥行業(yè)不同應(yīng)用對包裝密封性檢測方法的選擇

（一）負(fù)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(fù)壓(絕壓約800-900mbar)工藝密閉。在高真空下，如果存在漏孔，空氣將會迅速進(jìn)入西林瓶內(nèi)。此時，可以采用真空衰減法測試，因?yàn)樵诔檎婵者^程中，容器內(nèi)外仍然會形成壓差，氣體將會通過漏孔從容器進(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。采用激光法通過無損監(jiān)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)好到開始檢測的放置時間會影響檢測精度，放置時間短，檢測精度相對差；放置時間長，檢測精度高。可以根據(jù)建立的泄漏數(shù)學(xué)模型按照精度要求選擇所需的放置時間。理論上來說，只要放置時間足夠長，激光法可達(dá)到極高的檢漏精度(如<1um的漏孔)。對于微負(fù)壓(絕壓>500mbar)的西林瓶，更適合采用監(jiān)測頂空氧的模式進(jìn)行完整性測試。如果采用監(jiān)測頂空壓力模式進(jìn)行完整性測試，可能會不夠靈敏。如果西林瓶在加膠塞后軋蓋前存在臨時泄漏，激光法也可以判定出。也就是說，激光法不僅可以檢出永久的泄漏，還可以檢出臨時的泄漏。

（二）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(hù)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，頂空小；有的西林瓶裝量接近滿瓶，頂空幾乎沒有。

一般來說，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，激光法通過監(jiān)測頂空氧含量的變化來判斷是否泄漏。

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測試。真空衰減法測試液漏的原理是在抽真空時抽到極限真空（接近0mbar），在如此高的真空下，液態(tài)水將會被汽化為氣態(tài)水，氣態(tài)水通過漏孔進(jìn)入到測試腔體，進(jìn)而被主機(jī)壓力傳感器監(jiān)測到。需要注意的是，液體本身的粘度不能過大，否則將無法汽化。另外，液體里如果有未溶解完全的小顆粒，也可能會堵塞漏孔，導(dǎo)致假陰性的結(jié)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(shè)備成本較高。

（三）卡式瓶完整性測試

卡式瓶里通常裝有類似蛋白質(zhì)的乳狀液或懸濁液，這種溶液里面含有小的顆粒，可能會堵塞漏孔。所以如果采用真空衰減法會出現(xiàn)假陰性的結(jié)果。激光法也不適用，因?yàn)槔锩鎺缀鯖]有頂空。此時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(nèi)部填充的液體是導(dǎo)電的。卡式瓶符合高壓放電法的要求。

（四）液體安瓿瓶完整性測試

液體安瓿瓶根據(jù)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。

（五）預(yù)灌裝注射器完整性測試

預(yù)灌裝注射器和液體安瓿瓶類似，需要根據(jù)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。

（六）泡罩完整性測試

泡罩由于具有多個孔，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?yàn)闇y試腔體可以根據(jù)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

（七） 滴眼液瓶完整性測試

單個滴眼液瓶的完整性測試可以采用真空衰減法結(jié)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比較小，如<1mL, 激光法不太適用。

五、小結(jié) 

以上是美國藥典USP1207無菌藥品包裝系統(tǒng)密封性測試(CCIT)的確定性測試儀器與方法相關(guān)介紹，文章摘自蒲公英與魏信微信群分享，并補(bǔ)充了部分國內(nèi)目前普遍使用的色水法與微生物侵法、氣泡釋放法等相關(guān)參考方法的對比，并進(jìn)行了儀器配圖。目前國內(nèi)GMP提到完整性測試無菌藥品，其完整性測試更多是針對容器本身的密封性能，仍然采用的傳統(tǒng)的微生物挑戰(zhàn)法、色水法較多，近幾年開始采用無損的真空衰減法、高壓放電法、激光法等替代，尤其對于1ml的小容量注射劑需要采用真空衰減法或激光法，具體要看頂空體積；玻璃安瓿瓶推薦采用真空衰減法可，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。

山東泉科瑞達(dá)儀器作為專業(yè)藥包材檢測儀器制造與服務(wù)商，相應(yīng)藥包材檢測儀器均符合國家藥包材標(biāo)準(zhǔn)要求，并具有可滿足最新GMP要求的權(quán)限管理及數(shù)據(jù)追蹤，目前已與國內(nèi)藥企建立了廣泛的合作，我們希望通過進(jìn)一步完善產(chǎn)品體系，并以公司技術(shù)實(shí)力為依托為業(yè)內(nèi)提供更多的量身訂制儀器服務(wù)，更好的服務(wù)于更多藥廠為我國醫(yī)療行業(yè)質(zhì)量控制貢獻(xiàn)力量。