制藥級硅膠軟管的優點

　　制藥級硅膠軟管的優點

制(zhi)(zhi)藥(yao)加(jia)工用軟管(guan)，即各種(zhong)聚合(he)(he)材料制(zhi)(zhi)成的(de)(de)軟管(guan)，尤其是(shi)有機硅聚合(he)(he)物制(zhi)(zhi)成的(de)(de)軟管(guan)。不銹鋼和玻璃(li)也被廣泛應(ying)用，但是(shi)由于(yu)它(ta)們不在該(gai)定義范圍內，所以不作(zuo)進一步考(kao)慮，盡(jin)管(guan)它(ta)們具有優異而獨特的(de)(de)機械性能和惰性。

　　軟管(guan)(guan)(guan)(guan)近年來頗(po)受認可，因為它的(de)(de)(de)(de)成本低、使(shi)用(yong)(yong)方便，特別適用(yong)(yong)于(yu)一次(ci)性(xing)使(shi)用(yong)(yong)，可以(yi)降低與確效(xiao)、就(jiu)地清洗（CIP）或就(jiu)地滅(mie)菌（SIP）和污水(shui)處理相關(guan)的(de)(de)(de)(de)成本。選擇合適的(de)(de)(de)(de)軟管(guan)(guan)(guan)(guan)并不(bu)(bu)(bu)是一項簡單(dan)的(de)(de)(de)(de)任務：供應(ying)商可能不(bu)(bu)(bu)會(hui)公開提(ti)供其(qi)軟管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)成分(fen)（氟橡膠、聚(ju)(ju)氨(an)酯(zhi)、聚(ju)(ju)氯乙烯、有(you)(you)機硅、聚(ju)(ju)烯烴等(deng)），但是會(hui)提(ti)供對其(qi)設(she)計用(yong)(yong)途的(de)(de)(de)(de)觀(guan)點。 事實上，有(you)(you)機硅彈性(xing)體(ti)的(de)(de)(de)(de)機械強度(du)有(you)(you)限(xian)，只代表了周圍所使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)聚(ju)(ju)合物的(de)(de)(de)(de)一小部分(fen)，但其(qi)中(zhong)一些性(xing)質使(shi)顯示了其(qi)在制(zhi)藥應(ying)用(yong)(yong)方面(mian)的(de)(de)(de)(de)獨特性(xing)。硅膠管(guan)(guan)(guan)(guan)相關(guan)參(can)數的(de)(de)(de)(de)詳細清單(dan)，包括達到或達不(bu)(bu)(bu)到的(de)(de)(de)(de)參(can)數。今(jin)天，硅膠管(guan)(guan)(guan)(guan)已被(bei)廣泛(fan)應(ying)用(yong)(yong)于(yu)許多操作程序以(yi)協助制(zhi)藥生產，包括液(ye)體(ti)傳輸(shu)、蠕動泵送和灌裝(zhuang)操作。

　　有機硅的性質

　　有(you)機(ji)硅(gui)具(ju)(ju)有(you)許多有(you)意義的性(xing)(xing)質，使其適合應(ying)用于各種軟管，其中(zhong)一些(xie)性(xing)(xing)質列出如下。有(you)機(ji)硅(gui)聚合物。有(you)機(ji)硅(gui)是眾(zhong)多產品的商(shang)業名稱，但大多數由聚二甲基(ji)硅(gui)氧烷（PDMS）制成。這(zhe)些(xie)聚合物的特(te)點是共價鍵(jian)強(qiang)度高，抗均(jun)裂(lie)斷鏈（有(you)機(ji)硅(gui)具(ju)(ju)有(you)紫外線（UV）穩定性(xing)(xing)；也具(ju)(ju)有(you)熱(re)

　　穩定(ding)性(xing)(xing)和化(hua)學穩定(ding)性(xing)(xing)，所以容易滅菌(jun)）。其(qi)極性(xing)(xing)主鏈(lian)易發生異裂斷鏈(lian)，但鏈(lian)上的甲基基團(tuan)可提供保護作用。

　　因此，有機硅具有疏水性(xing)，水在(zai)聚二(er)甲基硅氧(yang)烷（PDMS）模型表(biao)面(mian)的接觸角較高(gao)，為108°。由于這(zhe)種疏水性(xing)，在(zai)缺少表(biao)面(mian)活性(xing)劑(ji)的情況下(xia)，有機硅與水介質不發生反應，僅(jin)在(zai)

　　強堿(jian)或強酸(suan)的環境(jing)中(zhong)才會發生反(fan)應(ying)。由(you)于PDMS鏈(lian)之(zhi)間(jian)的甲基(ji)(ji)-甲基(ji)(ji)分子間(jian)相互作用較小，PDMS表現出非(fei)常低的玻璃化溫度（Tg為146K），這(zhe)是有(you)機(ji)硅成為彈性(xing)體(ti)的一項關鍵性(xing)質(zhi)。 PDMS與(yu)烴(jing)類(lei)“相容”（聚(ju)合物(wu)在這(zhe)些非(fei)極(ji)性(xing)溶劑(ji)中(zhong)溶解，而彈性(xing)體(ti)在這(zhe)些溶劑(ji)中(zhong)吸收并(bing)溶脹）。PDMS對許多低分子量物(wu)質(zhi)/非(fei)極(ji)性(xing)物(wu)質(zhi)具有(you)高(gao)通透性(xing)，例如(ru)上述烴(jing)類(lei)或氣(qi)體(ti)（表

　　1）。這一性質可用(yong)(yong)于(yu)細胞(bao)培養的氧合作用(yong)(yong)，例如用(yong)(yong)于(yu)Corning E-Cube培養系統。

　　有機硅聚合(he)(he)物(wu)(wu)的(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)已(yi)經過(guo)(guo)多方審查。對于(yu)此處所討(tao)論的(de)應用，特別是(shi)關于(yu)雜(za)質(zhi)，值得注意(yi)的(de)是(shi)有機硅聚合(he)(he)物(wu)(wu)的(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)從蒸餾成(cheng)(cheng)分開始(shi)(shi)，并不涉及溶劑或(huo)重金屬(shu)。雜(za)質(zhi)基本上是(shi)較(jiao)短的(de)直(zhi)鏈或(huo)環狀低聚物(wu)(wu)，具有一(yi)定的(de)揮發性。這些物(wu)(wu)質(zhi)常用作起始(shi)(shi)低聚物(wu)(wu)，或(huo)在聚合(he)(he)反(fan)應過(guo)(guo)程中生成(cheng)(cheng)。

　　有(you)機(ji)硅彈性(xing)體(ti)。采用交(jiao)聯反應(ying)（固(gu)化）容易將(jiang)有(you)機(ji)硅聚合(he)物(wu)(wu)轉化為立體(ti)網(wang)狀物(wu)(wu)或彈性(xing)體(ti)。對于軟管制造，首選兩種(zhong)交(jiao)聯反應(ying)：一(yi)種(zhong)是(shi)以過氧(yang)化物(wu)(wu)引(yin)發，用過氧(yang)化物(wu)(wu)產生自(zi)由基(ji) R'，引(yin)發鏈之間的(de)鍵合(he)；另一(yi)種(zhong)是(shi)鉑(bo)催化，有(you)機(ji)金屬鉑(bo)復(fu)合(he)物(wu)(wu)在將(jiang)SiH基(ji)團(tuan)加入乙烯基(ji)團(tuan)過程中起(qi)催化作用。這種(zhong)反應(ying)的(de)優勢是(shi)無副產物(wu)(wu)（加成反應(ying)），只使用少量催化劑（10ppm鉑(bo)），無需進(jin)行二次固(gu)化。

　　軟(ruan)(ruan)管在擠出(chu)成(cheng)型(xing)后包裝供(gong)應，一(yi)般為50英尺線圈型(xing)，單獨裝在雙層密封(feng)聚乙(yi)烯袋中。值得一(yi)提的是，由于(yu)硅氧烷具有(you)熱(re)固性，它們(men)不(bu)(bu)能(neng)被再加(jia)工如同熱(re)塑(su)性塑(su)料。出(chu)于(yu)同樣的原因，它們(men)不(bu)(bu)能(neng)熱(re)密封(feng)；因此，連接時，硅膠(jiao)管套(tao)在軟(ruan)(ruan)管倒鉤接頭上，并(bing)用(yong)兩根扎帶(dai)從相反方向系牢，固定好(hao)軟(ruan)(ruan)管。共模(mo)壓成(cheng)型(xing)是可(ke)行的，有(you)時用(yong)于(yu)醫療器械領(ling)域。

　　軟(ruan)(ruan)管(guan)選(xuan)擇(ze)需要考慮(lv)幾(ji)個重要因素。接下來的章節中將(jiang)通過比較各種(zhong)軟(ruan)(ruan)管(guan)材料的性(xing)質以及它(ta)們在(zai)傳輸泵運行中的性(xing)能(neng)來解(jie)決(jue)這(zhe)些問題。

　　軟管性能

　　本文(wen)簡(jian)要(yao)概述了(le)制藥生(sheng)產(chan)中目前(qian)用于液體傳輸、蠕動泵和灌莊操作軟管(guan)（尤(you)其是硅膠管(guan)）。本文(wen)介紹了(le)這種硅膠管(guan)的優點(dian)和局限性，并討論了(le)需要(yao)考慮的變量。

　　外觀和機械性能

　　與一些有(you)(you)機(ji)熱塑(su)性(xing)塑(su)料(liao)相比，有(you)(you)機(ji)硅(gui)的(de)透明度最好描(miao)述為“半透明”。這一結(jie)果是因(yin)(yin)為制作(zuo)軟管(guan)的(de)有(you)(you)機(ji)硅(gui)彈性(xing)體(ti)由(you)有(you)(you)機(ji)硅(gui)聚合物和無定(ding)形二氧化硅(gui)組成。由(you)于這兩種材料(liao)具有(you)(you)不同的(de)折射率，并(bing)且沒有(you)(you)特(te)定(ding)混合法來使它們相配，因(yin)(yin)此所有(you)(you)硅(gui)膠管(guan)都是半透明的(de)。

　　固(gu)化后，有(you)機硅彈性(xing)體表現出(chu)有(you)意義的(de)機械性(xing)能，這包括中等硬度和(he)高斷裂伸長率，但拉伸強度比聚(ju)氨(an)酯（PU）低。與聚(ju)四氟乙烯（PTFE）相比，它們具有(you)發粘的(de)表面和(he)較高的(de)摩(mo)擦系數，但剛性(xing)要小得多。

　　由(you)于具有疏(shu)水性(xing)并且是優良的電絕緣(yuan)體，所以它(ta)們會吸引灰塵。它(ta)們的工作溫度范圍比聚氯乙(yi)烯（PVC）更大。

　　硅膠(jiao)管可能存在(zai)的(de)各種缺陷包括(kuo)：擠出線或凝膠(jiao)（可能是(shi)在(zai)擠出機中(zhong)過早固化引(yin)起）；氣(qi)(qi)泡（固化過程中(zhong)濕氣(qi)(qi)可能被雙輥磨的(de)冷卻輥筒吸收形(xing)成水(shui)蒸氣(qi)(qi)，或 H-Si≡與鉑固化產物中(zhong)的(de)羥基物質發生(sheng)副反應形(xing)成氫氣(qi)(qi)）；微粒(li)污染。

　　確定這些缺(que)陷的(de)(de)限值不是一件容易(yi)的(de)(de)事，但它們應(ying)在(zai)供應(ying)商的(de)(de)銷售規(gui)范中得到(dao)詳細說明。與(yu)軟管(guan)擠(ji)出用有機硅彈性(xing)體相關(guan)的(de)(de) ISO標準甚(shen)至也參(can)考(kao)了一些目視檢查。與(yu)機械(xie)性(xing)能有關(guan)的(de)(de)其他問題涉及占地面積和搬運。這里的(de)(de)問題是利用最小(xiao)的(de)(de)占地面積來“管(guan)理”制(zhi)藥生產中的(de)(de)軟管(guan)，同時避免(mian)扭結(jie)等(deng)問題。需(xu)要考(kao)慮的(de)(de)變量包括彎(wan)曲(qu)(qu)(qu)半(ban)(ban)徑（在(zai)彎(wan)曲(qu)(qu)(qu)部分最內表面測得的(de)(de)軟管(guan)彎(wan)曲(qu)(qu)(qu)部分的(de)(de)半(ban)(ban)徑）和彎(wan)曲(qu)(qu)(qu)力(li)（彎(wan)曲(qu)(qu)(qu)至規(gui)定半(ban)(ban)徑所(suo)需(xu)的(de)(de)應(ying)力(li)）。

　　硅(gui)膠(jiao)管有時可通過(guo)(guo)外(wai)部印(yin)刷標記，但由(you)于其表面能較(jiao)低，油墨粘附性不太好，使(shi)用常(chang)用溶劑(ji)進(jin)(jin)行(xing)清洗過(guo)(guo)程中即(ji)可輕易擦除。有機(ji)硅(gui)也可混(hun)色。硫酸鋇常(chang)用作白色填料(liao)進(jin)(jin)行(xing)基底(di)混(hun)色，或用于X-射(she)線不透性醫療器械(xie)的(de)共擠出條。

　　操作溫度

　　由于低玻(bo)璃化溫度(du)和高熱穩定性，有機硅的(de)操(cao)作(zuo)(zuo)溫度(du)范圍(wei)較廣。有機硅引用的(de)操(cao)作(zuo)(zuo)溫度(du)范圍(wei)是(shi)-80~215°C，對任何(he)商(shang)用彈性體來說，這個(ge)操(cao)作(zuo)(zuo)范圍(wei)都(dou)是(shi)最(zui)廣的(de)。 耐化學品(pin)性

　　盡管(guan)它們不太(tai)可能存在于(yu)發酵(jiao)或灌注操(cao)作等(deng)制藥(yao)加工過程中，但有(you)兩個(ge)因素限(xian)制了(le)有(you)機硅的耐化學(xue)品性：某些有(you)機溶(rong)劑引(yin)起溶(rong)脹，以及強堿或強酸(suan)引(yin)起化學(xue)降解。

　　有機硅的(de)溶(rong)脹(zhang)出(chu)現在(zai)甲苯(ben)等烴(jing)類非極性(xing)有機溶(rong)劑(ji)中。在(zai)溶(rong)脹(zhang)時，重量比(bi)（w/w）會增加(jia) 200%，導致彈(dan)性(xing)體的(de)機械(xie)性(xing)能減弱(ruo)，但鍵實際(ji)上并未斷裂，而是(shi)彈(dan)性(xing)體被(bei)“稀(xi)釋”。溶(rong)脹(zhang)取決(jue)于時間和分子(zi)量，因(yin)為它受擴散(san)的(de)控制。低分子(zi)量有機硅的(de)硅膠(jiao)管溶(rong)脹(zhang)很快，而高(gao)分子(zi)量有機硅則較慢(man)（表2）。

　　另一(yi)方(fang)面(mian)，有(you)機硅在含(han)有(you)強(qiang)堿或強(qiang)酸的情(qing)況(kuang)下(xia)會(hui)發生降解(jie)(jie)，導致硅氧(yang)烷鍵的水解(jie)(jie)并引起(qi)的硅氧(yang)烷主鏈的解(jie)(jie)聚。這形成(cheng)了各種“衡(heng)量(liang)”表(biao)(biao)（表(biao)(biao)2），由于(yu)測試條件和(he)評定并不總是具有(you)可(ke)比性(xing)(xing)，其中(zhong)有(you)時(shi)會(hui)包含(han)相(xiang)互矛盾(dun)的信息。此外，組合(he)成(cheng)分(fen)(fen)可(ke)能顯(xian)示出比單(dan)一(yi)成(cheng)分(fen)(fen)更強(qiang)效(xiao)。例如，水、酒精(jing)和(he)強(qiang)堿混合(he)物可(ke)以(yi)從實驗室(shi)玻璃器皿(min)上“洗去”有(you)機硅，而(er)單(dan)獨成(cheng)分(fen)(fen)則無(wu)效(xiao)果。因(yin)此，毫無(wu)疑問，必須逐(zhu)個評價相(xiang)容性(xing)(xing)。

　　純度和溶出物

　　藥品檢驗人員(yuan)目(mu)前將軟管和(he)(he)容器中物(wu)質(zhi)遷(qian)移的(de)問題分為“析出(chu)物(wu)”和(he)(he)“溶出(chu)物(wu)”。前者是指在(zai)正常(chang)使用條(tiao)件下(xia)遷(qian)移的(de)物(wu)質(zhi)，而后(hou)者則需(xu)要過高的(de)溫度(du)或強效溶劑（“最壞情況”）。溶出(chu)物(wu)應該包括析出(chu)物(wu)，而這一術語將在(zai)這里作(zuo)進一步討論。

　　在(zai)這兩種情(qing)況下，用(yong)增塑(su)劑制成的軟管預計可能會比無添加劑的軟管產(chan)生更(geng)多的溶出物。有機(ji)硅本(ben)身不需要增塑(su)劑、穩定劑、紫(zi)外線吸收劑或抗(kang)氧化劑。因其(qi)生產(chan)方式的影響，有機(ji)硅的重金屬(shu)含(han)量(liang)很少(shao)，通常少(shao)于(yu)10ppm。鉑復合物用(yong)作(zuo)交(jiao)聯反應(ying)的催化劑，但量(liang)很少(shao)