制藥級硅膠軟管的優點有哪些

　　制藥級硅膠軟管的優點

制藥加工用(yong)軟管，即各種聚合(he)材料制成的軟管，尤其是(shi)有(you)機硅聚合(he)物制成的軟管。不(bu)(bu)銹鋼(gang)和玻璃也(ye)被(bei)廣泛應用(yong)，但是(shi)由于它(ta)們不(bu)(bu)在(zai)該定義(yi)范(fan)圍內(nei)，所(suo)以不(bu)(bu)作進一步考慮，盡管它(ta)們具有(you)優異(yi)而獨特(te)的機械性能和惰性。

　　軟(ruan)管近年來頗受認可，因(yin)為它的(de)(de)(de)成(cheng)本(ben)(ben)低(di)、使(shi)用(yong)(yong)方便，特別適用(yong)(yong)于一(yi)(yi)次性(xing)使(shi)用(yong)(yong)，可以(yi)(yi)降低(di)與確效、就地清洗（CIP）或就地滅(mie)菌（SIP）和(he)污水處理相關的(de)(de)(de)成(cheng)本(ben)(ben)。選擇合適的(de)(de)(de)軟(ruan)管并不是(shi)一(yi)(yi)項簡單(dan)的(de)(de)(de)任務：供(gong)(gong)應商可能不會公開(kai)提供(gong)(gong)其(qi)軟(ruan)管的(de)(de)(de)成(cheng)分（氟橡膠、聚氨酯、聚氯乙(yi)烯、有(you)機(ji)硅(gui)、聚烯烴等(deng)），但是(shi)會提供(gong)(gong)對其(qi)設(she)計用(yong)(yong)途的(de)(de)(de)觀(guan)點。 事實上，有(you)機(ji)硅(gui)彈性(xing)體的(de)(de)(de)機(ji)械(xie)強(qiang)度有(you)限，只代(dai)表(biao)了周圍所使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)聚合物(wu)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)小部(bu)分，但其(qi)中一(yi)(yi)些(xie)性(xing)質使(shi)顯示了其(qi)在制藥(yao)應用(yong)(yong)方面的(de)(de)(de)獨特性(xing)。硅(gui)膠管相關參數(shu)的(de)(de)(de)詳(xiang)細清單(dan)，包括達到(dao)或達不到(dao)的(de)(de)(de)參數(shu)。今天，硅(gui)膠管已被廣(guang)泛應用(yong)(yong)于許多操作程序以(yi)(yi)協助制藥(yao)生產(chan)，包括液體傳輸、蠕動泵送(song)和(he)灌(guan)裝操作。

　　有機硅的性質

　　有(you)機(ji)硅(gui)(gui)具(ju)有(you)許多(duo)有(you)意義的(de)性質(zhi)，使其(qi)適合(he)應用于各(ge)種(zhong)軟管(guan)，其(qi)中一(yi)些性質(zhi)列出如下(xia)。有(you)機(ji)硅(gui)(gui)聚(ju)(ju)合(he)物。有(you)機(ji)硅(gui)(gui)是(shi)眾多(duo)產品的(de)商業(ye)名稱(cheng)，但大多(duo)數(shu)由聚(ju)(ju)二甲基硅(gui)(gui)氧(yang)烷(wan)（PDMS）制成。這些聚(ju)(ju)合(he)物的(de)特點(dian)是(shi)共價鍵強度高，抗均裂斷(duan)鏈（有(you)機(ji)硅(gui)(gui)具(ju)有(you)紫外線(xian)（UV）穩(wen)定性；也(ye)具(ju)有(you)熱(re)

　　穩定性和化學穩定性，所以容易滅菌）。其極性主鏈易發生異(yi)裂(lie)斷鏈，但鏈上的(de)甲基基團(tuan)可提供保護(hu)作用(yong)。

　　因此，有機(ji)硅(gui)具有疏水性(xing)，水在聚(ju)二甲基硅(gui)氧烷（PDMS）模(mo)型(xing)表(biao)面(mian)的接觸角較高，為(wei)108°。由(you)于這種疏水性(xing)，在缺少表(biao)面(mian)活性(xing)劑的情況下，有機(ji)硅(gui)與水介(jie)質(zhi)不(bu)發生(sheng)反應，僅在

　　強(qiang)(qiang)堿或強(qiang)(qiang)酸(suan)的(de)環境(jing)中才會發生反應。由于PDMS鏈之(zhi)間的(de)甲(jia)(jia)基-甲(jia)(jia)基分子間相(xiang)互作用較小，PDMS表現出非常低的(de)玻璃化(hua)溫度（Tg為146K），這是有(you)機硅(gui)成為彈性體(ti)的(de)一項關鍵性質(zhi)(zhi)。 PDMS與烴類“相(xiang)容”（聚合物在(zai)這些非極性溶劑(ji)中溶解(jie)，而彈性體(ti)在(zai)這些溶劑(ji)中吸(xi)收并溶脹）。PDMS對許(xu)多低分子量(liang)物質(zhi)(zhi)/非極性物質(zhi)(zhi)具有(you)高通透性，例如上(shang)述(shu)烴類或氣體(ti)（表

　　1）。這一性質(zhi)可用(yong)于細胞培(pei)養(yang)的(de)氧合(he)作(zuo)用(yong)，例如用(yong)于Corning E-Cube培(pei)養(yang)系統。

　　有(you)機硅(gui)聚(ju)(ju)(ju)合物(wu)的(de)(de)(de)(de)合成(cheng)已(yi)經過多方審查。對于此(ci)處(chu)所(suo)討(tao)論的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)，特別(bie)是關(guan)于雜質，值得注意的(de)(de)(de)(de)是有(you)機硅(gui)聚(ju)(ju)(ju)合物(wu)的(de)(de)(de)(de)合成(cheng)從蒸(zheng)餾(liu)成(cheng)分(fen)開(kai)始(shi)，并不(bu)涉及(ji)溶劑或重金屬。雜質基本上是較(jiao)短的(de)(de)(de)(de)直鏈(lian)或環狀低(di)聚(ju)(ju)(ju)物(wu)，具(ju)有(you)一定的(de)(de)(de)(de)揮(hui)發性。這(zhe)些物(wu)質常用(yong)(yong)作起始(shi)低(di)聚(ju)(ju)(ju)物(wu)，或在聚(ju)(ju)(ju)合反應過程中生(sheng)成(cheng)。

　　有(you)機(ji)硅彈性體。采用交聯(lian)反(fan)應(ying)（固化(hua)）容易(yi)將(jiang)(jiang)有(you)機(ji)硅聚(ju)合(he)物轉化(hua)為立體網狀物或彈性體。對于軟管(guan)制造，首選兩種(zhong)交聯(lian)反(fan)應(ying)：一(yi)(yi)種(zhong)是(shi)以過氧化(hua)物引(yin)發(fa)，用過氧化(hua)物產(chan)生自(zi)由基 R'，引(yin)發(fa)鏈(lian)之間的鍵合(he)；另(ling)一(yi)(yi)種(zhong)是(shi)鉑(bo)(bo)催化(hua)，有(you)機(ji)金屬鉑(bo)(bo)復合(he)物在(zai)將(jiang)(jiang)SiH基團加入乙(yi)烯基團過程中起催化(hua)作用。這種(zhong)反(fan)應(ying)的優勢是(shi)無副產(chan)物（加成反(fan)應(ying)），只(zhi)使(shi)用少量(liang)催化(hua)劑（10ppm鉑(bo)(bo)），無需進行二次(ci)固化(hua)。

　　軟(ruan)(ruan)管(guan)在(zai)擠出(chu)成(cheng)型后包裝供應，一般為50英(ying)尺線(xian)圈型，單獨裝在(zai)雙層密封聚乙(yi)烯袋(dai)中。值得一提的是，由于硅氧烷具有熱(re)固(gu)性，它們(men)不(bu)能被再加(jia)工(gong)如同熱(re)塑(su)性塑(su)料。出(chu)于同樣的原因，它們(men)不(bu)能熱(re)密封；因此，連接時，硅膠(jiao)管(guan)套在(zai)軟(ruan)(ruan)管(guan)倒鉤接頭上，并用(yong)兩根扎(zha)帶從相反方(fang)向系(xi)牢，固(gu)定(ding)好(hao)軟(ruan)(ruan)管(guan)。共模(mo)壓成(cheng)型是可(ke)行的，有時用(yong)于醫(yi)療器械領域。

　　軟管選(xuan)擇需要考(kao)慮幾(ji)個重要因(yin)素(su)。接下(xia)來(lai)的章節中將通過比較(jiao)各(ge)種軟管材料的性質以及(ji)它(ta)們在(zai)傳(chuan)輸泵運(yun)行中的性能來(lai)解(jie)決這些問題。

　　軟管性能

　　本文簡要概述(shu)了(le)制(zhi)藥生產中(zhong)目前用(yong)于液(ye)體傳輸(shu)、蠕動泵和灌莊操作軟(ruan)管(guan)（尤其是硅(gui)膠管(guan)）。本文介紹了(le)這種硅(gui)膠管(guan)的優點和局限性，并(bing)討論了(le)需要考慮的變量。

　　外觀和機械性能

　　與(yu)一些(xie)有(you)機(ji)熱塑(su)性塑(su)料相比，有(you)機(ji)硅的(de)透(tou)(tou)明(ming)度最好描(miao)述為“半(ban)透(tou)(tou)明(ming)”。這一結(jie)果是因為制作(zuo)軟管(guan)的(de)有(you)機(ji)硅彈(dan)性體由(you)(you)有(you)機(ji)硅聚合物和無(wu)定形二(er)氧化(hua)硅組成。由(you)(you)于這兩種(zhong)材料具(ju)有(you)不(bu)同的(de)折射率，并且沒有(you)特定混合法來使它們相配，因此所有(you)硅膠管(guan)都是半(ban)透(tou)(tou)明(ming)的(de)。

　　固(gu)化后，有機硅彈性(xing)體表現出(chu)有意義的(de)機械性(xing)能，這(zhe)包括(kuo)中(zhong)等硬(ying)度和(he)高(gao)斷裂伸長率，但(dan)拉伸強度比(bi)聚氨酯（PU）低。與聚四氟乙烯（PTFE）相(xiang)比(bi)，它們具(ju)有發(fa)粘的(de)表面和(he)較(jiao)高(gao)的(de)摩(mo)擦系數，但(dan)剛性(xing)要(yao)小(xiao)得(de)多。

　　由于具有疏水性(xing)并且是優良的(de)電絕緣體(ti)，所以它們會(hui)吸引灰塵。它們的(de)工作溫度范圍比聚氯乙烯（PVC）更大。

　　硅膠管(guan)可(ke)能(neng)存在(zai)的各種缺(que)陷包括：擠出線或凝膠（可(ke)能(neng)是在(zai)擠出機中(zhong)過早(zao)固化引起）；氣泡（固化過程中(zhong)濕氣可(ke)能(neng)被雙(shuang)輥磨(mo)的冷(leng)卻(que)輥筒吸(xi)收形(xing)成水蒸氣，或 H-Si≡與鉑(bo)固化產物中(zhong)的羥(qian)基物質發生(sheng)副反應(ying)形(xing)成氫氣）；微粒污染。

　　確定這(zhe)些(xie)缺陷的(de)(de)限(xian)值不是一件容易的(de)(de)事，但它們應(ying)在(zai)供應(ying)商的(de)(de)銷售規(gui)范中得到詳(xiang)細(xi)說明。與軟管(guan)擠出用有機硅彈性體(ti)相(xiang)關的(de)(de) ISO標準甚至也參考了一些(xie)目視檢查。與機械(xie)性能(neng)有關的(de)(de)其他問題(ti)涉及占地面積和(he)搬運。這(zhe)里的(de)(de)問題(ti)是利用最小(xiao)的(de)(de)占地面積來(lai)“管(guan)理(li)”制藥(yao)生(sheng)產中的(de)(de)軟管(guan)，同時避免扭結等問題(ti)。需要考慮的(de)(de)變(bian)量包括彎曲(qu)半徑（在(zai)彎曲(qu)部分最內表(biao)面測得的(de)(de)軟管(guan)彎曲(qu)部分的(de)(de)半徑）和(he)彎曲(qu)力(li)（彎曲(qu)至規(gui)定半徑所需的(de)(de)應(ying)力(li)）。

　　硅膠(jiao)管(guan)有時(shi)可(ke)通過外部印刷標記，但(dan)由于其表面能(neng)較(jiao)低，油墨粘(zhan)附性(xing)不(bu)太(tai)好，使用常(chang)用溶劑進(jin)(jin)行(xing)清(qing)洗過程(cheng)中即可(ke)輕易擦除。有機硅也可(ke)混(hun)色。硫(liu)酸(suan)鋇常(chang)用作白色填料進(jin)(jin)行(xing)基底混(hun)色，或用于X-射線不(bu)透性(xing)醫療器械的共擠出條。

　　操作溫度

　　由(you)于低玻(bo)璃化(hua)溫度和高熱穩定性(xing)，有機硅的(de)操(cao)作溫度范(fan)圍(wei)較廣。有機硅引用的(de)操(cao)作溫度范(fan)圍(wei)是-80~215°C，對任何商用彈性(xing)體(ti)來說，這個操(cao)作范(fan)圍(wei)都是最廣的(de)。 耐化(hua)學品性(xing)

　　盡管(guan)它們不太可(ke)能存在于發酵(jiao)或灌(guan)注操作等制(zhi)(zhi)藥加工過程中，但有(you)兩個因(yin)素限(xian)制(zhi)(zhi)了有(you)機硅(gui)的耐化學(xue)(xue)品(pin)性：某些有(you)機溶劑引(yin)起(qi)(qi)溶脹(zhang)，以(yi)及強(qiang)堿或強(qiang)酸引(yin)起(qi)(qi)化學(xue)(xue)降解(jie)。

　　有(you)機(ji)(ji)硅的溶(rong)脹(zhang)出(chu)現在甲苯等(deng)烴類非極(ji)性有(you)機(ji)(ji)溶(rong)劑中。在溶(rong)脹(zhang)時(shi)，重量比（w/w）會增(zeng)加 200%，導致彈性體的機(ji)(ji)械性能減弱，但鍵實(shi)際上(shang)并未斷(duan)裂，而(er)是(shi)彈性體被“稀釋”。溶(rong)脹(zhang)取決于時(shi)間和分(fen)子(zi)(zi)量，因為它受(shou)擴散的控制。低分(fen)子(zi)(zi)量有(you)機(ji)(ji)硅的硅膠管溶(rong)脹(zhang)很快，而(er)高分(fen)子(zi)(zi)量有(you)機(ji)(ji)硅則(ze)較(jiao)慢（表2）。

　　另一(yi)(yi)方面，有(you)(you)機(ji)硅在含(han)有(you)(you)強堿或強酸的(de)(de)情況下會發生(sheng)降解，導致硅氧烷(wan)鍵的(de)(de)水解并(bing)引起的(de)(de)硅氧烷(wan)主鏈的(de)(de)解聚。這形成(cheng)了各種“衡量”表（表2），由(you)于測試條件和評定(ding)并(bing)不總是具有(you)(you)可(ke)比性，其中有(you)(you)時會包含(han)相(xiang)互(hu)矛盾的(de)(de)信息(xi)。此外，組合(he)成(cheng)分(fen)可(ke)能顯示出比單一(yi)(yi)成(cheng)分(fen)更強效。例如，水、酒精和強堿混合(he)物可(ke)以從實驗室玻璃器皿上“洗去”有(you)(you)機(ji)硅，而單獨成(cheng)分(fen)則無(wu)(wu)效果(guo)。因此，毫無(wu)(wu)疑(yi)問，必(bi)須(xu)逐個評價(jia)相(xiang)容性。

　　純度和溶出物

　　藥品(pin)檢驗(yan)人員目前將(jiang)軟(ruan)管(guan)和容器中物(wu)質(zhi)遷移的(de)問題分為“析出(chu)物(wu)”和“溶(rong)出(chu)物(wu)”。前者是指在正常使用(yong)條件下遷移的(de)物(wu)質(zhi)，而(er)后者則需要過(guo)高的(de)溫度或強效溶(rong)劑（“最壞情況”）。溶(rong)出(chu)物(wu)應該包(bao)括析出(chu)物(wu)，而(er)這一(yi)術語(yu)將(jiang)在這里作(zuo)進一(yi)步討論。

　　在這兩種(zhong)情況(kuang)下，用增塑(su)劑(ji)(ji)制(zhi)成的軟管(guan)預計可(ke)能會比(bi)無添加劑(ji)(ji)的軟管(guan)產生更多的溶出物。有機硅本(ben)身不需要增塑(su)劑(ji)(ji)、穩(wen)定劑(ji)(ji)、紫外線吸收劑(ji)(ji)或(huo)抗(kang)氧化劑(ji)(ji)。因(yin)其生產方式的影響(xiang)，有機硅的重金(jin)屬含量很(hen)少，通常少于10ppm。鉑復合物用作交聯反應的催化劑(ji)(ji)，但量很(hen)少