醫藥用塑料包裝的主要形式及特點
2006-04-11 08:57 來源:廣東包裝 責編:中華印刷包裝網
塑料醫藥包裝前景廣闊
近年來,藥用塑料包裝材料及制品市場快速增長,新材料、新工藝、新技術、新產品不斷涌現。眾多新產品的涌現,改善了藥品包裝的陳舊狀況。藥品包裝已由“幾副草藥一根繩”的包裝方式,轉化為高速快捷的機械包裝方式;其包裝形式也由普通的玻璃瓶裝、蠟丸封裝、塑料瓶裝等轉化為復合塑料袋裝、鋁塑泡罩等形式。其中,復合材料的生產工藝又分為多層共擠、鋁塑復合、鍍鋁等。
醫用包裝材料包括用來包裝藥品的或用來包裝醫療器械的;可服用的、接觸藥品的或用作功能性(如防潮、阻隔等)外包裝的包裝材料等等。由于高分子材料的發展,塑料包裝材料在醫用包裝材料中占有越來越主要的位置。
由于塑料作為包裝材料具有強度高、阻隔性好、質輕攜帶方便、透明等許多優良特性,從而成為現代醫用包裝中主要的材料。在醫藥品的包裝方面,除了各種塑料袋(包括輸血袋等)、塑料瓶等之外,應著重指出的是藥片的泡罩包裝是借助塑料發展出來的一種新包裝,它解決了要幾片取用幾片,及取用后影響其他未用藥片保存的問題。
目前,全國藥品包裝行業年產值已經達到150億元,年增速超過10%。在2005年,中國藥品片劑、膠囊用塑料包裝瓶需求量增加到40億只。現時,藥品包裝仍是鋁、塑、玻共存。但塑料包裝比例正在迅速提升,尤其是塑料瓶已搶占了玻璃瓶的大部分市場份額。
據美國軟包裝協會報道:在未來的5年內,藥品包裝將成為軟包裝的第二大經濟增長點。報告中還指出,除了醫療用品自身發展勢頭強勁之外,醫療用品包裝也在飛速發展,用可控制劑量的熱成型擠壓泡罩包裝替代散裝或瓶裝的藥品包裝已經開始出現。
目前,我國醫藥廠商紛紛申請“生產質量管理規范”(GMP)以提高產品質量。隨著制藥廠GMP改造的深入開展,一些落后的、不符合藥品生產質量要求的生產設備將面臨淘汰,而藥品包裝在物料選材方面亦愈趨嚴謹。隨著GMP在國內日漸普及,廠商對藥品包裝物料日益講究,塑料在藥品市場將有很大的發展空間。不同的藥品選用不同的塑料,最常用的是HDPE、PP、PVC及PE。
塑料醫藥包裝的主要形式及特點
塑料醫藥包裝的主要形式有塑料瓶、鋁塑泡罩包裝、條包裝、袋包裝,這些已占到片劑總包裝量的95%以上。其中,條包裝約占15%,袋包裝約占10%,塑料瓶與鋁塑泡罩包裝各占30%以上。鋁塑泡罩包裝方興未艾,不僅占了30%以上,而且呈現與瓶包裝一爭高下之勢。根據業內人士統計,到2005年底,中國藥品包裝用PVDC及PVC/ PVDC、PVC/PE復合材料需求量達到6萬噸。用于藥品包裝的塑膠材料種類較多,包括PVC、PE、PP、PS、PET、尼龍等。其中PE、PP和PET所占比例最大,PVC的用量在減少。
1、塑料瓶(袋)
液體藥品主要分為注射針劑、大輸液和口服液。液體藥品主要有瓶和袋兩種包裝形式。聚酯塑料瓶是當前最重要的藥品包裝材料之一。作為藥品包裝容器,PET具有多種優點,首先PET瓶量輕且牢固,強度和彈性明顯高于其他塑料材料制作的容器,可以承受相當大的沖擊力而不會破損,最適合做成壁薄、質輕、強度高的藥品包裝瓶。在盛藥容積相同的情況下,PET瓶重量只相當于玻璃瓶的1/10,同樣外徑的包裝瓶,PET瓶的容積為玻璃瓶的15倍。藥用PET瓶具有良好的氣體阻隔性,在常用的塑料中,PET瓶的阻隔水汽、氧氣性能最為優良,可完全滿足藥品包裝的特殊存儲要求。PET瓶還具有優良的耐化學藥品性能,能用于除強堿和一部分有機溶劑外的所有物品的包裝。PET樹脂的回收再利用率高于其他塑料,作為廢棄物燃燒處理時,它的燃燒熱卡值低且易燃,而且不產生有害氣體。
塑料包裝正在大輸液藥品上取得突破性進展。據不完全統計,目前全國已通過GMP認證的輸液企業大約有200多家,輸液生產能力在30億瓶左右。年生產能力超過1 000萬瓶的企業超過100家。其中一些大型輸液藥生產企業包括雙鶴藥業、天津大冢等,都在使用塑料瓶或袋做大輸液包裝。但目前國內輸液90%仍采用玻璃瓶包裝、軟塑包裝實際生產量不足2億瓶(袋)。而國外的輸液劑大部分采用優質的塑料瓶或塑料袋包裝。隨著聚烯烴塑料袋和BOPP瓶在這一領域的迅猛發展,這一現狀正在改變。
在口服液上,軟質塑料瓶已經部分獲得應用,并逐漸擴大其應用范圍。硬質塑料瓶也正在緩慢地替代玻璃用于包裝糖漿等較大容積的液體藥品,這同歐洲的發展相一致。其主要原因是塑料容器常有較寬的瓶頸,更容易灌裝,在灌裝線上的生產過程也較快,不易破碎并能提供較大的標簽面積以承載更多的信息。
從目前我國藥用包裝容器的應用和發展情況來看,應加快推廣應用藥品口服液類塑料容器的速度。其規格在100ml~200ml,應用的原料為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)及新材料PEN,包括開發優質的避光并在容器上有刻度或附帶計量杯的PET塑料瓶,以取代低質的玻璃瓶。由于我國中醫藥的丸劑、膠囊、散劑等在國際市場上發展空間較大,因此也要加快發展中醫藥的塑料中空容器包裝。例如應用高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、PET、PEN等材料制作的塑料中空容器,并采用注射吹塑、注拉吹成型工藝。在中空容器的口部采用鋁箔電磁感應墊片封口,增加包裝容器對藥品的安全性保護,淘汰以黃圓玻璃瓶封蠟盛裝藥品的落后包裝。
我國鼓勵生產和使用先進的非PVC輸液軟袋包裝產品,但目前全國僅有相關生產企業28家,生產線35條,一年的產量僅為9 000萬袋,與每年近30億輸液袋的需求量相差甚遠。PVC(聚氯乙烯)由于價格便宜,是目前最常見的用來制造靜脈注射袋薄膜的聚合體。但它的缺點是,其增塑劑所含有的鄰苯二甲酸DEHP疑有致癌、破壞生殖系統的作用;長期使用可導致有害物質的堆積;在深埋和焚燒時會釋放二惡英而影響環境。非PVC的輸液軟包裝袋是國際全新概念的全密閉靜脈輸液產品,發達國家已在臨床應用十余年。協和醫院以我國最常用的玻璃輸液瓶以及PVC輸液袋和非PVC輸液袋3種不同材質的輸液容器,對包括胰島素、硝酸異山梨酯、紫杉醇、香丹注射液等15種常用中西藥物進行了吸附性研究,結果表明,非PVC輸液袋的安全性最好。玻璃瓶雖吸附性很小,但存在回流空氣污染、細縫破損難檢出、膠塞粉末脫落等問題。
盡管普遍認為塑料瓶將有可能取代玻璃瓶成為今后針劑的主要包裝形式,但由于擔心從塑料中濾出的成分可能會污染產品,各國藥品管理機構都更謹慎地使用塑料。塑料在液體包裝上的最大劣勢是,通常從玻璃換用塑料瓶后,藥品的保質期會縮短。單層塑料容器的阻隔性能有限,而復合塑料容器又受到價格因素的制約。歐洲目前采用的一個折衷辦法是在玻璃瓶外加上塑料收縮套管。
2、薄膜包裝
在我國主要推廣應用的中醫藥顆粒劑、粉劑、散劑等塑料復合膜袋包裝中,主要發展以下幾個品種。(1)雙向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜,它具有良好的透明性,耐熱性和阻隔性,用于復合包裝袋的外層。將BOPP薄膜與熱封性好的LD-PEEVA、EEA、EAA或與鋁箔復合,能大大提高復合膜的剛度及物理機械性能。如在BOPP薄膜上涂上防潮及阻隔性優良的PVDC,則可大大提高它的阻隔性能。(2)流延法聚丙烯薄膜(CPP)。它具有良好的熱封性,多用于復合包裝袋的內層,真空鍍鋁后還可與BOPP、PET、OPA、PT復合。(3)聚酯薄膜(PET)。它具有極佳機械強度和剛性,耐熱性、耐藥品性、透明度、光澤度、水氣和氧氣的透過率較小,具有特別好的保味性,這一點是其他薄膜無可比擬的。(4)聚偏二氯乙烯薄膜(PVDC)。它是阻隔性能最好的薄膜之一,除用于醫藥包裝外,還廣泛用于其他產品的包裝,如肉制品、糕點、茶葉等。
包衣是藥劑學中最常用的技術之一,它涉及物理化學、化學工程學、液體力學、高分子材料學等學科。近幾十年來,隨著新材料、新技術、新機械的不斷產生,包衣技術發展迅速,形成了一整套較為完整的理論和操作經驗,在藥劑學中占有重要地位。包衣一般應用于固體形態制劑,根據包衣物料不同可以分為粉末包衣、微丸包衣、顆粒包衣、片劑包衣、膠囊包衣;根據包衣材料不同分為糖包衣、半薄膜包衣、薄膜包衣(以種類繁多的高分子材料為基礎,包括腸溶包衣)、特殊材料包衣(如硬脂酸、石蠟、多聚糖);根據包衣技術不同分為噴霧包衣、浸蘸包衣、干壓包衣、靜電包衣、層壓包衣,其中以噴霧包衣應用最為廣泛,其原理是將包衣液噴成霧狀液滴覆蓋在物料(粉末、顆粒、片劑)表面,并迅速干燥形成衣層;根據包衣目的不同分為水溶性包衣、胃溶性包衣、不溶性包衣、緩釋包衣、腸溶包衣。
由于成膜劑和多數輔助添加劑都是理化性能優異的高分子材料,使得薄膜衣片不但能防潮、避光、掩味、耐磨,而且不易霉變,容易崩解,大大提高了藥物的溶出度、生物利用度和藥物的有效期,大大擴大了藥物可銷售的國家和地域,有力地促進了藥物出口,特別是中成藥。薄膜衣質量比糖衣輕得多,在藥芯等重的情況下,包好后的藥片增重,后者比前者重10倍以上,因此,包薄膜衣不但在生產上節約大量輔料,而且在包裝、貯存、運輸、服用等方面都更加節約和方便。現在成膜材料和輔料很多,經過精心設計可以制成各種不同特點的薄膜衣,以改變藥芯的釋藥位置和藥物的釋放特性,現在除胃溶膜、腸溶膜外,還有口溶膜(含片)、緩釋膜、控釋膜、復合膜,以及最新型的多層膜、微孔膜、滲透泵包衣等,這使藥效得以大大提高。
現在研發的制劑新產品包衣一般采用薄膜包衣,薄膜包衣處方的基本組成包括成膜劑(包衣材料)、溶劑、增塑劑、著色劑,還可以添加致孔劑、不溶性填料等。目前常用的薄膜包衣材料水溶性的包括羥丙基甲基纖維素(HPMC)、羥丙基纖維素(HPC)、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP),腸溶性材料包括腸溶型丙烯酸樹脂、羥丙基甲基纖維素鄰苯二甲酸酯(HPMCP)、醋酸纖維素鄰苯二甲酸酯(CAP)、蟲膠,不溶性材料包括乙基纖維素(EC)、玉米朊。
3、可服用醫藥包裝
這類包裝材料主要是膠囊、微膠囊和輔料。軟膠囊亦稱彈性膠囊,其彈性的大小取決于囊殼的明膠、增塑劑和水三者的比例。最早的軟膠囊制劑有維生素A、D膠丸。軟膠囊制劑由于具有生物利用度好,密封、安全,藥劑穩定,劑量準確,外形美觀,攜帶和使用方便等特點,因此越來越受到消費者的青睞,國內外市場前景廣闊,發展潛力巨大。
據有關部門估計,近幾年來全球每年消耗各種膠囊多達數十萬億粒、其銷售額合計約占醫藥制劑總金額的1/4。世界上對軟膠囊的開發和研究非常重視,軟膠囊制劑也在不斷發展。美國是世界上最大的軟膠囊生產商,在十幾個國家設有近20家子公司,銷售額約占全世界軟膠囊市場的70%。銷售額較大的還有德國和英國的公司。目前全球軟膠囊銷售額約4億美元,其中滋補營養品占的比例較大,最多時達70%以上,在發達國家中有著廣闊前景。
近年來,我國對軟膠囊制劑的生產和開發比較重視,也取得了一些進展,生產范圍亦從單純西藥制劑向中成藥制劑發展,已有9家中藥廠生產出中藥制劑軟膠囊投放市場,還有的廠家開發了滋補營養品軟膠囊。從目前國內市場來看,軟膠囊制劑無論從品種、數量、用途、外觀等方面都遠遠未能滿足市場需求,發展空間還相當巨大。
4、泡罩包裝
片劑是種類最多、銷量最大的藥品劑型。大容量玻璃瓶正迅速退出這一領域,取而代之的是塑料瓶和鋁塑泡罩包裝。
最常見的泡罩包裝是由聚氯乙烯片(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)及復合雙鋁片(CFF)制成的。PVC片具有很好的相容性,而且容易成型及密封,價格低廉,不過防潮阻隔性相對較低。CFF具有很好的防潮阻隔性,但是容易扭曲及看不清內里的藥品,因此,藥丸類藥品很少使用。
隨著包裝技術及醫藥業一日千里的發展,PVC及PVDC一些不盡如人意的缺點不斷顯現。例如PVC的水蒸氣阻隔性能差,難再進一步滿足更高生產要求,而PVDC加工性能亦不理想。為了解決PVC泡罩阻隔性差,普遍釆用在PVC上涂覆PVDC的做法。還有一些公司開發了用氟化氯化物樹脂制成的薄膜涂覆在PVC上,以更好地提高PVC阻隔性和透明性的技術。
一些塑料及醫藥包裝生產商,開發了可補足PVC及PVDC兩者性能的泡罩包裝塑料,聚丙烯(PP)便是其中一種較受市場青睞的物料。PP為一種部分結晶的塑料。PP在生產過程中,經過雙向拉伸,它會處于高彈狀態,在加熱時晶體更會被破壞,令薄膜明顯收縮。此外,PP片材在壓延工藝的生產過程中,拉伸度減至零,由于其內部晶體很小,若配合驟冷技術,可避免塑料呈高彈狀態這個不利的生產情況。正由于PP擁有這種特性,它被選取為泡罩包裝物料時,克服了PVC及PVDC的缺點,例如PP分子沒有極性,故不會產生如PVDC與金屬生產設備粘合的情形,其加工性能遠超越PVC及PVDC。
5、合成紙包裝
仿紙膜(synthetie paper),又稱“合成紙”、聚合紙、塑料紙“珠光紙”,它的概念產生于本世紀60年代,當時由于紙漿供應緊張,而合成樹脂供應過剩,所以設想能發明一種新型化工產品來代替普通紙張的功能,所以后來研制出當時被稱作“合成紙”的塑料材料。合成紙是以聚烯烴等樹脂和無機填充物為主要原料,通過擠出工藝加工而成的,同時具有塑料和紙特征的多功能性材料。合成紙是一種塑料新型材料產品,也是一種環保產品,具有比重輕、強度大、抗撕裂,印刷性好,遮光、抗紫外線,經久耐用,經濟環保等特點。由于合成紙的生產過程無污染,可以100%回收,循環使用,是現代紙張生產的一次重大改革。
按生產原料的不同,分為PP合成紙、HDPE合成紙、PS合成紙、PVC合成紙、PET合成紙、ABS合成紙等;按填充劑的不同,分為填充CaC03(calciumcarbonate)型,粘土(clay,主要成分SiO2、Al2O3)型,SiO2(silica)型,云母(talc)型,TiO2(titanium dioxide)型及復合(兩種以上填充)型等;按生產方式的不同,分為壓延法(如柔軟型PVC)、流延法(如CPP)、吹膜法(如HDPE)、雙向拉伸法(如BOPP、BOPET)等;按結構的不同,分為單層合成紙、三層合成紙、五層合成紙等。
仿紙膜(合成紙)發展至今,在幾種主要的生產方法中,雙向拉伸法是工藝、配方技術較復雜,制成品應用范圍廣泛的方法,目前,臺灣南亞公司的“珠光紙”與廣東順德德冠薄膜公司所生產的“仿紙膜”都是采用此方法,在國際包裝行業上仍屬較前沿的包裝加工工藝。仿紙膜(合成紙)的性能很獨特,它除了具備普通紙的特點外,還具備塑料薄膜的優點,如防水、印刷復合效果好、拉伸強度大、耐腐蝕、耐蟲蛀、尺寸穩定、具有熱封性等特點,因此比普通紙張具有更廣泛的用途,適合于藥品、食品、化妝品等包裝。PP合成紙是一種塑料新型材料產品,它同時具有塑料和紙的特性,又具有聚烯烴塑料薄膜的高強度、耐酸、耐堿、防污染等優良特性。
塑料醫藥包裝投產情況
截至2003年底,我國藥包材生產企業及其原料供應商共向世界三大PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)生產線供應商訂購了24條PET生產線。這個數目看起來不大,其實相當驚人,因為PET膜是藥品包裝用復合膜的主要原料,而上馬一條大型PET生產線動輒耗資幾千萬美元,沒有哪個企業敢輕易把錢投在這上面,由此可見中國醫藥塑料包裝產業的潛力多么誘人。
連云港中金醫藥包裝是國內最早生產和推廣藥用PTP鋁箔、SIP復合膜的企業之一,也是國內規模最大的專業藥用包裝材料生產廠,現擁有固定資產近4億元,建有4個符合GMP標準的生產廠。而四川中金公司是連云港中金醫藥包裝公司于2002年6月投資8 000多萬元建成,占地面積54畝,計劃分兩次投入。首期投入4 600萬元,主要設備全部從國外引進,設計年生產能力為PTP(泡罩包裝)鋁箔500 t,SP復合膜1 500 t。這種東西部合作互利的模式,值得在我國醫藥包裝行業推廣。
南方包裝有限公司即將投產一條德國產PET膜生產線,以解決我國目前復合膜原料匱乏之急。該生產線投資高達5 000萬美元,建成后不僅可以完全滿足南方包裝的PET膜需求,還可以對外供應。南方包裝的客戶包括葛蘭素、中美史克、默沙東等知名的合資制藥企業。為了發揮南方包裝的核心示范作用,該企業與廣州醫藥集團結為合作伙伴,廣州醫藥集團每年消耗的醫藥包裝材料一半以上出自南方包裝,其訂單總額更是占到了南方包裝年銷售額的20%,可以說,南方包裝與廣州醫藥集團已經結成了戰略性伙伴關系,廣州醫藥集團一直把南方包裝的產品作為榜樣式的原材料供應商,雙方都有合資項目。而廣州醫藥集團的資金支持,也大大地促進了南方包裝的發展。這種周邊互動式發展模式,在國外也是較為成功的發展模式之一。
隨著我國醫療體制的改革,醫藥包裝無序、落后的局面將發生根本轉變。目前,我國正不斷引進和更新醫藥包裝機械及材料,醫藥包裝工業將呈現出嶄新的局面。藥品種類的多元化,也給醫藥包裝的形式帶來多樣化,近年來我國固體型藥品,如素片、膠囊、針劑、外貼用藥的包裝更新速度很快,同時一次性塑料注射器的使用給中國針劑包裝和應用帶來一次大的變革,大輸液包裝改進的方向也正朝著復合軟包裝袋和塑料瓶包裝的方向發展。
專家認為中國的醫藥包裝應做到以下幾點:第一,加快推廣應用藥品口服液類塑料容器;第二,加快發展中醫藥的塑料中空容器包裝,應該多應用以HDPE、PP、PET、PEN等材料,并采用注射吹塑等成型工藝制作的塑料中空容器。在中空容器的口部采用鋁箔電磁感應墊片封口,以增強對藥品的安全性保護,同時加快推廣應用中醫藥的塑料復合膜袋包裝。
雖然藥品包裝不像醫用制品那樣直接接觸人體甚至埋放于人體內部,但如果不符合衛生和穩定性要求,間接接觸也會嚴重危害生命安全。因此,所有用于藥品包裝的塑料材料,均須符合國家藥品監督管理局頒發的藥包材規定。進口的和新開發的藥品包裝材料還需要進行申報和測試。
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