引言：

氮氣，是氮元素形成的一種單質(zhì)，化學式N?，氮氣占大氣量的4/5，即占大氣的78%以上，幾乎可以使用無限量的氮氣。常溫常壓下是一種無色無味的氣體，只有在高溫高壓及催化劑條件下才能和氫氣反應生成氨氣，在放電的情況下能和氧氣化合生成一氧化氮；即使Ca、Mg、Sr和Ba等活潑金屬也只有在加熱的情形下才能與其反應。

由于優(yōu)異的化學性能和廣泛的可及性，氮氣在醫(yī)藥領域發(fā)揮著重要的作用。氮氣在藥物生產(chǎn)、儲存及運輸過程中可以防止藥物與空氣中的氧氣或其他化學物質(zhì)發(fā)生反應，防止了藥物由于氧化降解、pH變化及變色等引起的安全性方面的風險。

1、注射劑研發(fā)生產(chǎn)中的充氮目的

（1）防止藥物氧化降解

氮氣優(yōu)異的的惰性特性可以保護藥物（包括原料藥和輔料）在生產(chǎn)、儲存和運輸過程中避免由于接觸空氣中的氧氣導致的氧化降解，有助于改善藥品的穩(wěn)定性，提高藥品質(zhì)量，減少不良反應的發(fā)生，保證患者用藥安全。

如，藥品的氧化降解可能導致藥物的變色、pH變化、有關物質(zhì)增加及含量下降等影響藥品質(zhì)量的不可接受的顯著變化。

（2）防止藥物pH顯著的變化（不可接受的變化）

藥物生產(chǎn)過程中pH顯著變化主要是由于酸堿調(diào)節(jié)、溫度變化、藥物濃度變化及化學反應，這里主要探討由于化學變化導致的藥物pH顯著的變化。

筆者接觸的一個項目，由于調(diào)節(jié)pH的需要加入了非常多的氫氧化鈉，凍干后產(chǎn)品pH下降仍然較為顯著，調(diào)查分析，得知由于氫氧化鈉和藥液中溶解的二氧化碳反應生成了碳酸鈉、碳酸氫鈉（2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O、NaOH+CO2==NaHCO3），氫氧化鈉被消耗導致了產(chǎn)品pH顯著下降。最后通過氮氣置換空氣（二氧化碳）的策略防止氫氧化鈉被消耗，改善了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

（3）防止膠塞水分遷移

膠塞水分的遷移根據(jù)不同包裝形式有兩種，第一種是膠塞在滅菌干燥后殘余的水分隨著時間的推移遷移到藥品里邊，影響藥品質(zhì)量，第二種是環(huán)境水分滲透到膠塞內(nèi)，膠塞內(nèi)的水分隨著時間的推移遷移到藥品里邊，影響藥品質(zhì)量。

現(xiàn)在主流的壓塞工藝有兩種，即真空壓塞和充氮壓塞，真空壓塞的瓶內(nèi)為真空環(huán)境，產(chǎn)生的壓力差有利于膠塞的水分向藥品中遷移，充氮壓塞的瓶內(nèi)為氮氣環(huán)境，較小的壓力差減少了膠塞的水分向藥品中遷移。

（4）提高瓶塞蓋系統(tǒng)的密封性

瓶塞蓋系統(tǒng)主流的壓塞工藝有兩種，即真空壓塞和充氮壓塞，真空壓塞會產(chǎn)生較大壓力差，膠塞在較大壓力差的環(huán)境中易發(fā)生形變導致真空泄露，充氮壓塞產(chǎn)生的壓力差較小，膠塞不易發(fā)生形變，與真空壓塞相比，采用充氮壓塞有助于提高瓶塞蓋系統(tǒng)的密封性。

2、溶殘氧檢測原理

空氣中氮氣的體積分數(shù)約為78%，氧氣的體積分數(shù)約為21%。 在藥品研發(fā)過程中常通過檢測藥品頂空氣體和溶解氣體的氧氣含量來推測參比制劑在生產(chǎn)過程中是否填充了惰性氣體（通常為氮氣）。

（1）頂空殘氧

頂空殘氧檢測主要針對的是注射液和注射用無菌粉末，常采用氧化還原反應原理設備和光學原理設備，①氧化還原反應原理:采集藥品內(nèi)包裝的氣體，基于氧氣與某些物質(zhì)發(fā)生化學反應，通過檢測反應物的特性變化來確定氧氣濃度。②光學原理（熒光法）：采集藥品內(nèi)包裝的氣體，基于氧分子與熒光物質(zhì)的相互作用，通過熒光的衰減程度來計算氧氣濃度。

（2）溶解氧

溶解氧檢測主要針對的是注射液，常采用電化學原理設備，將溶解氧電極置于藥液中，基于氧氣與電極表面發(fā)生氧化還原反應，通過測量電極電流或電勢來確定氧濃度。

3、操作方法

（1）頂空殘氧檢測

①穿刺法檢測

檢測探頭直接穿刺進入藥品內(nèi)包裝直接檢測，常用于西林瓶包裝的藥品（穿刺膠塞檢測）。

②水下法檢測

在水下收集藥品包裝內(nèi)的頂空氣體，再進行穿刺檢測，常用于安瓿瓶包裝的藥品。

（2）溶解氧檢測

將溶解氧電極置于藥液中直接檢測。

4、參比制劑分析

（1）注射液

使用溶殘氧檢測儀檢測注射液的頂空殘氧和溶解氧，為仿制藥充氮提供依據(jù)。

（2）注射用無菌粉末

使用頂空殘氧檢測儀檢測注射用無菌粉末的頂空殘氧，為仿制藥充氮提供依據(jù)。

注射用無菌粉末的頂空殘氧檢測結果只能推測出參比制劑是否采用了充氮壓塞，對于生產(chǎn)過程中如配制、過濾及灌裝工序是否采用了充氮措施是不可知的，需要通過采用不同的充氮策略制備樣品，通過與參比制劑的質(zhì)量對比研究，科學合理的選擇充氮策略。

5、仿制藥充氮策略

（1）注射液

①配制工序

配制開始前，配液系統(tǒng)進行氮氣置換控制頂空殘氧；采水后向水中通入氮氣控制水中溶解氧；定容后向藥液通入氮氣控制藥液中溶解氧和頂空殘氧。

②過濾工序

氮氣壓濾。

③灌裝工序

前充氮：灌裝藥液前對包材充氮控制頂空殘氧；后充氮：灌裝藥液后充氮控制頂空殘氧。

（2）注射用無菌粉末

①配制工序

配制開始前，配液系統(tǒng)進行氮氣置換控制頂空殘氧，采水后向水中通入氮氣控制水中溶解氧，定容后向藥液通入氮氣控制藥液中溶解氧和頂空殘氧。

②過濾工序

氮氣壓濾。

③灌裝工序

控制灌裝后中間產(chǎn)品進入凍干機時間，減少藥液與空氣接觸；

④凍干工序

采用低溫進料，保證藥液進入凍干機后快速凍結；凍干過程采用氮氣滲氣；凍干后充氮壓塞。

注：在使用氮氣的同時要避免對人員的傷害，在氮氣使用的環(huán)境安裝氣體報警裝置。

6、總結

本文列舉出了注射劑研發(fā)生產(chǎn)中常用的充氮策略，以注射用無菌粉末為例，一些品種可能采用簡單的凍干后充氮壓塞即可滿足質(zhì)量要求，一些品種可能需要上述充氮策略的綜合運用才能滿足質(zhì)量要求。

科學合理的選擇充氮策略，既要保證自制制劑在質(zhì)量上不低于參比制劑又要與設備性能相匹配，既不要因為設備性能的局限性而降低充氮要求又不要一味的提高充氮要求而浪費能源。

7、參考文獻

1. 申正軍. "藥品的充氮封裝方法.", CN103043311B. 2014.

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3. 吳姝怡, and 梁毅. "在線頂空氧氣檢測儀的最新動態(tài)觀察與探討." 機電信息 32(2011):3.