製藥級矽膠軟管的優點和局限性

　　製（zhì）藥級矽膠軟管">製藥級矽膠軟管的長處（chù）和局限性
　　軟管這些年頗受認可，由於它的本錢低（dī）、運用方便，格外適用於一次性運用，能夠下降與確效、就地清潔（CIP）或就（jiù）地滅菌（SIP）和汙水（shuǐ）處理有（yǒu）關（guān）的（de）本錢。挑選適宜的軟管（guǎn）並（bìng）不是一項簡略的任務：供貨商也許不會公開供給其軟管的成分（氟橡膠、聚氨酯、聚氯乙烯、有機矽、聚烯烴等），可是（shì）會供給對其規劃用處的觀念。
　　事實（shí）上，有機矽彈性體的（de）機械強（qiáng）度有限，隻代表了周圍所運（yùn）用的聚合物的一（yī）小有些，但其間一些性質使顯現了其在製藥運用方麵的獨特性。矽膠管有關參數（shù）的具體（tǐ）清單（dān），包含到達或達不到的參數。今日，矽膠管已被廣泛運用於很多操作程（chéng）序以協助（zhù）製藥出產，包含（hán）液體傳輸、蠕動泵送和灌裝操作。
　　有機矽的性質
　　有機矽具有很多有意義的性質，使其（qí）合適運用於各種軟管，其間一些性質列出（chū）如下。有機矽聚合物。有機矽是很多商（shāng）品的商業稱號，但大多數由聚二甲基矽氧烷（PDMS）製（zhì）成（chéng）。這些聚合物的特點是共價鍵強度高（gāo），抗均裂斷鏈（有（yǒu）機矽具有紫外線（UV）穩定（dìng）性；也具有熱穩定性和化學（xué）穩定性，所以簡單（dān）滅菌）。其極（jí）性主鏈（liàn）易發作（zuò）異裂斷鏈，但鏈上的（de）甲基基團（tuán）可供給維護作用。
　　因而，有機矽具（jù）有疏（shū）水性，水在聚二甲基矽氧烷（PDMS）模型外表的接觸角較高，為108°。由於這種疏水（shuǐ）性，在缺少外表活性劑的情況下，有機矽與水介質不發作反響，僅在強（qiáng）堿或強酸的環（huán）境中才會發作反響。由於（yú）PDMS鏈之間的（de）甲基-甲（jiǎ）基（jī）分子（zǐ）間彼此作（zuò）用較小，PDMS表（biǎo）現（xiàn）出十分（fèn）低（dī）的玻璃化（huà）溫度（Tg為146K），這是有機矽（guī）變成彈性體的（de）一項要害性質。 PDMS與烴類“相容”（聚合物在這些非極性溶劑中溶解，而彈性體在這些溶（róng）劑（jì）中吸收並溶脹）。 PDMS對很多低分子量（liàng）物質/非極性物質具有高通透性，例如上述烴類或氣體。這一性質可用於細胞培育（yù）的氧合作（zuò）用（yòng），例（lì）如用於Corning E-Cube培育（yù）係統。
　　有機矽聚合物的構成現已過多方查看。關於此處所評論的運用（yòng），格外是關於雜質（zhì），值得注意的是有機矽聚合物的構成從蒸餾成分開（kāi）端，並不觸（chù）及溶（róng）劑或（huò）重金屬。雜質基本上是較短的直鏈或環狀低聚物，具有（yǒu）必定的揮（huī）發性。這些物質常用作開始低聚物，或在聚合反響（xiǎng）過程中生成。
　　有機矽（guī）彈性體。選用（yòng）交聯反響（固化）簡單將有機（jī）矽聚合物轉化（huà）為立體網狀物或彈性體。關於軟管製造，首選兩種（zhǒng）交（jiāo）聯反響（xiǎng）：一種是以（yǐ）過氧化物致使，用過氧化物發作自由基（jī） R'，致使鏈之間的鍵合；另一種是鉑催化，有機金屬鉑複（fù）合物在將SiH基團參加乙（yǐ）烯基團過程中起催化（huà）作用（yòng）。這種反響的優勢是無副商品（加成反響），隻運用少數催（cuī）化劑（10ppm鉑），無需進行二次固化。

軟（ruǎn）管在擠（jǐ）出成型後包裝供給，通常為50英尺線圈型（xíng），獨（dú）自裝（zhuāng）在雙（shuāng）層密（mì）封（fēng）聚乙烯袋中。值得一提的（de）是，由於矽氧烷具有熱固性，它們不能被再加工好像熱塑性塑料。出於相同的要素，它們不（bú）能熱密封；因而，連接時，矽膠管套在軟管倒鉤接頭上，並用兩根紮帶從相（xiàng）反方向係牢，固定好軟管。共模（mó）壓成型是可行的，有時用於醫療器械範疇。
　　軟管（guǎn）挑選需（xū）求思考幾（jǐ）個重（chóng）要（yào）要素。接下來的章節中將通過對比各種軟管資料的性質以及它們在傳輸泵運轉中的功能（néng）來解決這些疑問。
　　軟管功能
　　這篇（piān）文章扼要概述了製藥出產（chǎn）中現在用於液體傳輸、蠕動泵和灌莊操（cāo）作軟管（尤其是矽膠管）。這篇文章介（jiè）紹了這種矽膠管的長處和局限性（xìng），並評論了需求思考的變量。
　　外觀和機械功能（néng）
　　與一些有機熱塑性（xìng）塑料對比，有機矽的透（tòu）明度最佳描繪為“半透明”。這一成果是由於製造軟管的有機矽彈性體由有（yǒu）機矽聚合物和無定形二氧化矽構成。由於這兩種資料具有不一樣的折射率，並且沒有特（tè）定混合法來使它們般配，因（yīn）而一切矽膠管都是半（bàn）透明的。
　　固化後，有機矽彈性體表現出有（yǒu）意義的機械功能，這（zhè）包含中等硬度和高開裂伸長率，但拉伸強度比聚氨酯（PU）低。與聚四氟乙烯（PTFE）對比，它們具有發粘的外表和較高的（de）摩擦係數，但剛（gāng）性要小得多。
　　由（yóu）於具有疏水性並且是優秀（xiù）的電絕緣體，所以它（tā）們會招引灰塵。它們的工作溫度規模（mó）比聚氯乙（yǐ）烯（PVC）更大。
　　矽膠管也許存在（zài）的各種缺點包含：擠出線或凝膠（也許是在擠出機中過早固化致使）；氣（qì）泡（固化過程中濕氣也許被（bèi）雙輥磨的冷卻輥筒（tǒng）吸收構成水蒸氣，或 H-Si≡與鉑固化商品中的羥基物（wù）質發作副反響構成氫氣）；微粒汙染。
　　斷定這些缺點（diǎn）的限值不是一件簡單的事，但它們應在供貨商的（de）出售規範中得到具體闡明。與軟管（guǎn）擠出用有機矽彈性體有關的 ISO規（guī）範乃至也參閱了一些目視查看。與機械功能有關（guān）的別的疑問觸及占地麵積和轉移。這兒的疑問是運（yùn）用最小的占地（dì）麵積來“辦理”製藥出產中的軟管，一起防止扭結等（děng）疑問。需求（qiú）思考（kǎo）的變量包含曲折半徑（在曲折有些最內外表測得的軟管曲折有些的半（bàn）徑）和曲折力（曲折至規（guī）則半徑所需的應力）。
　　矽膠管有時可通過外部（bù）印刷符號（hào），但（dàn）由於其外表能較低，油墨粘附性不（bú）太好，運用（yòng）常（cháng）用溶劑進行清潔過（guò）程（chéng）中即可簡單擦除。有機矽也可混色。硫（liú）酸鋇常用作白色填料進行基底混（hún）色（sè），或用於（yú）X-射（shè）線不透性醫療器械（xiè）的共擠出條。
　　操作溫度
　　由於低玻璃化（huà）溫度（dù）和高熱穩定性，有機矽的操作溫度規模較廣。有機矽引（yǐn）證的操作溫度規模是（shì）-80~215°C，對任何商用彈性體來說，這個操作規（guī）模都是最廣的。
　　耐化學性格
　　雖然它（tā）們不太也許（xǔ）存在於發酵或灌（guàn）注操（cāo）作等製藥加工過程中，但有（yǒu）兩個要素約束了有機矽的耐化（huà）學性格：某些有機溶劑致使溶脹，以及強堿或強酸致使化學降（jiàng）解。
　　有機矽的溶脹（zhàng）出現在甲苯等烴類非極性（xìng）有機溶劑中。在溶脹時，分量比（bǐ）（w/w）會添加 200%，致使彈性體的機械功能減弱，但鍵（jiàn）實際上並未開裂，而是彈性體被“稀釋”。溶脹取決（jué）於時刻和分子量，由於它受分散的操控。低（dī）分子（zǐ）量（liàng）有機矽的矽膠管溶脹很快，而高分（fèn）子量有機矽則較慢（表2）。
　　另一（yī）方麵，有機矽在富含強堿或強酸的情況下會發作降解，致使矽氧烷鍵的水解並致使的矽氧烷主鏈的解聚。這構成了各種“衡（héng）量”表（表2），由於測驗條（tiáo）件和評定並不老是具有可比性，其間有（yǒu）時會包含彼此（cǐ）對立的信息。此外，組構成分（fèn）也許顯現出比單（dān）一成分更強效。例如，水、酒精和強（qiáng）堿混合物能夠從實驗室玻璃器皿上“洗去”有（yǒu）機矽，而獨自成分則無作用。因而（ér），毫無疑問，有必要逐一評價相容性。
　　純度（dù）和溶出物（wù）
　　藥品檢驗人員現在將軟（ruǎn）管和容器中物質搬遷的疑問分為“分出物”和“溶出物”。前者是指在正常運用條件下搬遷的物（wù）質（zhì），而後者則需求過高的溫度或強效（xiào）溶劑（“最壞（huài）情況”）。溶出物應（yīng）當包含分出物（wù），而這一術（shù）語將在這兒（ér）作進一步評論。
　　在這兩種情況下，用增塑劑製成的軟管估計也許會比無添加劑的軟管發作更多的溶出物。有機矽自身（shēn）不需求增塑劑、穩定劑、紫外線吸收劑或抗氧化劑（jì）。因其出產方（fāng）法的影響，有機矽的重金屬含量很少，通常少於10ppm。鉑複合物用作交聯反響的催化劑，但量很少（10ppm鉑（bó））；一旦（dàn）固化，即便運用了強效溶劑，溶出物中也檢測不出（chū）可量化水平的鉑。關於有機（jī）矽，溶出物大有（yǒu）些由短鏈低（dī）聚物6-(SiMe2O)n-構成，因而其可接受殘留量可通過危險評價斷定。
　　引薦的條件可使溶出物從商品中別（bié）離，並盡也許削減溶脹，由於溶（róng）劑回收率較小，且溶出物墮入溶脹的彈性體網狀物中，這也（yě）許會（huì）影響數據（jù）的解說。
　　在運用的溶劑中，丙酮取（qǔ）得了最高（gāo）濃度的溶出物（分量比約2%），而乙醇、水或其它水（shuǐ）介（jiè）質（zhì）取得（dé）了較低濃度的（de）萃取物（wù）。依據這項研討的目的，丙酮也許是“過度”研討的抱負溶劑。矽膠管樣本結構至關重要（yào），由於（yú）矽膠管樣本厚度越厚，溶出率越低。正如意料的那樣，儲存時或滅菌後（hòu），溶（róng）出物削減。
　　清潔與滅菌
　　軟管以“擠出成型”方法包裝。一篇對與浮遊生物孵化有關的有機矽與別的軟（ruǎn）管的對比的（de）文章（zhāng）提到了運用前清潔（jié）的重要性：有機矽未施加顯（xiǎn）著影響，而別的軟管則下（xià）降了浮（fú）遊植物的成長速度，闡明在某些情況下清潔後影響被消除。一些人在運用前用打針（zhēn）用水（WFI）清潔，隨後在空調房內用緊縮空（kōng）氣幹燥，但供給的細節（jiē）很少。因其穩定（dìng）性，有機矽簡單滅菌。通常滅菌程序包含：
　　運用（yòng）高壓滅菌器（蒸汽）達一個規（guī）範重力蒸汽滅菌周期（30min，15psi，121℃）或（huò）高速蒸汽滅菌周期（15min，30psi，132℃）。注意，有機矽資料比熱塑（sù）性塑料等資料更難（nán）加熱，由於（yú）它（tā）們（men）具有絕熱性（xìng）質，因而（ér）也許需求（qiú）更多的時刻加熱。
　　伽瑪輻射，高達2.5Mrad（25kGy）的劑量不會對機械功能發作負麵影響（更高（gāo）的劑量也許會致使一些改變）。
　　環氧乙烷（ETO），給（gěi）予足夠時刻徹底鏟除殘留環（huán）氧（yǎng）己烷氣體（tǐ）。已研討了不一樣軟管滅菌後環氧乙（yǐ）烷的殘留水平，與聚氯乙烯或（huò）聚酯（zhǐ）-聚氨酯軟管對比，有機矽吸收較少環氧乙烷且能更快開釋。
　　泵操作中的軟管功能（néng）
　　蠕動（dòng）泵送的長處很（hěn）明顯（關閉（bì）係統，無來自泵的空氣或潤滑劑造成外界汙染的危險）。這項技能不隻用於製藥加工，並且還用於心肺轉流（liú）術或（huò）血液透析中體外血液循（xún）環血液泵。這（zhè）些都是（shì）請求最高（gāo）的軟管運用。它們不隻請求耐“化學品”，並且請求在（zài）運用過程中抗（kàng）變（biàn）形（xíng）（如（rú）在軟（ruǎn）管變平常下降流速），以及抗災難性毛病/走（zǒu）漏（上泵（bèng）的運用壽命）。上泵的運（yùn）用（yòng）壽命取決於很多要素，例如泵（bèng）的設置、泵送商品（pǐn），以及軟管資料自身。整（zhěng）體（tǐ）而言，隻思考上泵的運用壽命時，雖然有很（hěn）多對立數據，但某些有機熱塑性塑料的功能好像（xiàng）比有機矽十分好。
　　彈性體的恢複才（cái）能或回彈性十分重要，能夠通過實驗進行測量，例如緊縮形變（通過（guò）永久性緊縮後，還有多少“回憶”保留在彈（dàn）性體中）或遲滯（“低應力（lì）-鬆懈”周期（qī）之間有多少能量被消（xiāo）散）。
　　剝裂是指蠕動泵送過程中但在災難（nán）性毛病（bìng）或走漏前於管壁發作的降解並開釋的（de）顆粒量。剝裂取決於管道組分：已有對氟橡膠的低剝裂性報（bào）道，這個疑問已在血液泵送運用中進行屢次研討（tǎo）。此外，已（yǐ）證實泵的設置是至關重（chóng）要的。閉合力減小時，矽膠管的剝裂（liè）也大大下降。有意義的是，具有較低（dī）遲滯的鉑（bó）固化有機矽彈性體（如上所述）再次表（biǎo）現出比規範等級鉑管十分好的（de）功能（néng）（表3）。
　　小（xiǎo）結
　　現在生物技能有了重大的開展，而（ér）不鏽（xiù）鋼（gāng）反響釜的才能也許會有所缺乏。此外，還有（yǒu）一個更簡略/更迅速的解決方（fāng）案開展趨勢，即從帶有管（guǎn）件的軟管，到帶有軟（ruǎn）管、過（guò）濾器（qì）、適配器（qì）並連接穩當的裝備齊全（quán）的即用型（xíng）“組配設備”。這完成了質料和氣體供給、過濾、取樣或液體運送。配有軟管“組配（pèi）設（shè）備”的一次性塑料現在正在替代一些反響（xiǎng）釜。
　　跟著對資料理化（huà）性質的正（zhèng）確理解，軟管挑選（xuǎn）也請求（qiú）把握：本錢，不隻僅是（shì）取得本錢（qián），也（yě）包含（hán）運用本錢；危險辦理；例如對（duì）所選供貨商請求的質量或操控水平，比（bǐ）方 GMP 或別的規範的規則，對終端用戶（病人）的運用安全性，了解純度和溶（róng）出物特征（zhēng），以及這些與毒理學研討之間的聯絡；總（zǒng）歸，有機矽看起來十分合適上述請求。