DHM：一种用于更安全、更高性能药物的硅油涂层表征新方法

摘要

预充式注射器（PFS）因剂量准确、患者使用方便以及降低污染风险等优势，已成为给药蛋白等注射用药物的首选方式。然而，PFS 同时承担着药品储存容器和药品给药装置的双重功能。为确保其正常运行，注射器的内表面通常会涂覆硅油，但这种涂层可能随着时间推移而降解，尤其是在与药品接触时。

一种测量硅油涂层厚度的新方法是采用数字全息显微技术（DHM^®），该技术由瑞士洛桑的 Lyncée Tec SA 公司申请专利。专业的三维干涉仪可用于完整表征注射器的内表面积，并实现对涂层质量的定量测量，例如涂层体积和分布均匀性。

为评估 DHM^® 在硅油涂覆注射器表征中的适用性，Stevanato Group 的 EMEA TEC（意大利 Piombino Dese）将其与传统的硅油称重法进行了比较，共测试了 29 支注射器。

Figure 1_DIgital Holographic Microscope

图 1：数字全息显微镜

结果显示，经数字化处理得到的硅油体积与通过重量测量得到的硅油体积之间具有高度一致性，无论硅油使用量高低，甚至硅油处于交联状态时也是如此。该仪器为硅油层表征开启了一个新时代，有助于制药行业从设计阶段开始验证硅油涂层质量，从而实现更安全、更高性能的药物产品。

材料与方法

未进行过硅油处理的玻璃注射器由 EMEA Technology Excellence Center（意大利 Piombino Dese）提供，并被分成两个组进行硅化处理，即在每支注射器内部喷涂硅油：

• A 组：使用较少量的硅油，并进行等离子体处理以实现交联。
• B 组：使用较多量的硅油，无进一步处理。

注射器的重量在硅化处理前后均通过重力法测量。随后，使用 DHM^® 对相同样品进行测量，以确定内部硅油层的厚度，并根据平均厚度计算出硅油总量。

Figure 2_syringe silicone DHM

图 2：DHM 软件测量的硅油厚度可视化示例

DHM^® 通过记录参考光与样品反射光之间的干涉图（全息图）进行测量。注射器的整个内表面由软件控制的四轴（XYZθ）平台扫描，平台会同步旋转并沿注射器长度移动，从而完成全息图采集。

通过数字化处理，可生成硅油厚度的数字分布图，其分辨率达到干涉级别：在采集的图像中，每个像素都可以对应一个厚度值。在本研究中，每支注射器最终记录的是硅油层的平均厚度值。

为确定注射器内硅油的体积，计算了平均厚度，并应用以下公式：

FIgure 3_Coating Volume Calculation

图 3：基于厚度计算涂层体积

其中：

V = 硅油体积（mm³）

d₁ = 注射器内部直径（mm）

h = 注射器圆柱段长度（mm）

δ = 硅油层厚度（mm，nm × 10⁻⁶）

结果与结论

测量得到的样品硅油体积汇总于图 4 中。总体来看，两种方法的测量范围明显重叠，说明它们之间不存在统计学显著差异。

FIgure 4_Silicone based on method

图 4：根据方法分组的硅油体积测量结果

随后计算了每个样品在两种方法下测量值的差异，并以相对于称重法的百分比表示，详见图 5。一般而言，DHM^® 测得的数值略低，这是预期现象，因为 DHM^® 仅测量注射器内部圆柱区域的硅油。位于注射器肩部（针头附近）的硅油会包含在称重法的结果中，但不会被 DHM^® 测量到。

在评估硅油涂层对活塞滑动阻力或挤出力的影响时，DHM^® 更加准确，因为它直接测量与活塞接触的表面。

Figure 5_percent difference

图 5：相对于称重结果的体积差异百分比

凭借 DHM^® 对内部表面进行数字重建的方式，未来还可以进行更高级的硅油层分析，例如硅油分布情况和均匀性，这些因素会影响注射器、卡式瓶以及给药装置的整体性能和使用寿命。EMEA TEC 将继续探索并比较多种涂层表征方法，以支持开发更安全、性能更高的药物产品。

女作者: Martina Brosadola, Technology Excellence Center Advanced Technologies