红外光谱液体池法分析药用卤化丁基橡胶塞表面残余硅油含量

颜萍，何开勇，江燕，胡敏

湖北省药品监督检验研究院，湖北省药品质量检测与控制工程技术研究中心，湖北 武汉 430075

卤化丁基橡胶塞具有化学稳定性好、气密性好、吸水性小、耐热耐老化等优点，已被广泛用作生产医药包装用瓶塞［1］。通常，在药品封装加塞时，橡胶塞与传输装置间的摩擦系数越低，橡胶塞从料仓中传送到加塞位时，橡胶塞相互之间或在传送装置上相互悬挂或叠加的概率越小，上机加塞运行也就越顺畅，卤化丁基橡胶塞的表面硅化是减小这一摩擦系数的最有效方法之一。表面硅化的目的是使胶塞表面附着一薄层硅膜，增加胶塞表面的润滑性，减少因摩擦产生的微粒，防止在药品存贮过程中发黏，以达到较好的上机压塞效果［2-3］。

二甲硅油是一种无色无味、不易挥发的油状液体，因具有特殊的憎水性、良好的化学稳定性、优异的电绝缘性和耐高低温等优点，已被广泛用于丁基胶塞生产工艺中的硅化试剂。虽然硅油是一种有效的胶塞表面润滑剂，但被用于药品的封装储存中也存在一些问题：如用橡胶塞密封储存后的药品可能会因硅油的吸附，在稀释时会影响药物的澄清度；输液产品的瓶壁上因残留有硅油导致的“挂珠”现象；在胶塞表面硅化工艺中，由于较难保证胶塞表面硅油的涂布均匀性，易引起硅化效果不理想等。研究表明，在使用过程中若硅化量小，可减少上述问题；若硅化量大又会导致跳塞、不溶性微粒增加，同时也会影响与药品的相容性（如药液的澄清度等）［4-5］。因此，在保证药品质量，降低药品风险的前提下，橡胶塞表面的残余硅油含量应在可控范围内。目前国内药用卤化丁基胶塞标准尚未规定胶塞表面硅烷化硅油的用量限度，也未制定相关的检测方法标准用于胶塞表面残余硅油含量的测定。大多数药用丁基胶塞生产企业对胶塞硅化使用的硅油量标准不一，且没有对硅化后的胶塞进行硅油含量的内控测定。因此，建立丁基胶塞表面残余硅油含量的测定方法对药用胶塞的生产工艺指标、风险评估以及药品质量评价具有重要的指导意义。

目前，二甲硅油的定量测定仪器分析方法有凝胶渗透色谱法、气质联用法、红外光谱法、原子吸收光谱法和核磁共振法等［6-7］。其中，红外光谱液体池法因具有较高的专属性，操作简便、快速等优点，在二甲硅油的定量分析检测中有着独特的优势［8］。本研究拟建立卤化丁基橡胶塞表面残余硅油含量的红外光谱液体池测定方法，并对国内不同生产企业的注射用无菌粉末用卤化丁基橡胶塞表面残余硅油含量进行定量分析，评价胶塞表面残余硅油含量的影响因素，为胶塞配方的一致性和胶塞与药物之间的相容性研究奠定基础。

1 仪器与试药

仪器：美国Thermo Nicolet 公司is50 型傅里叶变换红外光谱仪；样品扫描次数：16；分辨率：4.00 cm-1；波数范围：4 000～650 cm-1；KBr 液体池0.5 mm；OMNIC9操作软件。

试药：二甲硅油350（批号：190131-201501）、二甲硅油500（批号：190132-201501）、二甲硅油1000（批号：190134-201501）均源自中国食品药品检定研究院；无水Na2SO4、乙醚、正己烷、四氯化碳均为国药集团化学试剂有限公司分析纯试剂；38批药用卤化丁基橡胶塞均为2016 年国家评价性抽验项目“注射用无菌粉末用卤化丁基橡胶塞”监督抽验的样品。

2 试验方法

2.1 不同型号硅油的红外光谱表征

目前卤化丁基胶塞使用的二甲硅油型号一般为黏度350、黏度500 和黏度1 000，不同型号和规格的胶塞硅化级别存在一定的差异。为了得到不同型号二甲硅油的红外光谱特征，实验中对二甲硅油350 型、500 型和1 000 型分别进行了薄膜法红外光谱表征，结果如图1 所示。从图1 中得到，三者的红外光谱图的特征吸收峰均一致。并且，相同浓度的三种型号的二甲硅油在1 260 cm-1处测得的吸光度大小基本相同。因此，实验中采用二甲硅油1000型作为对照，对胶塞样品中二甲硅油含量进行定量检测。

图1 二甲硅油350型、500型和1000型的红外光谱图

2.2 红外定量峰的选择

二甲硅油的红外特征吸收峰主要有（800±10）cm-1的Si-C 伸缩振动吸收峰，（1 020±10）cm-1的Si-O反对称伸缩振动吸收峰以及（1 260±10）cm-1的Si-CH3对称变形振动吸收峰。其中（1 260±10）cm-1处的特征峰的峰型尖且强，大多数有机溶剂，如甲苯、正己烷、四氯化碳等在此波数无光谱干扰。因此，在后续试验中选择（1 260±10）cm-1处的特征峰作为定量分析的测定峰。

2.3 光谱采集方法

将待测溶液注入溴化钾液体池（0.5 mm）并使其充满，封好入口和出口端，用擦镜纸擦净外部窗片，置光路中扫描采集光谱。扫描次数16 次，波数范围1 100～1 400cm-1，测定特征波数为1 260 cm-1，狭缝宽度0.5 nm，分辨率4.00 cm-1。

2.4 空白溶剂的选择

为了准确测定卤化丁基胶塞表面的残余硅油含量，空白溶剂均不能在（1 260±10）cm-1特征峰处有吸收峰干扰，实验中发现甲苯性质稳定且对定量峰无干扰。因此，在后续实验中采用甲苯作为方法的空白溶剂，甲苯和二甲硅油1000 的红外光谱图分别见图2 和图3。

图2 甲苯溶剂的红外光谱图

图3 二甲硅油1000的红外光谱图

2.5 提取溶剂考察

为了选择合适的溶剂用于回流提取胶塞表面的残余硅油，实验中考察了乙醚、正己烷和四氯化碳三种溶剂的加标回收率，通过加标回收率大小来确定提取溶剂。具体方法是：取同一批、同一数量的胶塞分别用等体积的乙醚、正己烷和四氯化碳提取，并分别加标10 mg，然后定容至100 mL，进行加标回收率考察，考察结果如表1所示。从表1中的结果可以看出，乙醚和四氯化碳的加标回收率满足实验要求，考虑到乙醚挥发性较强、刺激性较大、操作不安全等因素，实验中选择四氯化碳作为胶塞表面硅油的提取溶剂。

表1 不同提取溶剂的加标回收率（n=3）

2.6 对照品溶液的制备

在适量的甲苯溶剂中加入适量的无水Na2SO4，振摇，离心（4 000 r/min，8 min），取上层清液作为空白溶剂。精密称取1.0 g 二甲硅油1000 型，用空白溶剂稀释至100 mL，摇匀，离心（4 000 r/min，10 min）后，取上清液，即得10 mg/mL 二甲硅油1000 型贮备液。

2.7 供试品溶液的制备

将30 只卤化丁基胶塞置于500 mL 的圆底烧瓶中，加入80 mL 的四氯化碳在60 ℃下回流1 h，冷却至室温，将回流液倾出，加四氯化碳稀释并定容至100 mL，摇匀。精密量取回流溶液10 mL 置玻璃瓶中，挥干溶剂后，加入1 mL 甲苯定容，作为供试品溶液。

2.8 线性关系考察

精密量取适量的对照品贮备液，配置成0.2 mg/mL、0.5 mg/mL、1.0 mg/mL、2.0 mg/mL、3.0 mg/mL、4.0 mg/mL和5.0 mg/mL 的二甲硅油1000 的标准系列溶液，测定标准系列溶液在1 260 cm-1处的吸光度值，以吸光度（A）对浓度（C）作线性回归，得线性方程：A=0.259 6C+0.002 9，r=0.999 9。结果表明，二甲硅油在0.2～5.0 mg/mL 的浓度范围内与吸光度呈良好的线性关系。

2.9 精密度考察

精密量取适量的对照品贮备液，配置成1.0 mg/mL的二甲硅油1000 的标准溶液，测定其在1 260 cm-1处的吸光度值，实验得到测定7 次的RSD 值为0.59%，表明该方法的精密度良好。

2.10 回收率考察

取同一批卤化丁基橡胶塞，按“2.7”项下方法制备3 份供试品溶液。另取9 份相同批号的卤化丁基橡胶塞各30 只置于500 mL 圆底烧瓶中，按低、中、高各3 份分别精密加入2.176 mg、5.440 mg 和10.88 mg 的二甲硅油1000 对照品，并按上述“2.7”项下相同条件回流提取和定容。最后，将定容的甲苯溶液分别用红外液体池法进行硅油含量的测定，实验结果如表2 所示，加标回收率在94.8%～98.0%之间，说明该方法的加标回收结果良好。

表2 加标回收率考察结果

3 样品分析

对规格型号为20 mm 的38 批抽验的卤化丁基橡胶塞按“2.7”项下方法制备供试品溶液，并按“2.3”项下方法进行硅油含量测定，计算出所有企业每个批号胶塞的硅油含量，实验结果如表3 所示。从表3 中可以看出，除企业1 的A3 配方号和企业3的E2 配方号生产的批间产品硅油含量差异较小外，各企业的同一配方号不同生产批号的产品硅油含量均有较大差异。胶塞表面残余硅油的含量与硅油黏度型号、胶塞的配方号无关；而与胶塞生产工艺的硅化级别有一定的关系，并且硅化级别越大，胶塞表面残余的硅油的检测量就越多，也预示着影响药品相容性风险因素的增加。另外，随着胶塞放置时间的延长，硅化在卤化丁基胶塞表面上的硅油会往胶塞内部或包装材料表面有一定量的迁移，也会导致胶塞表面残余的硅油含量有所降低。

表3 38批不同批号不同配方的胶塞表面残余硅油含量

4 讨论

透射红外光谱法的制片方法有KBr 压片法、薄膜法、石蜡糊法、液膜法、液体池法等，其中KBr 压片法、薄膜法、石蜡糊法适用于固体试样，液膜法适用于沸点较高的试样，而液体池法在应用于易挥发性的液体试样的检测时，可有效避免空白溶剂挥发所引起的测定准确度差的缺点。二甲硅油不溶于水，易溶于甲苯、四氯化碳、乙醚等挥发性有机溶剂，其分子结构中的Si-CH3对称变形振动在（1 260±10）cm-1处的红外吸收峰的峰形尖且强，因此，采用红外光谱液体池法在二甲硅油含量的检测方面是一种有效的检测技术。

本研究考察了不同种类的提取溶剂对卤化丁基橡胶塞表面硅油的提取效率和空白溶剂对二甲硅油的红外光谱干扰情况。研究结果得到四氯化碳的加标回收率较好，甲苯溶剂在二甲硅油的红外特征吸收峰1 260 cm-1处无干扰。基于此，建立了红外光谱液体池法用于检测卤化丁基橡胶塞表面残余硅油含量的测定方法，并对不同配方的胶塞表面硅油含量进行了分析。研究结果表明，胶塞表面硅油含量与硅油黏度型号和胶塞的配方号无关，与胶塞的生产工艺的硅化级别有一定的关系。此外，胶塞表面残余硅油量过多也会导致不溶性微粒及药物浊度等影响药物相容性潜在风险因素增加。

本研究所建立的方法具有操作简便、准确性好、检测效率高等优点，可适用于不同规格型号及配方的卤化丁基橡胶塞表面残余硅油含量的检测，为胶塞配方的一致性研究和胶塞与药物之间的相容性研究奠定了基础。