为了满足眼药产品日益增长的要求：安全，无菌，安全包装以及货期需求，一些创新的药物包装形式正在开发。眼科药物市场的不断增长产生了无菌眼科药物产品和包装的多样性，相应地无菌灌装线也必须高度复杂和适应各种包装的挑战，解决灌装和生产的问题。眼睛无疑是人体中最敏感和最重要的器官之一，最轻微的刺激会导致其极度不适，从而出现肿胀、感染和过敏，视力也可能受到影响，甚至可能导致永久性损伤和失明。因此眼科药品的无菌包装至关重要，在包装过程中不允许有任何的误差。
眼药水市场分为眼部护理、眼部疾病和其他类别。眼科/眼部护理行业发展迅速；2019年至2026年，预计复合年增长率（CAGR）为5.1%，预计将达到19.5亿美元。
虽然欧洲发展迅速，但北美在全球视力护理市场占据主导地位，亚太地区是一个新兴市场。这种增长在很大程度上是因为老年人市场的增长，不注重护理的话，老年人的视力通常会恶化。更大范围的手术解决方案和对视力丧失预防性护理的更高认识，以及治疗眼部疾病和眼科疾病的新的局部给药药物开发，将极大地增加全球视力护理市场的规模。
历史概况
一些眼部刺激和眼科疾病是用局部给药的药物进行治疗的。然而，在早期生产环境尚未分类的情况下，多年来，眼科行业发生了巨大变化。灌装操作必须在环境受控的洁净室中完成，这些操作现在处于监管审查之下。
很早之前，眼药水的包装由一个玻璃瓶和单独的滴管组成，后来变成塑料容器与一个组合滴头，因为在重新引入滴管的时候，药品存在污染的风险。
与玻璃容器相比，塑料包装可以使得产品污染的风险最小化，无菌溶液的密封性大大增强，并且塑料包装是可压缩的、不易碎的以及比较轻便，带来了很多好处。
塑料包装的材质也有不同的选择，不同的材质具有不同的特点。必须考虑到这些因素，可能会给产品的灌装带来困难。例如，由于聚丙烯容器能够耐受终端灭菌，可以提供更高的屏障保护，但它们是刚性的，难以挤压。另一种可替代品聚乙烯可挤压且柔软，但无法进行终端灭菌，必须进行预灭菌，这意味着对于这些材质的包装，整个灌装过程必须要求完全无菌。聚乙烯还具有渗透性，可以吸收药品中的活性成分和防腐剂，同时能够允许氧气进入，对某些产品造成降解。因此对于每个特定的产品和容器组合，必须进行稳定性研究，在所需的样品功能性和质保期方面进行平衡。
目前，超过70%的眼用药物产品是由多剂量塑料容器封闭系统（CCS）提供的简单解决方案，通常包含一个月或更长时间的药物量。
苯扎氯铵作为一种防腐剂有助于延长产品的寿命，但研究发现其具有一定的副作用，因此为无防腐剂替代品创造了市场。
许多新的，创新的药物包装形式正是因为这一点而被开发出来的，他们定期推出，以满足日益增长的要求安全，无菌，安全包装和交货期的眼科产品的需求。
法规要求
FDA的药物评价和研究中心（CDER）对眼科药物包装成分进行了监管。为了能达到如下目标：
☝ 在使用过程中将污染风险降到最小
☝ 保护药品的质量
☝ 辅助给药和定量
☝ 在患者开封后保持产品的无菌性
相对于固体口服药物剂型的包装，对于产品的安全性和本身的性能来说，眼科药品的包装被认为是更关键，因为其使用周期较长。眼科药品生产的质量保证体系应遵循世界卫生组织良好生产规范（GMP）指南。如药典和国际标准化组织（ISO）等标准所述，药品包装和包装材料的要求只能作为指导方针。包装材料或包装对任何特定要求和条件的适用性只能通过对特定产品的详细稳定性和包装研究来确定。
质量至关重要
眼科药品包装质量对产品的整体质量起着关键性的作用。它必须：
✍ 携带正确的信息和标识
✍ 防止可能影响产品性能的所有不利外部影响，如光照、水分、氧气和温度变化
✍ 防止物理损坏
✍ 防止生物污染
标准的多剂量液体眼科药物产品的CCS由一个药物分配头/滴管组成，3组件的眼药水容器由一个可挤压塑料容器瓶子和盖子构成，密封组件或其他防篡改功能经常也会加入进去。
两件式无防腐剂产品滴眼液包装是最近发展的一种包装形式。这种设计样品中无需添加对患者产生危害的防腐剂，因此也得到了市场的认可。打开盖子后，产品通过0.2μm的过滤器分配挤出；这样可防止细菌进入到样品中。容器侧壁非常柔软，因此在瓶盖封口时需要特殊考虑来支撑瓶颈。
根据包装的产品特点，这两种容器的灌装要求都有独特的挑战，因为产品必须在无菌灌装线内进行灌装。
解决方案
由于眼科药品包装在整个灌装过程中会带来许多挑战，因此用于灌装和封盖的系统必须专门设计以应对这些挑战。
MI-O可以为应对这些挑战提供良好的解决方案。它是由SP i-dositechno专门开发，用于处理非常轻和小的塑料滴眼液容器，有多种形式，包括aero pump的包装、无防腐剂包装和标准的旋盖包装。MI-O可以有效地定位、灌装、放置滴头和添加螺纹盖，所有这些都是在无菌环境中高速进行的。
MI-O设备在线性结构设计中包含多个关键组件，这使得它完全适用于每个眼用产品的具体特点，各种包装形式的滴眼液均可以得到满足，包括aero pump的包装、无防腐剂包装和标准的旋盖包装。
MI-O系统必须解决的第一个主要挑战是，较小的塑料容器重量轻，重心相对较高，因此在灌装过程中很容易摔倒。样品瓶在线性传输的过程中，可能需要使用真空带来保持其处于垂直位置。从灌装的理瓶开始一直到最后的旋盖结束，塑料容器均需要很好的控制
灌装的关键部件
1
理瓶
塑料容器刚开始都是散装的，在灌装之前必须先定向。低速应用（＜100bpm）可以通过使用振动分选碗来处理，MI-O处理量可达≥6000bph如图1 a和b所示。
图1 a & b. MI-O塑料容器振动理瓶机（图片来源于SP Scientific ）
这种解决方案容易消毒，非常适合带层流系统的洁净室应用。仪器所有的元件可以通过RABS系统进行接触和操作。如图2所示，机械理瓶机通常用于更高速度的应用（200bpm）。这种设备通常更大，通过RABS系统进入更具挑战性。理瓶机的机械运动会产生颗粒，通常使用空气射流帮助样品瓶的移动，这可能会造成污染。
图2.用于高速灌装的机械理瓶机，难以清洗（图片来源于SP Scientific ）
通过RABS系统很难接触到设备的所有部件，因此机械的理瓶机很难进行消毒清洁，因此，从GMP的角度来看，这种设计并不理想，但是为了获得更高的输出量，常常被忽视。
2
灌装
对于灌装机来说，关键的要求是必须允许层流的气流最大程度覆盖样品瓶的路径范围，从而符合GMP的标准。机器应为线性设计，方便通过RABS手套进入所有区域进行清洁和消毒。
SP i-Dositecno MI-O灌装和封盖机专门设计用于应对多种灌装挑战，由于眼科产品的特性差异很大，因此必须将这种灵活性内置于灌装机中，以便能够处理多种不同的灌装要求。
可供选择的泵包括蠕动泵，它使用滚轴通过管道挤压液体，尽管它们在小容量时不如容积泵精确，但是其管道为一次性使用的，不需要经过验证的清洁程序。有些客户根据其产品的特征更喜欢蠕动泵，管道可以一次性使用。或者选择两件式陶瓷活塞泵，能够提供更好的灌装精度和在线清洗/在线灭菌（CIP/SIP）功能。样品溶液从储液罐中流出，将特定的体积分配到所需灌装的容器中，通过气缸内的活塞上下移动来完成。活塞的侧面有一个槽，可以看作是一个阀门，从入口旋转到出口，对气缸进行容积置换。这种类型的灌装泵必须在批次之间进行清洁和消毒。
一些眼科产品非常昂贵，必须对灌装的重量进行100%的过程控制，并且为了最大限度地减少产品损失，必须在灌装开始和结束时提供溶液的净重。有些产品是悬浮液，需要连续混合并防止沉淀；仪器内部有相应的子程序，可以在仪器停止的时候保持样品处于移动状态。
为了解决这些问题，可以使用再循环和磁力混合器技术。有些产品很容易氧化，因此需要在灌装前、灌装中和灌装后进行填充氮气，以降低容器顶部空间内的残余氧含量。
3
加滴管头
滴管头有很多尺寸，必须有一个可靠的系统来正确定位它们，这样它们才能通过取放工作站准确地放在瓶子的颈部。根据瓶子和尖端之间的设计公差，最终尖端放置所需的垂直力也可能不同。
有些瓶子的瓶壁非常薄，便于挤压，这样就需要在灌装和加盖的过程中给予适当的支撑，否则在放置滴管的过程中可能会坍塌。例如，用于无防腐剂产品的两件式眼药水包装极易坍塌，在放置滴管部件的时候必须非常小心。如图3所示，SP i-Dositecno MI-O通过使用专门设计的取放系统，可以避免坍塌问题的发生。
图3 2件式眼药水包装容器，用于无防腐剂产品，很容易坍塌（图片来源于SP Scientific ）
4
加盖
跟加入滴管部件类似，圆顶的瓶盖也必须非常准确通过取放工作站放置在准确的位置上，瓶盖通过供料斗送入取放工作站，供料斗通过一个振动料斗按照需求情况给供料斗供料。
振动料斗通过震动将瓶盖移动到一个斜槽上，然后移动到取放工作站，通过真空将瓶盖吸起，然后精确地放在容器的上方，有些瓶子的设计有嵌入式的螺纹，需要取放工作站进行旋转并且进行螺纹啮合，这样可以在最后的扭矩工作站防止螺纹错扣。
5
旋盖
为了确保容器已经完全密封，眼科产品灌装线上的最后一个工位会抓住盖子并旋转螺纹部件。由于塑料螺纹会随着时间的推移而松弛，精确的扭矩是至关重要的，容器在整个保质期内保持完全密封也是至关重要的。
扭矩工作站由伺服驱动，整个工作过程中会按照预先设定的扭矩来运行。一些先进的灌装机，如SP i-dositechno的MI-O，也提供了一个扭矩计系统选项来监控和记录100%的扭矩数据，如图4所示。这是通过使用应变仪直接测量容器的电阻转矩来实现的；然后可以根据检测到的数据和具体的需要重新进行设定扭矩。
图4. 复杂的灌装机（如MI-O）可以提供螺杆扭矩监控系统提供扭矩数据（图片来源于SP Scientific ）
6
结论
随着在治疗眼科疾病方面取得了进展，以及日益老龄化的认可，眼药水的市场呈现迅速增长的趋势。灌装线必须高度复杂，以适应较广范围的需求，因为眼眼药水的应用和规格是多种多样的，必须跟市场的需求保持同步。
早在2005年就已经明确了眼科市场对灵活、先进和可靠的灌装系统的特殊要求，SP i-dositechno的MI-O灌装设备是专门为眼药水产品设计的，可以解决这些技术挑战。为了适应新的药品包装规格的要求，公司也在对灌装设备不断进行改进。SP i-dositechno通过不断创新，完全满足全球对无菌、安全和安全的眼科产品包装和供货期的日益增长的需求。
感谢：本文内容由SP Industries 灌装线投资组合经理John Erdner和SP i-Dositecno国际高级销售总监Alex Armengol提供。
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