预充注射器（PFS）作为一种便捷的药物包装和输送系统，在生物治疗药物的皮下给药中扮演着重要角色。表面活性剂作为药物配方中的关键成分，对于减少蛋白质吸附、降低蛋白质聚集或颗粒形成具有重要作用。研究评估了不同表面活性剂及蛋白浓度对预充注射器功能的影响。生物治疗药物配方的优化有助于以提高药品与包材的相容性。
引言
随着生物制剂在医药领域的广泛应用，预充注射器作为一种高效的药物输送方式，其功能性和稳定性受到了广泛关注。预充注射器的组件，包括注射器筒、柱塞和针头，均与药物直接接触，因此它们的物理和化学性质对药物的稳定性和注射器的功能至关重要。表面活性剂作为一种常见的药物辅料，其作用机制和对注射器功能的影响值得深入研究。
表面活性剂在药物配方中的作用
表面活性剂在生物药物配方中的主要作用是减少蛋白质在界面的吸附，降低蛋白质聚集或颗粒形成，从而保持药物的稳定性和有效性。常用的非离子表面活性剂包括Poloxamer 188（P188）、Poloxamer 407（P407）、Polysorbate 80（PS80）和Dodecyl-β-d-maltoside（麦芽糖苷），它们通过不同的机制影响药物配方的物理稳定性。
实验方法
研究通过模拟实际使用条件，对含有不同表面活性剂的预充注射器进行了功能性测试。选用了两种模型蛋白药物，蛋白A和蛋白B为单克隆抗体，分别配制在含有Polysorbate 80 (PS80)和Poloxamer 188 (P188)的缓冲液中，然后填充到预充注射器中，并在不同温度下储存，定期检测。测试项目包括功能性测试，突破力和滑动力测量，微流成像测量，偏振光成像（Schlieren）分析，白光干涉测量，表面张力测量。
结果与讨论
实验结果显示，在热应力条件下，含有PS80的配方相比P188配方显示出更大的滑动力增加。此外，P188配方在相同条件下未显示出滑动力的增加。研究还发现，滑动力的增加与表面活性剂的亲水-亲油平衡值（HLB值）和表面张力成反比，即HLB值越低、表面张力越小，滑动力增加越显著。
表面活性剂对滑动力的影响
在研究中观察到含PS80的溶液配方在热应力下，特别是40°C储存条件下，与含P188的溶液配方相比，表现出显著更大的推杆滑动力增加。这种增加在PS80配方中从第二个月开始变得明显，并在第三个月达到6-10N的范围。相比之下，P188配方在整个测试期间滑动力保持在2-4N之间，表明P188在维持注射器功能稳定性方面具有优势。
微观流动成像（MFI）测试结果显示，PS80样品在40°C储存3个月后，比P188样品有显著更多的≥2µm和≥5µm的颗粒。这些颗粒的圆形分数非常高，表明它们大多是硅油颗粒。光干涉测量进一步证实了PS80配方比P188配方更有效地破坏和移除注射器筒中的硅油，导致更多的亚可见硅油颗粒出现在排出的溶液中，并显著增加了滑动力。
蛋白浓度的影响
研究还探讨了蛋白浓度对注射器功能的影响。实验中，蛋白质A和B分别以25、50和100 mg/mL的浓度配制，并观察滑动力的变化。结果显示，对于蛋白质A，随着蛋白浓度的增加，滑动力也随之增加。特别是在40°C条件下，100 mg/mL的PS80配方在3个月后的滑动力显著高于25或50 mg/mL的配方。
然而，对于蛋白质B，即使在相同的PS80配方下，也未观察到蛋白浓度对滑动力有明显影响。这表明蛋白的特定特性，如表面活性，可能影响其与硅油和表面活性剂之间的相互作用。
表面活性剂类型的比较
除了PS80和P188，研究还比较了P407和麦芽糖苷对注射器功能的影响。实验结果表明，麦芽糖苷在40°C下储存3个月后显示出最大的滑动力增加，其次是PS80和P407，而P188没有观察到滑动力的增加。通过光干涉测量发现，P188配方在注射器筒中留下的硅油厚度最大，而PS80、P407和麦芽糖苷配方留下的硅油厚度较小。
结论
研究揭示了表面活性剂类型、蛋白浓度以及它们与硅油相互作用对预充注射器功能性的影响。发现PS80配方在高温下可能导致注射器滑动力的显著增加，而P188配方则显示出更好的稳定性和功能性。此外，蛋白浓度的增加可能会加剧某些蛋白药物的滑动力问题，这可能与蛋白的表面活性有关。在选择表面活性剂时，需要考虑其HLB值和表面张力，因为这些参数与注射器滑动力的增加有强烈的相关性。
对于蛋白质药物的配方开发，选择适当的表面活性剂对于维持注射器的物理稳定性和功能性至关重要。P188由于其较低的滑动力增加趋势，可能更适合用于高浓度蛋白药物的配方。
此外，研究还强调了在药物配方和包装设计中需要对表面活性剂、蛋白浓度和硅油润滑性之间的复杂相互作用进行深入理解。通过这些发现，可以更好地优化预充注射器中生物治疗药物的配方，以提高药品与包材的相容性，提高患者的安全性和治疗的有效性。
参考**
Tingting Wang et.al. Impact of Surfactants on the Functionality of Prefilled Syringes. PDA J Pharm Sci Technol. 2021 Jul-Aug;75(4):317-331.
