本文综述了聚二甲基硅氧烷（PDMS）在注射包装组件的硅化技术，探讨了硅化材料的应用，分析了灭菌方法对PDMS的影响以及清洁技术在去除PDMS中的应用。
1. 引言
聚二甲基硅氧烷（PDMS），俗称硅油，作为注射用包装组件表面处理的首选材料，其应用可追溯至1950年。PDMS的涂层不仅促进了药液的均匀分布，还通过降低表面能，有效防止了药物溶液对容器内壁的浸润，从而确保了药品的均匀性和质量。硅油介绍详见聚二甲基硅氧烷（PDMS）的特性与应用
2. 硅化技术
硅化，一种精细的表面处理技术，通过在洁净且干燥的表面上施以含硅油的溶剂或乳液，创造出一层薄薄的硅油膜。
硅化过程涉及将含有硅油的溶剂或乳液以低浓度均匀涂覆于干净、干燥的表面上，可以通过喷雾、擦拭或浸涂等多种形式实现。随后，涂层通过自然晾干或高温烘烤固化，以增强其在基材上的附着力。硅油的质量控制至关重要，以确保其不会对药物产品造成任何安全性、质量和纯度上的影响。
3.硅油产品介绍
市场上存在三种主要类型的硅产品，包括非反应性硅油、非反应性硅乳液和可固化硅油，它们各具特色，满足不同应用需求
3.1 非反应性硅油
以杜邦TM LiveoTM 360医用液体为代表的非反应性硅油，是一种清澈无色的线性聚合物，具有多种标准粘度选择。其结构由重复的二甲基硅氧基单元组成，以三甲基硅氧基单元封端，确保了产品的纯净度和一致性。
最终液体的粘度直接与链长相关，并由产品在加工/制造过程中三甲基硅氧基单元与二甲基硅氧基单元的比例控制。粘度的差异直接影响产品的润滑性能，聚二甲基硅氧烷（PDMS）液体的平均分子量可以通过进行凝胶渗透色谱（GPC）来测量。
表1 聚二甲基硅氧烷（PDMS）流体粘度与分子量
| PDM流体粘度 (cSt) | 分子量（数均）Mn | Me3SiO [(Me2SiO)x SiMe3 x] |
|---|---|---|
| 20 | 1900 | 23 |
| 100 | 6700 | 80 |
| 350 | 15800 | 185 |
| 1000 | 26400 | 375 |
| 12500 | 63400 | 910 |
聚二甲基硅氧烷液体具有低表面张力，具有斥水的（疏水性），是玻璃、橡胶和塑料的良好润滑剂。
非常薄的PDMS薄膜应用于玻璃和塑料注射器的针筒上，以确保活塞平稳操作，并提供疏水表面以最小化药物的润湿。同样也可以应用于皮下注射针，使得更容易地穿透皮肤。毒理学研究表明，这些材料具有低毒性。
2.2 非反应性硅乳液
是一种用水稀释的、非反应性PDMS流体乳液，含有非离子乳化剂。在室温下，二甲硅油乳液通常视觉上是清洁的、白色的、低粘度液体，可以完全溶于水。然而，可能会发生分离/沉淀，因此，在使用前及必要时应彻底混合。
非反应性PDMS乳液，以其在水稀释系统中的优越输送性能，已成为多种应用中的优选。与非反应性硅油一样，由硅乳液制成的薄膜可以通过“烘烤”处理后的物品来提高耐久性。
2.3 反应性硅分散液
一种氨基官能硅聚合物分散在50%的共溶剂中，由85%的脂肪族烃溶剂和15%的异丙醇（IPA）组成。氨基官能聚合物包含聚合物链末端的少量反应性基团，可以在被处理的表面上交联或“固化“，提供了一种更为持久的润滑解决方案。
其固化过程涉及甲氧基的水解和随后的缩合反应，并且在固化过程中氨基不会被去除，而是交联到聚合物网络中，确保了硅聚合物在极性表面上的牢固附着。
甲氧基的水解反应
这种分散液提供：
- 室温下可固化的涂层
- 具有将涂层吸附到极性表面（金属和某些塑料）的化学官能团
- 优于纯聚二甲基硅氧烷硅油的更坚固的涂层
- 广泛用于皮下注射针润滑的涂层
3. 灭菌方法
硅油的稳定性和低反应性使其能够通过多种灭菌技术进行处理，包括蒸汽高压灭菌、干热、环氧乙烷和辐射灭菌。环氧乙烷灭菌特别适用于一次性皮下注射针和注射器，但需注意适当的排气程序。
蒸汽高压灭菌或干热灭菌也被证明是可接受的灭菌技术。研究发现，如果使用高达2.5 Mrad的剂量，辐射灭菌通常对液体没有影响，但在高剂量辐射（> 2.5 Mrad）下，辐射可能会导致PDMS发生交联，这可能会导致涂层变硬，从而影响其润滑能力。
4. 清洁技术
PDMS的清理是确保药品质量的关键步骤。脂肪族和芳香族溶剂是去除PDMS的有效清洁剂，但考虑到洁净室区域的安全要求，现场清洁（CIP）清洁剂（（例如基于氢氧化钾或磷酸的）提供了一种安全且有效的替代方案，目前在制药厂中广泛用于从设备上清除PDMS。
5. 结论
硅化技术在注射包装组件的润滑处理中扮演着至关重要的角色。通过精心选择硅油类型和应用方法，以及严格的灭菌和清洁程序，可以确保注射包装组件的高效运作，同时保障药品的安全性和质量。随着制药行业对产品质量要求的不断提高，硅化技术的发展和应用将持续受到重视。
参考
- Silicones in Pharmaceutical Applications. Andre Colas, Jason Siang, and Kathy Ulma
- G.H. Hopkins, “Silicone Oil Treatment of Vials”, Publication of the West Company, Phoenixville, PA (1980).
- Charles Riffkin, I Siliconization: As Applied to Containers and Closures; Parenteral Drug Association, February 3, 1967.
