Bio-Share | 预灌封注射器在生物制剂上的应用前景广阔
预灌封注射器在生物制剂上的应用前景广阔
#预灌装#预充针#CDMO摘要
预灌封注射器广泛应用于生物制品、生化类产品、抗血栓药、美容产品等高产值产品的包装。更重要的是，随着价值较高的国产新型生物制品和消费类生物制品的崛起，预灌封注射器（尤其是国产预灌封注射器）的渗透率有望持续提高。预灌封注射器因其体积小，便于携带，能够可靠地提供精确的药物剂量、污染风险低等优点，使它们在医药市场的需求急剧增长。特别是，此次新冠病毒疫情的爆发扩大了预灌封注射器的需求。据中金企信统计数据显示，2015-2020年1-9月中国预灌封注射器行业市场规模增长率在2%-11%之间，2018年中国预充式注射器行业市场规模46.14亿元，2019年中国预灌封注射器行业市场规模50.64亿元，同比增长9.8%，预灌封产品市场发展空间巨大。
预灌封注射器的历史
注射药物的想法源于对蛇咬伤的观察，以及威廉·哈维（William Harvey）在1600年初记录的对循环系统的了解。在最初的100年里，克里斯托弗·雷恩（Christopher Wren）等科学家进行了一些实验，用粗糙的仪器和不纯药物和非无菌溶液给狗和人服用止痛药。虽然一些人和动物可能在这一经历中幸存下来，但可以肯定的是，许多人之所以没有幸存下来，是因为缺乏对微生物的了解。然而，严重疼痛的缓解和接种疫苗的知识创造了对该技术更好理解的需要和动力。第二次世界大战产生了对体外药物方便包装的需求，这些药物可以很容易地携带到战场，并提供疼痛所需药物的快速给药。在20世纪80年代之前，预填充注射器被视为相对微不足道的利基产品。Sanofi和Rhone Poulenc-Rorer推出了肝素预充注射器，并使这种输送方法非常成功。
预灌封注射器（Prefilled Syringe）又称预充式注射器或预充针，是近年来发展起来的新型药包材，它不属于医疗器械，而是药品包装系统的组成部分，具有储存药品和普通注射两种作用。全球第1支预灌封注射器于1984年诞生于美国BD公司，此后，逐渐为美国、欧洲市场熟悉并接受。预灌封注射器主要用于疫苗、生物制品、生化类产品、抗血栓药、美容产品等高产值产品的包装，也可用于眼科、耳科、骨科、妇科等手术冲洗。国内的预灌封注射器研究起步较晚，中国的第一支玻璃预灌封注射器2005年诞生于山东威高集团。2019年，全球预灌封注射器市场规模达到了46亿美元，是所有形式的包装容器中增长速度最快的。目前，包括国药集团中国生物所属的武汉生物制品研究所和北京生物制品研究所以及北京科兴生物等生产新型冠状病毒疫苗企业均广泛使用到预灌封注射器，预灌封注射器在疫苗制剂上的应用前景广阔。
预灌封注射器的应用领域与优势
预灌封注射器指的是是现在注射器中灌注进药液，以方便医护人员以及患者随时注入药物的一种“药械合一”的器械。预充式注射器代表产品主要有胰岛素预灌封注射器，随着现代生物医药技术的快速发展，自我给药治疗慢性疾病患者得到普遍应用，当前在抗血栓药、疫苗、血液刺激剂、干扰素、类风湿性关节炎等药物等领域得到普遍应用。预灌封注射器具有如下优势：
在使用过程中残留药液较多，预灌封注射器可以最大限度的减少药液残留，用药剂量更加准确。
02直接注射避免了工作人员在配药过程中对自身造成伤害或造成用药剂量不准确，以及减少药物使用错误几率。
03使用方便，无污染预灌封的药液使用时仅需将针帽取下，直接注射，无交叉污染，空气接触不到药品，做到真正安全注射。
04可以自我给药慢性疾病等患者可以在家进行自行给药。
05便于运输储存预充式注射器易于处理、储存、运输等优点，有效降低成本。
04预灌封注射器的分类和组成
预灌封注射器主要有两种类型，分别为玻璃预充注射器以及聚合物预充注射器，产品主要分为带注射针和不带注射针两类，玻璃产品的规格有0.5~20mL，塑料产品的规格有5~50mL。预灌封注射器一般为组合件，主要由管套、活塞、推杆、锥头和护帽组成，见图1、图2。带注射针的为针头嵌入式，由针管，针头护帽，活塞和推杆组成；不带针的分为锥头式和螺旋头式，锥头式由针管，锥头头护帽，活塞和推杆组成，螺旋头式由针管，螺旋头护帽，螺旋头，活塞和推杆组成。
图1. 预灌封注射器实物图
图2. 预灌封注射器示意图
预灌封注射器注射针一般为不锈钢材料，其余材质全部采用高品质玻璃、塑料和橡胶，确保了产品的安全可靠，另一方面，预灌封注射器省去了药品从包装到针筒的转移，有效减少了因吸附造成的浪费并避免了药品的交叉污染和二次污染。此外，预灌封注射器采用定量加注药液的方式，比医护人员手工灌注更加精确。
05预灌封注射器的技术标准
预灌封注射器各类配件均有单独的标准（如预灌封注射器用硼硅玻璃针管YBB00062012、预灌封注射器用不锈钢注射针YBB10072012、预灌封注射器用氯化丁基橡胶活塞YBB30012012、预灌封注射器用溴化丁基橡胶活塞YBB30022012、预灌封注射器用聚异戊二烯橡胶针头护帽YBB30032012等）。国内执行的标准为YBB00112004-2015，主要技术指标有以下几个：
❶预灌封注射器器身密合性：预灌封注射器器身密合性直接影响其使用适应性能，是各生产企业重点关注的指标之一。
❷预灌封注射器应力值：玻璃预灌封注射器生产过程中要经过退火的过程，预灌封注射器内应力一旦超标，会有不定时的自爆和受到轻微外力诱导即破裂的可能，给使用造成很大的安全隐患。对预灌封注射器内应力进行科学的检测可以帮助企业进行分析和改进产品的内应力指标，有效降低市场风险。
❸预灌封注射器活塞滑动性：活塞滑动性是检测预灌封注射器的一项重要检测指标，因为推动活塞时，活塞和玻璃针管内壁会产生一定的阻力，在实际使用中力值过大会造成注射困难，力值过小会注射过快过猛造成危险。
❹预灌封注射器注射针钢性测试项目：不锈钢针在应用过程中，要求其具备一定的刚性，保证在使用过程中钢针不易弯曲，减小医疗事故发生的可能性。
另外，国际上预灌封注射器还有ISO 11040系列标准，如ISO 11040-4（预灌封注射器用玻璃针管，见表1），ISO 11040-5（预灌封注射器用活塞），ISO 11040-6（预灌封注射器用塑料针管），ISO 11040-7（预灌封注射器组合件的包装系统），ISO 11040-8（预灌封注射器组合件的要求和测试方法）。
表1. 玻璃预填充注射器ISO 11040-4标准尺寸
06预灌封注射器的主要厂家
预灌封注射器配件生产厂家众多生物制品、单抗及血液制品领域迅速发展，预灌封产品市场发展空间巨大，全国预灌封注射器约有3.5亿支的市场空间。根据国家药品监督管理局（CDE）原辅包登记信息公示的数据，预灌封注射器组合件的主要进口厂商有：BD、Gerresheimer Buende GmbH、SCHOTT Schweiz AG、Nipro Pharma Packaging International、株式会社爱尔特、泰尔茂株式会社、大成化工株式会社等。预灌封注射器组合件国内的生产企业主要有：山东威高集团医用高分子制品股份有限公司、山东威高普瑞医药包装有限公司、山东淄博民康药业包装有限公司、山东省药用玻璃股份有限公司、山东永聚医药科技有限公司、宁波正力药品包装有限公司。
美国BD公司是一家全球化的医疗技术公司，也是全球最早生产预灌封注射器的厂家，目前拥有玻璃预灌封注射器和塑料预灌封注射器生产线，以及注射器或针头等系列组件，可提供半成品、成品全系列规格的预灌封注射器。BD为全球预灌封注射器的龙头，约占全球市场份额的70%左右，为预灌封市场的领导者和行业标准的主要制定者之一。多数生物制药公司都与BD公司有项目合作，BD为众多生物技术药物、慢性病治疗药物、疫苗产品等成功提供或定制了预灌封注射器组合方案。2016年BD制药系统预灌封注射器生产线在苏州启动建设。
康日百奥是一家专业的生物药CDMO服务提供商，位于苏州工业园区，致力于为全球合作伙伴提供高效、高质的生物药外包服务解决方案，以帮助客户缩短药物进入临床试验和上市的时间，服务范围包括细胞株构建，工艺开发、分析方法开发和cGMP原液、成品生产。
康日百奥质量体系已通过欧盟质量受权人审计，FDA第三方审计，已取得药品生产许可证。专业的无菌制剂灌装团队拥有10年以上无菌灌装生产经验，康日百奥无菌商业化西林瓶冻干线，无菌预充针、卡式瓶灌装线累计成品灌装产能达到1500万支/年，不仅可以灵活满足合作伙伴对于不同工艺，不同类型制剂产线的灌装量日益增长的需求，同时可以完全实现原液生产和成品分装的紧密结合，使合作伙伴的项目加速交付到市场，减少技术转移时间，降低风险，这种服务的集成提供了生产所需的连续性，可以更快地达到设定的里程碑，满足合作伙伴项目过程中的动态需求。
康日百奥灌装生产线具备可调节的灌装速度，在连续生产时，灌装量执行在线称重控制。拥有可操作限制进入隔离系统(oRABS)的全自动灌装和轧盖生产线（B级背景下的A级环境），以及全自动洗瓶和去热源设备。所有的产品接触面均采用一次性/抛弃型的元件以防止交叉污染。预充针无菌灌装的智能机器人无菌预灌封系统实现了灌装的高精度以及稳定的无菌保障，灌装规格范围:0.2mL至5.0mL，单次批量最大:100,000支，灌装速度:12,000支/h，见图3。
图3. 康日百奥含智能机器人预灌封系统的预充针灌装产线
07总结
预灌封注射器具备减少医护人员配药时的剂量差错、避免取药液时产生的浓度不均情况、提高患者顺应性，保证无菌，且对于运输以及储存而言，预充式注射器易于处理、储存、运输等优点，有效降低成本。由于预充式注射器优点明显，因此在生物医药领域备受青睐，市场需求持续攀升。
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[7] 美国BD公司：https://www.bdbiosciences.com/zh-cn.
[8] 康日百奥：https://www.bioworkshops.com/cn/careers/culture.html.
REVIEW往期回顾
康日百奥再次荣获Top Pharma Outsourcing Solution Providers in APAC大奖
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