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药品是军队供应保障的重要战略物资,在运输、携行和存储过程中,可能受到高温、高压、潮湿等特殊环境因素的影响。在军队药品质量控制工作中,药品的效期管理尤为重要,直接影响到相关药品的供给时间、调配周期以及质量稳定性。然而,仅以药品外包装上标注的保质期来判定药品效期是不准确的。保质期是指包装完好的药品在适当温度下储存可实现的货架寿命,但在药品的运输、存储过程中,外部环境对其质量的影响具有不可预测性,标注的保质期并不能准确显示药品的实际质量。为了保证温度敏感型军队药品的稳定性,监视其从生产、运输、储存、分发到使用全过程的温度变化十分必要。时间-温度指示器(time-temperature indicator,TTI)可以随时间和温度的增加发生不可逆的显色反应,指示外环境的温度变化情况,将时间和温度要素与温度敏感型药品的稳定性联系起来,对药品的储运温度进行全程监控,保障药品使用的安全性和有效性。
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一些温度敏感型军队药品如疫苗、血清、注射液等,在运输和存储过程中对环境温度有着更加严格的要求。以疫苗类药品为例,其主要成分为灭活病毒、蛋白类或多糖类物质,从疫苗生产企业到疫苗接种现场之间的每一环节,都有可能因温度过高致使疫苗失效。为了保证疫苗在运输、储存过程中的安全,确保接种疫苗的有效性,可在疫苗标签上印刷或粘贴时间-温度指示标签,全程监控其质量稳定性[23]。
2007年,在日内瓦联合会议上,WHO和联合国儿童基金会(UNICEF)推荐所有成员国将时间-温度指示标签最大程度地用于疫苗管理。TTI技术现已得到各国政府大力支持,如印度明确要求政府采购的疫苗必须使用时间-温度指示标签,我国成都生产的乙脑疫苗也使用了时间-温度指示标签[24]。在卫生部和国家食品药品监督管理局印发的《疫苗储存和运输管理规范(2017年版)》中明确要求,对招标的疫苗制品加贴温度控制标签[25]。目前,美国TEMPTIME公司是唯一能符合WHO严格规程标准的时间-温度指示标签生产商,其研制的疫苗热标签 (vaccine vial monitor,VVM)广泛运用于各国疫苗的包装运输中。2010年,WHO发表了白皮书草案,即“对WHO资格预认证候选疫苗的计划适应性评估”,其中VVM被作为资格预认证的关键特性。
VVM是一款典型的聚合性时间-温度指示标签,利用经取代的丁二炔单体固态聚合反应,发生不可逆的颜色变化来指示时间-温度变化,颜色随聚合反应的进行由浅变深。如图1所示,指示器中间的方框是含有热敏性物质的活性部分,未激活前颜色很浅,随时间-温度的变化颜色不可逆的逐渐变深(从左至右),且温度越高颜色变得越快。当方框内颜色与圆环参照颜色一致时到达终点,指示药品至效期,疫苗不可用[26]。该过程可根据阿列纽斯聚合化学反应方程式(arrhenius equation)来实现。
$$ k = {A_0}{e^{ - \left( {\frac{{Ea}}{{RT}}} \right)}} $$ 式中,k: 变化数值;A0: 频率因子;e: 自然常数;Ea: 活化力(J/mol);R: 通用气体常数(8.314 × 10−3 kJ/mol·K);T: 绝对温度(K)
VVM系列包括VVM2、VVM7、VVM14和VVM30共4种类型,后缀数字代表了在37 ℃时指示效期终点所需的最高天数,几乎涵盖了不同热稳定性疫苗,如VVM2适用于热稳定性最敏感的口服脊髓灰质炎病毒活疫苗(OPV)[27],而VVM30则适用于热稳定性最强的乙肝疫苗和破伤风疫苗[28],具体参数详见表1。
表 1 不同温度条件下不同种类VVM的性能参数
种类 性能 到达指示终点所需时间 37 ℃(t/d) 25 ℃(t/d) 5 ℃(t/y) VVM30 高稳定性 30 193 >4 VVM14 中等稳定性 14 90 >3 VVM7 一般稳定性 7 45 >2 VVM2 最小稳定性 2 — 45/73 注:“—”表示未获得。 -
美国DeltaTRAK公司的WarmMark时间温度标签是一种扩散型时间-温度指示标签,用于指示药品所处环境温度是否高于适宜保存温度,并显示出高温存放情况持续的时间。如图2所示,当标签暴露于指示温度以上的环境时,垫片内的红色化学剂开始融化,并沿内管下流;当环境温度低于指示温度时,指示剂停止移动。
WarmMark根据指示温度的不同分为−18、0、5、8、10、20、25、30和37 ℃共9种类型,指示精确度在(标识温度±1)℃内,且温度记录不可逆。每张标签设计有3个显示窗口,用于指示响应暴露时间,具体参数详见表2。
表 2 不同种类WarmMark的性能参数
种类 指示温度 不同窗口变色时间 窗口1 窗口2 窗口3 51034 –18 ℃/0℉ 1 h±5 min (2.5±0.4)h (12±0.75) h 51013 0 ℃/32℉ (2±0.4) h (12±1) h (48±2) h 51014 5 ℃/41℉ (20±5) min (2±0.4) h (8±0.75) h 51022 8 ℃/46℉ (2±0.4) h (12±1) h (48±2) h 51017 10 ℃/50℉ (2±0.4) h (12±1) h (48±2) h 51018 20 ℃/68℉ (2±0.4) h (12±1) h (48±2) h 51035 25 ℃/77℉ (30±5) min (2±0.4) h (8±0.75) h 51020 30 ℃/86℉ (20±5) min (2±0.4) h (8±0.75) h 51021 37 ℃/99℉ (20±5) min (2±0.4) h (8±0.75) h 注:变色时间是指当标签暴露于指示温度2°以上环境时,标签各窗口完全变色所需时间。 WarmMark的可指示温度范围较广,显示的反应时间也更明确,适用于大部分对储运温度有明确要求的药品包装,如需阴凉条件下(不超过20 ℃)储存的注射液等,为不同军队温敏型药品的质量监控提供了更多选择。
Application of TTI in quality control of the military thermo-sensitive drugs
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摘要: 为保证温度敏感型军队药品的安全性和有效性,监控其从生产、运输、储存、分发到使用全过程的温度变化十分必要。通过对各类商业化时间-温度指示器(TTI)原理特性进行剖析,浅谈TTI技术在温敏型军队药品质控工作中的应用,为实现温敏型军队药品的精准保障及质量安全问题的预警溯源提供切实举措。Abstract: To ensure the safety and efficacy of the military thermo-sensitive drugs, it is necessary to monitor the temperature changes through the whole process of production, transportation, storage, distribution and application. The characteristics of various commercial TTI were analyzed. The applications of TTI technology in the quality control for military thermo-sensitive drugs were reviewed in order to provide accurate quality assurance for those drugs.
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表 1 不同温度条件下不同种类VVM的性能参数
种类 性能 到达指示终点所需时间 37 ℃(t/d) 25 ℃(t/d) 5 ℃(t/y) VVM30 高稳定性 30 193 >4 VVM14 中等稳定性 14 90 >3 VVM7 一般稳定性 7 45 >2 VVM2 最小稳定性 2 — 45/73 注:“—”表示未获得。 表 2 不同种类WarmMark的性能参数
种类 指示温度 不同窗口变色时间 窗口1 窗口2 窗口3 51034 –18 ℃/0℉ 1 h±5 min (2.5±0.4)h (12±0.75) h 51013 0 ℃/32℉ (2±0.4) h (12±1) h (48±2) h 51014 5 ℃/41℉ (20±5) min (2±0.4) h (8±0.75) h 51022 8 ℃/46℉ (2±0.4) h (12±1) h (48±2) h 51017 10 ℃/50℉ (2±0.4) h (12±1) h (48±2) h 51018 20 ℃/68℉ (2±0.4) h (12±1) h (48±2) h 51035 25 ℃/77℉ (30±5) min (2±0.4) h (8±0.75) h 51020 30 ℃/86℉ (20±5) min (2±0.4) h (8±0.75) h 51021 37 ℃/99℉ (20±5) min (2±0.4) h (8±0.75) h 注:变色时间是指当标签暴露于指示温度2°以上环境时,标签各窗口完全变色所需时间。 -
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