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在制药领域，硼硅酸盐玻璃药瓶（PGVs）存在机械脆弱、化学耐久性不足等问题。研究人员开展了等离子体和离子交换处理（P-IET）对 PGVs 性能影响的研究。结果显示 P-IET 能增强机械强度、提高化学耐久性等。该研究为制药包装提供了新方案。
在制药行业，玻璃包装对于药品的储存和运输至关重要。硼硅酸盐玻璃（BSG）凭借其优良的理化性质，在制药包装领域有着广泛应用，比如硼硅酸盐 I 型玻璃，因高耐水解性备受青睐。然而，它也存在诸多问题，像是机械强度差，容易破碎，在化学耐久性方面也有所欠缺，这些问题会影响药品的质量和疗效。而且，在药品包装过程中，精确和一致的给药剂量非常关键，但传统玻璃药瓶在这方面表现不佳，常常出现药物残留，导致剂量不准确，既造成药物浪费，又可能影响患者安全。为了解决这些难题，来自多个国外机构的研究人员开展了相关研究。他们聚焦于等离子体和离子交换处理（P-IET）对 I 型硼硅酸盐玻璃药瓶性能的影响，该研究成果发表在《Applied Surface Science Advances》上。
研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：一是通过 X 射线荧光光谱（XRF）分析玻璃药瓶的化学成分；二是利用扫描电子显微镜（SEM）和能量色散光谱（EDS）观察玻璃药瓶内表面形态和元素分布；三是运用傅里叶变换红外光谱（FTIR）来识别玻璃表面的功能基团和结构变化；四是借助静态接触角（CA）测量和表面自由能（SFE）计算来评估玻璃表面的润湿性和表面能；五是进行机械性能测试，如工程挤压负荷测试、显微硬度测试和全身体积玻璃药瓶挤压测试；六是通过离子浸出测试，使用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定不同 pH 条件下玻璃药瓶中离子的浸出情况 。
研究结果如下：
- 玻璃药瓶内表面形态：通过 SEM 观察发现，P-IET 处理后玻璃药瓶内表面光滑完整，无明显微观裂纹等缺陷。EDS 映射显示，P-IET 处理后钾离子均匀分布，钠钾比发生改变，这增强了表面的机械性能。
- 离子渗透深度：EDS 线扫描分析表明，随着处理温度升高和时间延长，钾离子渗透深度增加，但等离子体处理导致的表面粗糙度使 P-IET 处理的内表面钾离子渗透深度略低于仅进行离子交换处理（IET）的表面。
- 化学分析：EDS 和 XPS 分析显示，P-IET 处理后，玻璃表面钠浓度降低，钾浓度显著增加。XPS 光谱还揭示了玻璃表面化学组成和氧环境的变化，表明 P-IET 优化了玻璃结构，增强了其化学稳定性。
- 功能基团和结构变化：FTIR 光谱显示，不同处理方式使玻璃的结构和化学性质发生显著变化。P-IET 处理后，玻璃表面的羟基化程度增加，亲水性提高，结构也得到优化。
- 表面粗糙度：研究发现，PT 处理会增加表面粗糙度，IET 处理则降低表面粗糙度，P-IET 处理的表面粗糙度介于两者之间，且温度和处理时间对表面粗糙度有显著影响。
- 接触角、表面能和润湿性：接触角测量结果表明，P-IET 处理显著降低了水接触角，提高了表面能和润湿性，且其亲水性可持续数月甚至数年，有利于药物的精确给药和减少残留。
- 机械性能：各项机械性能测试表明，P-IET 处理显著提高了玻璃药瓶的机械强度，虽然其机械性能略低于 IET 处理的玻璃，但能满足制药包装对表面功能和机械耐久性的要求。
- 离子浸出：离子浸出测试显示，P-IET 处理显著降低了钠和钾离子的浸出率，在酸性环境中效果尤为显著，且处理温度和时间对离子浸出有重要影响，这表明 P-IET 处理提高了玻璃的化学耐久性。
研究结论和讨论部分指出，P-IET 处理对 I 型硼硅酸盐玻璃药瓶性能有显著提升。在 500°C 下处理 12 - 24h，并结合短暂的空气 - 氩等离子体预处理，效果最佳。处理后的药瓶机械强度大幅提高，挤压负荷能力翻倍，能有效抵抗破损；亲水性增强，FTIR 光谱显示在约 3350cm-1处有强 OH 峰，水接触角显著降低，表面能增加，有利于精确给药和减少药物浪费；化学耐久性也显著改善，钠和钾离子浸出率大幅降低，确保了药物的长期稳定性和安全性。同时，该处理方式不影响玻璃的透明度和美观完整性，符合工业标准。
P-IET 处理在制药行业具有重要意义。它满足了制药行业对更强大、可靠和安全的药物递送系统的需求，通过精确给药、减少药物浪费和保持产品完整性，保障了患者安全和有效治疗。增强的机械强度降低了破损风险，提高了储存和运输的可靠性；化学稳定性的提升保护了敏感药物配方，延长了保质期并维持了疗效。此外，P-IET 处理具有工业规模实施的优势，可生产出更优质的药瓶，符合可持续发展理念，满足或超越严格的监管要求，在全球制药市场中具有竞争力。尤其适用于包装昂贵且高度敏感的药物，如抗癌药物，为制药包装领域提供了新的标准和解决方案，推动了制药行业的发展 。
