中国国际医疗器械设计与制造技术展览会(Medtec China)2021

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2021年9月1-3日 | 上海世博展览馆2&4号馆

预填充注射器的发展和挑战

2021-01-29

高效、创新的药物需要最先进的输送系统才能与之匹配,所以预填充注射器(Pre-Filled Syringes,PFS)正在逐步发展。

PFS空间是制药业中增长最快的领域之一,到2025年,其价值有望达到97亿美元,部分原因是它们具有更高的患者安全性和较低的制造成本。


但是预填充并不能转化为容易填充。生物药物的增加一直在推动PFS的发展,这带来了特殊的障碍,而且没有一种方法能适应所有情况。

在本文中,我们将描绘PFS的兴起,概述一些常见的挑战,并说明良好的伙伴关系是成功的最好途径。

PFS的繁荣
在生物药物发展趋势的推动下,PFS领域近年来已出现了巨大的增长。

通过快速发展的技术和对疾病基本机制的日益加深和了解,这种新型的给药方式成为可能,这对于长期需求的人们来说无疑是改变生活的选择。

然而,管理这些药物提出了挑战。高水平的肠道降解排除了口服途径,这意味着有些药物必须通过肠胃外给药。

由于多种原因,PFS已经成为比传统的针头和小瓶更合适的方法。例如,它更适合于紧急情况和偏远地区,并且是长期使用中递送许多单克隆抗体药物所需的自我管理的理想选择。

它们还可以通过提供准确的剂量来减少昂贵的给药错误,并有助于提高药物依从性,从而帮助人们避免负面的健康问题以及并发症。至关重要的是,注射高粘度生物产品所需的压力水平使基于小瓶的注射器的使用在新兴的自我管理领域极具挑战性。

简而言之,PFS和生物药品的繁荣是同时发生的,因为两者之间有着内在的联系。

随着许多“第一波”生物产品的专利期限到期,生物仿制药越来越多地进入市场。自2016年以来,已有50多种生物仿制药上市,还有更多正在临床试验中。

此外,基因和细胞疗法的巨大潜力开始发挥作用。临床试验表明,细胞疗法可以彻底改变癌症的治疗方法,而且基因编辑甚至可以逆转由特定基因突变引起的失明。

在2018年,FDA有500项涉及基因治疗产品的积极研究新药应用,在过去10年中,已有上几十亿美元的资金注入了私人基因治疗公司。

此类创新产品将需要尖端的,以患者为中心的管理系统。随着药品准备迈出下一个巨大的飞跃,PFS随时准备交付它们。

PFS是病人主导的设计产物

虽然生物药物和PFS的崛起具有明显的协同作用,但产品与给药系统之间的关系充满了挑战。我们必须记住,PFS并不是万能的容器,选择正确的设计并不是一个简单的过程。

每种复杂的蛋白质或肽都有独特的配方,使用和安全性也会有所不同。这意味着每个单独的产品都需要定制的制造、灭菌、填充和合规程序。

在设计这些过程时,PFS专业人员必须考虑广泛的因素,例如产品的功效,活性药物成分(Active pharmaceutical ingredient,API),特性和安全性以及最终用户的需求和偏好。

在药物开发过程中,制药和生物技术公司越来越多地与他们所服务的人们交谈,以确保产品可行,合适并满足未满足的需求。咨询和患者参与在新型药物输送系统的开发中同样重要。

PFS管理的主要好处之一是它使患者能够在家自行管理药物,而不必出门看医生。这意味着人们必须能够在非医疗环境中安全有效地使用其设备。

一些患者群体,例如患有影响灵活性的慢性疾病的患者,将难以处理某些大小或形状的PFS。还需要根据最终用户的典型特征来调整设备的操作方式。

突破性和创新性的治疗方法对于PFS设计非常要紧,如果患者无法或不愿意使用它,则对结果不会产生任何影响。

PFS的技术挑战

PFS制造提出了几个技术挑战,同样必须逐个产品地加以考虑。

生物产品的高粘度会妨碍清洁,这可能是所有这些中争议最大的问题。通常,当药液从注射器中抽出时,药液会“粘”在填充针的尖端,从而形成痕迹。这不仅导致昂贵的产品浪费,而且使填充量不可靠,并可能导致损害安全性的计量错误。

与所有PFS一样,没有一个完美解决方案。通常不能选择通过加热来降低粘度,因为生物溶液的稳定性通常取决于温度。其他方法也使用填充针运动来破坏表面张力,但是当将超过1000ml的产品填充到聚合物注射器中时,这可能导致静电荷的积累。

先进的解决方案包括使用高速摄像机拍摄针头运动,然后将针头的缩进运动与泵送产品的运动速度对齐。此过程会在最终液位上方执行短暂的暂停,以确保剩余产品从针尖断开。它是有效的,但仍必须适应每种单独的药物。

近年来,在玻璃或塑料注射器之间进行选择已成为热门话题。塑料在生物制品中很常见,其中产品粘度需要PFS,以便在给药过程中保持一致的滑动力。然而,这并不是每种产品的正确解决方案,并且填充聚合物产品设计也不容易。

机器运动的编程不当甚至设备的轻微损坏都可能导致刮擦,尽管通常使用真空塞来解决此问题,但它并不适合所有产品。需要基于经验和专业知识的定制流程,以确保无错误地填充和塞满。

确保产品与药物输送系统具有生物相容性,其成分和材料是另一个对安全至关重要的过程,更不用说法规要求了。可注射产品的配方将决定与注射器组件和包装的一系列潜在的复杂相互作用,所有这些相互作用都可能对制造过程以及最终产品的质量,功效和安全性产生严重影响。

诸如聚合物或玻璃与产品相互作用的可能性,药物的玻璃吸收参数,pH值变化以及潜在的可萃取物和可浸出物等因素都必须在系统设计过程中进行评估。与用户相关的因素,包括患者与PFS之间的接触持续时间,以及患者/输送系统相互作用的性质,也会影响PFS的设计和选择。

应对这种以患者为中心和技术挑战的复杂问题,需要对所涉及的过程,技术和产品有深入的了解,并且只能根据具体情况进行处理。PFS设计分析团队可为我们的客户提供宝贵的资源,在可萃取物和可浸出物(E&L)、容器测试、重金属检测方面提供专业知识,并极大地帮助优化给定产品的容器封闭设计。

与供应商的合作

如上所述,没有一种尺寸适合所有解决方案以将产品匹配到适当的PFS交付系统。每个产品都是独特的,并且需要定制的机械,技术和合规性流程。

克服众多的制造和工艺挑战,并发挥这种有希望的产品/交付系统合作的潜力,需要伙伴关系。

随着平均药物开发途径花费10年并花费上十亿的经费,生物药物市场竞争激烈。几乎没有错误的余地,但是通过在开发过程的早期就结合了药物和药物输送的专业知识,合作伙伴关系可以确保新药安全、有效、易于使用,满足未满足的患者需求,并尽快将其推向市场。

开发人员/CDMO合作伙伴提供了一种灵活的PFS方法,可以适应每种产品及其最终用户的需求。由于各个患者群体对产品本身以及所提供的包装有不同的要求,因此,PFS的设计和开发与产品设计和开发并行发展时,通常最有效。实际上,许多药物开发人员现在早在第一阶段就与他们选择的PFS供应商合作。

结束语

生物药品的兴起在PFS市场的增长中起了重要作用。由于必须从口服给药转向肠胃外给药,他们对最新的创新给药系统产生了需求。

随着越来越多的生物制剂和生物仿制药进入市场,以及下一代基因和细胞疗法的希望得以实现,这一趋势将继续下去。

在开发适合各个患者群体的输送系统的同时,分配高粘度解决方案,最大程度地减少E&L并确保生物相容性,但是,这给制造、合规性、填充和分配带来了独特的挑战。

通过整合药物流程,物质流程和分析等领域的专业知识,CDMO可以简化和优化产品开发。组织内部以及与合作伙伴和客户的紧密工作关系可以加快问题解决速度,并有助于创建定制的解决方案。

至关重要的是,通过与PFS和CDMO合作,药物开发人员可以从其专业知识中受益,并期望较短,更顺畅的开发路径。强有力的合作伙伴关系是确保有效交付未来创新药物,发挥其潜力并最终挽救生命的唯一途径。

文章及图片来源:药时空