小小疫苗瓶“卡脖子”的背后,是国产药用玻璃替代升级之路

材料内参 2023-09-13
2712 字丨阅读本文需 6 分钟

小小药瓶,大大市场。因疫苗瓶质量不达标而暴露出的我国中性硼硅玻璃管供给不足的情况正发生改变。在近2年多的时间里,在国内企业的攻坚和投资布局下,产量爬升,促进了药玻行业转型升级,保障了国民用药安全。

药用玻璃是指专门用于药品包装的玻璃,一般指玻璃瓶罐及器皿。受温度、湿度、空气、光、微生物等影响,药品的稳定性会发生变化,因此需要特殊的药用玻璃作为包装材料。

药用玻璃按玻璃材质,可分为钠钙玻璃和硼硅玻璃。按制造工艺可分为模制瓶、管制瓶、安瓿。化学性能是衡量药用玻璃质量高低的重要标准之一。比如,玻璃的耐水性越好,材料性质越稳定,就越不会和瓶内的溶剂产生化学反应,瓶子里的疫苗药液也就越安全可靠。

01

疫苗瓶为什么要用硼硅玻璃?

在我们的印象中,药瓶子都是玻璃做的,透亮透亮的。高中书本上说,玻璃的制作原料为石灰石、纯碱和石英,在玻璃熔炉中获得钠钙硅酸盐产品-即玻璃。此次的疫苗玻璃瓶事件让小编了解到,原理玻璃瓶中还有这么多的知识。

国际标准要求盛装疫苗玻璃容器,必须为“一类中硼硅玻璃瓶”。

药品的质量离不开与药品直接接触的包装材料。特别是敏感的疫苗,为避免容器与疫苗相互作用,疫苗瓶材料的选用就有很大的学问。

在药用玻璃领域,有一个非常重要的参数,叫做耐水性。指的是在特定条件下单位质量玻璃析出的碱的量(一般用所耗用的酸的体积或换算成氧化纳质量来表示),玻璃析出碱的量越少,耐水性等级越高,对水性药物的影响也就越小。

这听上去有点抽象,如果笼统地概括,就是说玻璃的耐水性越好,材料性质越稳定,就越不会和瓶内的溶剂产生化学反应,瓶子里的疫苗也就越安全可靠。四类玻璃中耐水性最好的,就是一类中硼硅玻璃。碱的析出量高,会造成玻璃脱片并与药物发生反应,降低药效。这是造成注射剂药效衰减、药品不治病的重要原因之一。

研究发现中性硼硅玻璃与目前国内注射剂企业普遍使用的玻璃材料相比有明显优势:一是膨胀系数小,耐极冷极热性强,更适合冻干类产品:二是加工过程中不易炸裂,机械强度高,抗冲击性强;三是化学稳定性好,耐酸耐碱耐水级别高,能保证药品有效期,尤其是水针制剂,减少和避免白点、脱片及可见异物的发生。

疫苗瓶大致分为西林瓶和预灌封两种,前者需要用注射器抽取,后者是由玻璃瓶、药物推杆等组合,可实现直接注射,二者均采用中硼硅玻璃。

02

造不出中硼硅玻璃瓶,但能造出替代品

2020年4月,牛津大学医学教授约翰•贝尔对装药的玻璃瓶表示过一次担忧,那会儿他提供的数据是,现在世界上只剩下2亿个药瓶。

到了疫苗逐渐被提上日程的7月,张文宏医生在一次采访中说:装疫苗的玻璃瓶,产量比疫苗还困难。那会全世界做疫苗的厂商都在大批量抢购疫苗玻璃瓶,仅强生一家公司就订购了2.5亿个疫苗瓶作为储备。聊起这件事的时候,有读者开玩笑:如果有什么东西的产量告急了三个月还没有缓解,那通常是因为中国人造不了。

在疫苗要用的玻璃瓶上,被他说中了。

20世纪60年代,中国的医药行业有过一个高速发展的时期,那会的北京玻璃仪器厂率先试生产过5.0中性硼硅玻璃管,到了80年代,宝鸡药玻又引进过美国康宁的全套生产线。那时的工艺水平究竟如何,现存资料已经很少,但毫无疑问的是,无论是北京玻璃仪器厂,还是宝鸡药玻,他们最初的目标,都是当时最先进的制造工艺。

可那时的中国经济刚刚处于起步阶段,用一个字就可以形容那时大部分中国产业的情况,那就是“穷”。劳动人民的智慧是很实用主义的,高质量与先进技术,需要高成本和高消费能力才能支撑,这些我们都没有。简而言之:造不起。就算造的起,也用不起。

于是中国人造出了中硼硅玻璃的“平替”(平价替代品):低硼硅玻璃。这种玻璃的性能基本就是中硼硅玻璃的全面缩水版,热膨胀系数更大,更容易破碎,也更容易产生炸裂纹与玻璃屑,耐水性虽然尚可,但同等条件下,碱的析出量却比中硼硅玻璃多了一倍还多。

碱的析出量高,会造成玻璃脱片并与药物发生反应,降低药效。这是造成注射剂药效衰减、药品不治病的重要原因之一。这种玻璃瓶只适合储存一些对化学稳定性要求不高的药品,比如说一些普通的抗生素粉针剂和口服液等。

低硼硅玻璃固然不够好,却够用。它的出现大大降低了国内药玻企业的成本,推动了整个行业的迅速发展。在那个年代,我们实现了医药玻璃领域的第一波国产替代。

然而这种替代品,却又在后来成为了中国药用玻璃领域的阿喀琉斯之踵,在数年间断绝了中国药玻企业进行技术突破的源动力。

03

国产替代是解决内卷的必由之路

国内媒体这两年总喜欢说卡脖子,这里也是脖子,那里也是脖子。其实大多数我们造不出来的东西都不是脖子,都只是血管。卡住了不致命,哪怕全给堵上了都能活,但那根血管相连的一大片身体组织,就要坏死。

不信你试试拿一根橡皮筋使劲勒紧自己的手腕,十分钟你就要觉得难受,二十分钟就很痛苦,四十分钟这手可能就不是你的了。你敢把它留在手腕上一天,说不定就得去截肢。

造不出玻璃瓶,固然不会像造不出芯片一样致命,但这种技术落后给产业和从业者们带来痛苦的过程,就是所谓的“内卷”。

内卷这个词被引入到中国,是在上世纪八十年代。最初是美籍华裔教授黄宗智用来描述进入工业革命之前的中国农业社会的。后来美国历史学家彭慕兰写过一本叫《大分流》的书,研究对比了东亚和西欧工业化前后的经济水平,把内卷化的定义引申出了更广泛的含义。但不论怎么引申,其实无外乎两个要素:一是现有产业的技术格局已经比较稳定,市场开始缺乏增量;二是产业因为种种原因,还没办法进入下一次技术/产业升级。

那么解决问题的方法也就呼之欲出:产业升级。

这两年由于国际形势的紧张,一说起“国产替代”,好像就有一点隐含的“对立”意味。但其实这是个误区。历史原因造就了中国许多产业起点很低,在高速发展期只顾得上够快,但却不够好。就像中国的医药玻璃行业,在60年代,市场选择了用低硼硅代替中硼硅,但放在今天,这已经变成了明显的落后产能。

国家也在通过政策引导这个行业的产业升级。2017年12月,国家药监局发布《已上市化学仿制药(注射剂)一致性评价技术要求(征求意见稿)》,明确提及了“不建议使用低硼硅玻璃和钠钙玻璃”。这一次政策虽然没有进行硬性规定,但政策的导向性已经十分明确。山东药玻、正川股份、四星玻璃、旗滨集团等多家公司随后在资本市场募资进行研发和投建中硼硅玻璃生产线。

2019年10月,国家药监局发布《化学药品注射剂仿制药质量和疗效一致性评价技术要求(征求意见稿)》,其中描述变为“注射剂使用的包装材料和容器的质量和性能不得低于参比制剂,以保证药品质量与参比制剂一致”。

中国医药市场有大量的仿制药,国产原研药的占比比较低。国家将标准直接对接到国际标准的方式,是一种软性的要求,直接从药企需求入手,倒逼上游的药玻企业进行技术改造和升级。

这不是国家第一次做出类似的引导,从2015年开始,就有多个政策出台,而在2015年以后,山东药玻、正川股份、四星玻璃等国内药玻企业,也纷纷在资本市场募资研发中硼硅玻璃拉管技术。

玻璃因其易碎性,天然具有就近选择的优势。一旦国产药玻实现了技术突破,能够生产出高质量的药用玻璃,加上成本优势,中国药企从进口转向使用国产几乎是必然的。

国产替代不是一个目的,而是一个结果,一个自然而然的过程,更是中国产业升级和经济转型的一条必经之路。

文章来源: 高中化学,板材加工2025,福布斯

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