全合一营养液的稳定性问题

四、全合一营养液的稳定性问题

全合一肠外营养液中包括水、葡萄糖、15~20种氨基酸、不同脂肪酸组成的脂肪乳剂、10~12种电解质、9种微量元素和11~12种维生素。有时候为了维持血浆中有效药物浓度,降低输液总量,减少污染,营养液中还加入一些特殊营养素或药物。这些添加物本身、添加顺序以及添加方式均可影响营养液的稳定性和相容性。

稳定性是指各种物质维持在一定浓度范围内不降解,而相容性则是指在一定时间(如包装、运输、储存和输注过程)内物质间无相互作用。一旦溶液的稳定性发生改变,可能会影响其药效,甚至产生严重的毒副作用。临床上,全合一肠外营养液配制过程中出现的与稳定性和相容性有关的并发症是可以预防的,通过良好的药学制度执行和规范的操作流程完全可以避免其发生而达到理想的安全性。

全合一肠外营养液稳定性的特征包括其中的脂肪乳剂、氨基酸、电解质、微量元素、维生素及药物等在混合液中药学性状、理化特性没有变化。具体要求如下。

1.脂肪乳剂颗粒大小和分布无改变(包括脂肪微滴和直径>5μm的脂肪颗粒的变化)。

2.保证有生物活性的微营养素(维生素、微量元素等)的数量和质量。

3.混合液中成分的药理学或毒理学上的性状没有改变(如药物作用、耐受性及过敏等)。

4.所有成分的生物学性状没有改变。

临床上,全合一肠外营养液中重要且容易发生的稳定性问题是脂肪乳剂不稳定,电解质之间、某些氨基酸、维生素和添加药物后的相互反应。这些反应受到储存设备的材质、环境条件(氧、光、温度等)和添加物加入的理化影响。

(一)脂肪乳剂的稳定性

脂肪乳剂由三酰甘油、磷脂、甘油及水组成。磷脂是乳化剂,使三酰甘油能溶解于水中。因同一磷脂分子具有亲水和疏水两极,故能在脂肪颗粒周围形成薄膜,构成机械屏障,使脂肪颗粒之间互相分隔。磷脂使脂肪颗粒表面带负电荷,产生-35 mV的Zeta电位,构成能量屏障,脂肪颗粒之间相互排斥,难以靠近。这两种屏障均可阻止脂肪颗粒的聚集和融合,维持乳剂的稳定。通常情况下,商业化的脂肪乳剂的颗粒平均直径在0.25~0.5μm,接近人体中乳糜微粒的大小。人体肺部微血管的直径大约是5.0μm,如果脂肪乳剂的颗粒聚集成直径>5.0μm的颗粒,就可能增加肺毛细血管的栓塞潜在可能。此外,还可能被内皮系统免疫细胞吞噬,造成氧化应激反应,组织损伤。因此,从质控角度应尽量减少大直径的脂肪颗粒,美国药典要求直径>5.0μm脂肪颗粒应小于0.05%。

脂肪乳剂颗粒周围的能量屏障一旦受到某种因素影响而被削弱,如温度升高、pH降低及加入电解质等多种因素可通过降低脂肪颗粒表面的负电位而减弱其相互之间的排斥力,凝聚的机会就会增加。有研究显示,当脂肪颗粒表面的负电位降至-14 mV时,脂肪颗粒即开始凝聚。

临床上,脂肪乳剂稳定性改变的第一征象是乳油形成,表现为全合一营养袋上部出现白色致密层和下方减弱的致密层。乳油形成时脂肪颗粒大小并无明显改变,轻轻摇动后白色致密层会散开,此营养液仍可继续使用。脂肪乳剂稳定性改变的第二阶段是凝结,产生较大油滴并最终形成游离油滴。游离油滴的机械性和静电性屏障均被破坏,大直径的脂肪滴随着时间的延长更加活跃增加,这一阶段为不可逆,当游离的油滴释放脂质体时,即可发生乳剂颗粒破裂。脂肪乳剂稳定性改变的第三阶段是破乳,这个阶段中大直径的脂肪球数量以对数的形式膨胀,直到脂肪乳剂颗粒破裂,油滴释放。这时,机械性和静电性屏障已经崩溃,游离油滴释放进入混合液中,此阶段不可逆,脂肪乳已经破裂。临床上表现为全合一营养袋上部出现黄色的油层析出,此时的营养液不能继续使用,不能再给患者输注。

脂肪乳剂还存在脂质过氧化风险,有氧气存在时,多不饱和脂肪酸会发生过氧化,产生氧自由基、毒性物质如醛类,导致氧化应激和中毒。空气中的氧可透过大多数AIO袋,微量元素、温度和光照等明显增加氧化,而维生素C及生育酚等则可减少过氧化。临床上,应用透气性较少的多层袋、避光、储存在冰箱中、输注前添加微量元素和应用橘黄色或黄色的输液装置等可减少输液中的氧化物产生。

(二)TNA液的稳定性

虽然使用TNA有许多优点,但长期来人们一直担心,多种营养药剂混合后是否会发生理化性质的改变以致影响其临床应用的安全性和疗效。多年来大量实验和临床研究证明,如按一定规程配制和输注TNA液,则它可安全、有效地被长期、持续应用。现已发现,下列因素会影响TNA的稳定性。

1.pH和葡萄糖液

脂肪乳剂的pH约为8,当TNA液的pH下降时,脂肪颗粒表面磷脂分子的亲水端发生电离改变、负电位下降,以致脂粒之间排斥力减弱。pH降至5.0以下时,脂肪乳剂即丧失其稳定性。当pH降至2.5时,负电位完全消失,脂粒间排斥力为零,能量屏障消失,脂粒渐相靠拢,磷脂膜变薄,机械屏障也解体,最终导致脂粒聚集和融合。葡萄糖液为酸性液体,其pH 3.5~5.5,且随着葡萄糖浓度的增高pH下降,故不能直接与脂肪乳剂混合,否则会因pH的急速下降而破坏脂肪乳剂的稳定性。一般说来,pH<5.0时,脂肪乳剂的稳定性被破坏。

2.氨基酸液

氨基酸分子因其结构特点能接受或释放H+,形成正或负分子,因而具缓冲和调节pH的作用。在较氨基酸等电点高的pH环境中,氨基酸分子带负电荷,反之,带正电荷。在TNA液中,氨基酸分子可吸附在油水界面上,增强了机械屏障,其缓冲作用可减轻低pH的葡萄糖液降低脂肪乳剂稳定性的有害作用。氨基酸量越多,缓冲能力越强,故TNA液中应有较高浓度的氨基酸,通常其容量不要少于葡萄糖液量。精氨酸和组氨酸为带正电荷的氨基酸分子,虽可降低脂粒表面的负电位,但因其在氨基酸液中的浓度均很低,故不致影响脂粒的稳定性。

3.电解质

TNA液中电解质的阳离子达一定浓度时,即可中和脂粒表面的负电荷,减除其相互间的排斥力,促使脂粒凝聚。阳离子的离子价愈高,中和负电荷的能力愈强,愈易促脂粒凝聚。当一价阳离子Na+为100 mmol/L,K+为50 mmol/L时;将导致脂肪乳剂丧失稳定性,二价阳离子Ca2+为1.7 mmol/L,Mg2+为3.4 mmol/L时,可引起立即沉淀。三价阳离子(如Fe3+)的作用较二价阳离子更强。因此,为保持TNA液的稳定性,其配方中电解质的含量应有限制。

4.储存的温度和时间

随着温度升高,脂粒运动增加,其相互碰冲机会增多,易发生凝聚。Deitel等将TNA液在4℃储存28 d后再于室温下放置2 d,发现其稳定性无改变。Klim等置TNA第七章肠外营养支持液于-20℃ 60 d,然后用微波解冻,再在室温下放置24 h后测其中各种成分的含量及脂粒大小,结果均与处理前无明显差异。我们的研究发现,TNA液在室温下36 h内完全稳定,但在室温(22~25℃)下48 h或35℃下12 h后脂粒开始聚集和融合。在4℃下冷藏7d,再于室温下放置48 h,则出现脂肪微粒破坏。因此,配好的TNA液在室温条件下24 h内使用是十分安全的。

5.储液容器

储存TNA液的聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)袋可释出增塑剂DEHP,它对脂肪微粒有破坏作用,其释放量与TNA液的储存温度、时间及其中脂质的含量呈正相关。有研究显示,在室温24 h内,DEHP的释出量极少,不致引起有害作用。如采用乙烯乙酸脂(ethylene vinyl acetate,EVA)储袋,则无DEHP的析出,故对脂肪乳剂的稳定性无影响,由于其价格较高,目前仅能在国内逐步推广应用。

(三)氨基酸的稳定性

复方氨基酸中的抗氧化剂亚硫酸氢盐可引起其中色氨酸的丧失。在一般人工光和日光照射下氨基酸是稳定的,但新生儿特护光疗室中的强烈人工光可引起甘氨酸和亮氨酸降解。维生素B2可加速某些氨基酸的光氧化作用。

(四)微量元素及维生素的稳定性

关于微量元素在AIO中的相容性,目前了解不多。已知的微量元素沉淀是:磷酸铁、半胱氨酸铜或由维生素C将亚硒酸盐还原为不溶性的元素硒。

微量元素制剂在营养液中经高温或冷冻24 h后仍可保持稳定。一些维生素的化学性质不稳定,有些遇到紫外线会降解(如维生素A,维生素B2和维生素K),如维生素B1遇亚硫酸氢盐后分解,随pH升高其分解增加。维生素B2对光化降解敏感,暴露维生素B6于直接阳光下有80%遭破坏,但在间接阳光和荧光照射下仍显示稳定。已知紫外线能迅速破坏维生素A,故阳光能导致其很快降解。为防止维生素A被氧化,可在营养液中加入维生素E 3 mg。有些维生素遇到空气会发生氧化(如维生素降解为草酸,再和钙发生反应形成不稳定的草酸钙)。另有一些维生素可被容器或输液装置吸收(如维生素A)。可引起临床相应的缺乏症状和降解产物的堆积(如草酸)。因此,根据时间相关的降解动力学原理,维生素应在AIO输注前加入以减少不稳定的维生素与肠外营养各成分之间的反应,及其自身降解。脂溶性维生素在制备时应该按照配方制作在脂肪乳中,在全合一配置前添加在脂肪乳剂中,如果需要临时添加应加入含有脂肪乳剂的AIO混合液或脂肪乳剂中输注。

微量元素与多种维生素的混合有潜在的较高的不相容性(如铁和维生素C),由于缺乏特异的稳定性资料,目前不推荐同时加入全合一营养液中。但是,商业化的维生素可安全地事先加入肠外营养液中,或者在肠外营养使用结束后再小容量输入或缓慢推注。