下列何者可以抑制氧化反應，增加注射劑的安定性？

本題觀念：

本題主要測驗考生對於藥物氧化反應 (Oxidation) 及其安定性 (Stability) 影響因子的理解。氧化反應是注射劑中常見的降解途徑之一，通常屬於自動氧化 (Auto-oxidation) 過程，由自由基連鎖反應所驅動。主要的影響因子包括氧氣濃度、光線、溫度、pH 值以及微量金屬離子（作為催化劑）。

選項分析

• A. 增加儲存溫度 (錯誤)

  • 根據阿瑞尼斯方程式 (Arrhenius equation)，化學反應速率通常隨溫度升高而加快。對於大多數藥物而言，提高溫度會加速氧化反應的進行，導致藥物降解變快，因此會降低注射劑的安定性，而非增加。
  • 一般易氧化的藥物通常建議儲存於低溫或冷藏環境。

• B. 提高注射液的pH值 (錯誤)

  • 藥物的氧化速率與 pH 值高度相關。大多數易受氧化影響的藥物（如酚類、兒茶酚胺類 catecholamines、嗎啡 morphine、維生素 C 等）在鹼性環境 (較高 pH 值) 下更容易失去質子 (deprotonation)，形成富含電子的離子態，這使得它們更容易發生氧化反應。
  • 一般而言，維持在較低的 pH 值（酸性環境）有助於使藥物保持在質子化狀態，從而抑制氧化。因此，單純「提高」pH 值通常會促進氧化，不利於安定性。

• C. 在容器內充填氮氣 (正確)

  • 氧化反應的關鍵反應物是氧氣 (Oxygen)。減少藥品與氧氣的接觸是防止氧化的最直接方法。
  • 在注射劑製程中，常利用惰性氣體（如氮氣 Nitrogen, $N_2$ 或二氧化碳 $CO_2$） 來置換藥液中的溶氧及容器頂部空間 (Headspace) 的空氣。這個過程稱為充氮 (Nitrogen purging/sparging)，能有效降低氧分壓，從而抑制氧化反應，顯著增加製劑的安定性。

• D. 於注射液中加入鐵離子 (錯誤)

  • 微量的重金屬離子（特別是多價金屬如 銅 $Cu^{2+}$、鐵 $Fe^{3+}/Fe^{2+}$）是氧化反應的強效催化劑。它們能引發自由基的生成（例如透過 Fenton reaction），即使在極低濃度下也能大幅加速氧化降解。
  • 為了抑制氧化，配方中通常會加入螯合劑 (Chelating agents)，如 EDTA (Ethylenediaminetetraacetic acid)，用來「抓取」這些金屬離子，使其失去催化活性，而不是加入鐵離子。

答案解析

欲抑制氧化反應以增加安定性，必須移除氧化反應的反應物（氧氣）或移除催化劑（金屬離子、光、熱）。選項 (C) 在容器內充填氮氣 是利用惰性氣體置換氧氣，直接阻斷了氧化反應的來源，是藥劑學中標準且有效的抗氧化手段。

核心知識點

考生應針對 注射劑安定性 (Parenteral Stability) 複習以下重點：

1. 氧化反應 (Oxidation)：

   • 機制：自由基連鎖反應 (Initiation, Propagation, Termination)。
   • 易氧化官能基：Phenolic compounds (如 Morphine, Epinephrine), Catecholamines, Thiols, Double bonds (如 Vitamin A)。
   • 預防措施：
     • 抗氧化劑 (Antioxidants)：
       • 水溶性：Sodium sulfite ($Na_2SO_3$), Sodium bisulfite ($NaHSO_3$), Sodium metabisulfite ($Na_2S_2O_5$), Ascorbic acid。
       • 油溶性：Tocopherol (Vit E), BHA, BHT。
     • 螯合劑 (Chelating agents)：EDTA，用於結合催化性金屬離子 ($Fe^{2+}, Cu^{2+}$)。
     • 物理屏障：充氮氣 ($N_2$)、避光容器 (琥珀色玻璃)。
     • 環境控制：降低溫度、調節最適 pH（通常偏酸）。

2. 水解反應 (Hydrolysis)：

   • 易水解結構：Esters (如 Aspirin, Procaine), Amides (如 Lidocaine, Penicillins), Lactams。
   • 預防措施：除去水分 (粉末針劑、凍乾)、使用緩衝液維持最適 pH、降低介電常數 (Dielectric constant)。

參考資料

1. Effect of Formulation Factors and Oxygen Levels on the Stability of Aqueous Injectable Solution Containing Pemetrexed - 探討氮氣置換 (Nitrogen purging) 與 pH 對注射劑氧化安定性的影響。
2. Stabilization of Medicinal Agents Against Common Reactions like Hydrolysis & Oxidation - 藥物氧化與水解的預防機制總結。
3. Strategies to prevent dopamine oxidation and related cytotoxicity using various antioxidants and nitrogenation - 證實 Nitrogenation (充氮) 能有效防止易氧化藥物 (如 Dopamine) 的降解。