中硼硅玻璃(中硼硅玻璃是食品级吗)

包装材料直接接触药品，长期储存药品，直接影响药品的质量和安全。玻璃中的一些成分被接触的药物沉淀，或者玻璃和药物的成分相互迁移，这是注射液药效衰减，药物不能治愈疾病的重要原因之一。

国际标准要求装疫苗的玻璃容器必须是“一种中硼硅玻璃瓶”，这种玻璃瓶国内的产出率为10%。前期在国内获批进入临床阶段的7个新冠肺炎疫苗项目，全部使用德国Schott公司生产的中硼硅医用玻璃，没有一个使用国产医用玻璃。

▲硼硅玻璃基本被海外厂商垄断。

药用玻璃影响着中国各大药企的成本结构，仿制药一致性评价的结果，以及国产药的疗效。

2020年4月，牛津大学医学教授约翰·贝尔表达了他对灌装玻璃瓶的担忧。他提供的数据是全世界只剩下2亿瓶。

在疫苗逐渐被提上日程的7月，张文泓博士在接受采访时表示:装疫苗的玻璃瓶的产量比疫苗的产量更难。全世界的疫苗生产商都在大量抢购疫苗玻璃瓶，仅强生就订购了2.5亿个疫苗瓶作为储备。

医药属于包装材料行业。对于医用玻璃瓶，我们可以从两个维度来理解:一是制造工艺和用途，二是材质类型。

▲医用玻璃的两种分类方法

先说材料。

在医用玻璃领域，有一个非常重要的参数叫做耐水性。指特定条件下单位质量玻璃析出的碱量(一般用消耗的酸的体积或换算成氧化钠的质量来表示)。玻璃析出的碱量越少，抗水性等级越高，对水性药物的影响越小。

这听起来有点抽象。如果一般化，就是说玻璃的抗水性越好，材料性质越稳定，就越不会与瓶中的溶剂发生反应，瓶中的疫苗就越安全可靠。在四种玻璃中，耐水性最好的是一种中硼硅玻璃。

20世纪60年代，中国医药工业经历了一个快速发展的时期。北京玻璃仪器厂率先试制出5.0中性硼硅玻璃管。上世纪80年代，宝鸡药用玻璃从美国康宁公司引进整套生产线。最初的目标是当时最先进的制造技术。

但由于经济原因，只能做中硼硅玻璃的替代品:低硼硅玻璃。这种玻璃的性能基本上是完全收缩版的硼硅酸盐玻璃，热膨胀系数更大，更容易破碎，更容易产生炸裂和玻璃碎片。虽然耐水性可以接受，但在相同条件下，碱析出量是硼硅酸盐玻璃的两倍以上。

▲药用玻璃瓶材质对比

大量的碱沉淀会导致玻璃剥落并与药物发生反应，从而降低药效。这是注射剂药效衰减，药物无法治愈疾病的重要原因之一。这种玻璃瓶只适合存放一些对化学稳定性要求不高的药物，比如一些常见的抗生素粉针剂、口服液等。硼硅玻璃不够好，但也够了。它的出现大大降低了国内药用玻璃企业的成本，促进了整个行业的快速发展。实现了医用玻璃领域的第一波国产替代。然而，这种替代品后来成为中药玻璃领域的致命弱点，中断了中国药用玻璃企业数年的技术突破之源。

说完材料，再来说说工艺。

医用玻璃瓶的生产工艺主要有两个，一个是成型，一个是调节。成型很好理解。通常玻璃液通过模具一步成型，降温后即可包装入库。这种工艺步骤较少，难度相对较低，但制造出来的瓶子一般比受控工艺的瓶壁厚，通常用于制造规格较大的瓶子，如输液瓶。

▲药用玻璃的成型瓶；来源:皮拉马尔玻璃公司

但是过程控制的步骤比较多，难度比较高。它必须经过两个成型步骤:首先，熔融玻璃应被拉成细长管并一次成型；然后再对玻璃管进行再加工、加热、打底、缩颈，最后二次成型，就可以生产出受控的瓶子了。但这种工艺生产的瓶子相对更薄，容量更小，更美观。很多生物制剂的药瓶，包括疫苗，相对倾向于采用这种技术。

但是硼硅酸盐玻璃不仅熔点高，而且在液态下还有一个很重要的性质，就是粘度高。用这种材料，无论是压制还是拉出细长的玻璃管，成型难度都比普通玻璃液高很多。国内药用玻璃龙头企业山东药用玻璃实现了技术突破，拥有完全自主产权。然后中国硼硅模压瓶整体价格下跌。但总体来说，控制瓶的需求明显高于成型瓶。

2020年前，我国医用玻璃瓶年总需求约800亿只，其中成型瓶约150亿只，约占18.8%。普通受控瓶的需求量也在150亿左右，而受控技术制造的安瓿需求量近400亿，两者合计占总需求的68.8%。对瓶子控制的需求是压倒性的。

在控瓶方面，硼硅玻璃的前窑拉管技术基本被海外国家垄断。国内从事药用玻璃包装的企业有近百家，但目前没有一家能够真正实现成本控制合理的高品质硼硅玻璃管的稳定量产。前端炉管拉拔技术集中在少数国外公司手中，如德国肖特、美国康宁、日本电气Niko等。只有前三家公司占有80%的市场份额。

国内很多企业说已经实现了国产硼硅管瓶的量产，但是大部分是进口玻璃管，只需要重新成型就可以了。想做玻璃瓶，一定要买进口玻璃管。

▲炉管拉拔技术；来源:皮拉马尔玻璃公司

药用玻璃瓶，不管是什么规格的，装的是什么药，总是来自德国肖特或者美国康宁。据中国玻璃信息网报道，德国肖特生产的中性硼硅玻璃管价格在27000元/吨左右，国内厂家生产的中性硼硅玻璃价格在15000元/吨左右，低硼硅玻璃管价格在6000 ~ 7000元/吨左右。

根据国内医药玻璃龙头企业山东医药玻璃和郑川股份的产品收入和销售数据，低硼硅玻璃瓶和钠钙玻璃瓶均价不到0.1元。中性硼硅玻璃的价格是低硼硅玻璃和钠钙玻璃的4~5倍甚至更多。与此同时，根据中国工业信息网的数据，中国药用玻璃行业的增长率已降至1%以下。

▲医药玻璃行业市场规模和增长率

数据来源:中国产业信息网、郭进证券研究所

即便如此，中国近百家中小企业的数百种产品在低硼硅和钠钙玻璃的赛道上激烈竞争。2018年数据显示，国内能生产低硼硅玻璃管的企业有45家，生产低硼硅玻璃瓶(注射瓶&口服液瓶)的企业有107家。低硼硅玻璃管和玻璃瓶都不是进口的。美国申请DMF的企业不到10家，都是中国企业。

高端技术掌握在少数上游巨头手中，意味着产业话语权和利润将向上集中。对于那些医药玻璃行业的下游企业来说，基本没有议价能力，剩下的利润空非常少。同时，由于我们只掌握了低端技术，没有足够的技术壁垒，就会面临大量竞争对手的涌入，最终导致过度竞争。

以2018年版《中国基本药物目录》收录的182种基本药物为例，在英国药品注册网站上可以查到其中的131种。这131个药品可以对应共613个注射液产品，其中410个产品采用玻璃包装，而使用I级硼硅玻璃的产品数量为284个，占69个。总数的3%。这只是基本药物中非强制性的部分。包括疫苗在内的各种生物制剂和血液制剂，在美欧等发达国家的规定中都必须使用I类中硼硅玻璃。

中国医药包装协会数据显示，疫情发生前，我国注射剂总剂量约为每年620亿支，其中水针剂总剂量约为每年400亿支，冻干制剂、血液制剂、生物疫苗总剂量约为每年20亿支。但需求方反馈的数据其实显示，我国每年对硼硅玻璃瓶的需求只有10亿左右。按照美国、欧洲等国家的规定，即使是强制使用的品类，也至少应该有近20亿件的需求量，但实际上市场反映的需求量刚刚达到这个数字的一半。

在国内，95%的玻璃包装注射剂仍然采用低硼硅玻璃或钠钙玻璃，而临床上95%的小容量注射剂每支一至两毛钱，价格低的可能只有几毛钱。例如，一瓶维生素B6注射液的投标价格约为0.06元。如果用中性硼硅玻璃封装，光瓶就要0.15元。

▲图片来源:山药玻璃、郑川股份、肖特官网、广发证券发展研究中心。

国产替代是必由之路。

2017年12月，国家美国食品药品监督管理局发布《上市化学仿制药(注射剂)一致性评价技术要求(征求意见稿)》，明确提到“不推荐使用低硼硅玻璃和钠钙玻璃”。虽然没有硬性规定，但是政策的导向已经很明确了。山东医药玻璃股份有限公司、郑川股份有限公司、四星玻璃股份有限公司、旗滨集团等公司随后在资本市场筹集资金进行研发，投资建设硼硅酸盐玻璃生产线。

2019年10月，国家美国食品药品监督管理局发布《化学注射用仿制药质量和疗效一致性评价技术要求(征求意见稿)》，其中的描述改为“注射用包装材料和容器的质量和性能不得低于对照制剂，以确保药品质量与对照制剂一致”

我国医药市场存在大量仿制药，国内原研药比例相对较低。国标与国际标准直接对接是一个软要求。它直接从药企的需求入手，倒逼上游的药用玻璃企业进行技术改造升级。

▲中国药包材监督管理发展史

图片:广发证券研究中心

2015年后，山东制药玻璃、郑川股份、四星玻璃等国内制药玻璃企业也纷纷在资本市场融资，研发硼硅玻璃拉丝工艺。玻璃因为易碎，自然有就近的优势。一旦国产药用玻璃实现了技术突破，可以生产高质量的药用玻璃，再加上成本优势，中国药企从进口转为国产几乎是必然的。