為什么無菌醫(yī)療器械包裝一定需要做加速老化試驗!
包裝作為產(chǎn)品的機械屏障,是無菌醫(yī)療器械無菌性的重要保證。那么,如何確定包裝的無菌完整性、以及包裝材料的物理特性所承受的時間和環(huán)境的影響呢?這不得不提到一個常用試驗方法——加速老化試驗。
醫(yī)療器械廠商如果要開展包裝的加速老化試驗,通常會參考美國材料和試驗協(xié)會的標(biāo)準(zhǔn)——ASTM F1980-16,或者參考國內(nèi)等同轉(zhuǎn)化的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——YY/T 0681.1-2018《無菌醫(yī)療器械包裝試驗方法 加速老化試驗指南》。
參考標(biāo)準(zhǔn)中“加速老化”的定義是:將樣品貯存在某一較高的溫度,以縮短時間來模擬實時老化。而“實時老化”的定義是:將樣品貯存在環(huán)境條件下的老化過程。所以簡單來說,實時老化對應(yīng)的是正常環(huán)境,而加速老化對應(yīng)的是苛刻環(huán)境。
由于材料的物理性能會隨時間降低,材料會隨時間降解,加上貯存和運輸過程中溫度、濕度等因素的影響,無菌屏障系統(tǒng)的完整性可能會喪失。為了證明無菌屏障系統(tǒng)可以在產(chǎn)品有效期限內(nèi)保持無菌狀態(tài),最直接有力的證據(jù)會來源于實時老化試驗。
但考慮到新產(chǎn)品需要盡量在短時間內(nèi)投入市場,實時老化因為耗時長無法滿足這一目的,所以醫(yī)療器械廠商會選擇耗時更短的加速老化試驗,并按照標(biāo)準(zhǔn)要求開展研究,以確保真實地代表實時老化效應(yīng)。這,就是加速老化試驗的真正目的。
1. 理論基礎(chǔ)
加速老化試驗的核心理論是:材料退化過程中的化學(xué)反應(yīng)遵循阿列紐斯(阿倫尼烏斯)反應(yīng)速率函數(shù),均相過程的溫度每增加或降低10℃,其化學(xué)反應(yīng)的速率加倍或減半。
基于該理論,可通過下列公式估計加速老化因子。式中,AAF指加速老化因子,TAA指加速老化溫度,TRT指環(huán)境溫度。Q10指老化因子,一般通過在各種溫度下對材料進(jìn)行試驗來確定該值。通常,取Q10等于2,是計算加速老化因子的通用和保守方法。
獲得AAF估計值后,又可以使用下列公式確定加速老化時間,其中,AAT指加速老化時間,RT指期望或要求的實際時間,AAF指加速老化因子。
2. 影響因素
大家仔細(xì)分析上述兩個公式可以發(fā)現(xiàn),決定加速老化時間的關(guān)鍵因素是加速老化溫度,根據(jù)ASTM F1980-16附錄X1.1,能夠明確無菌屏障系統(tǒng)在選定溫度下的熱老化相當(dāng)于1年的室溫老化的時間。例如,若確定Q10為2,加速老化溫度選用50℃,則加速老化時間為7.5周。特別要注意的是,大多數(shù)醫(yī)用聚合物建議的溫度上限是60℃。
除了加速老化溫度外,相對濕度也是重要影響因素,雖然該因素沒有列入計算公式,但是相對濕度水平的高低會直接影響材料的老化損傷。大家應(yīng)該基于對材料的了解,選擇目標(biāo)溫度下適宜的相對濕度水平,避免材料受損。至于如何確定溫度和相對濕度之間的關(guān)系,大家可參考ASTM F1980-16的附錄X3。
附錄X3中,表3.1是恒定水蒸氣含量下,相對濕度與溫度的關(guān)系。而圖3.1是水蒸氣含量、溫度、相對濕度三者之間的關(guān)系。在考慮了相對濕度對產(chǎn)品材料的損傷性后,大家可以針對一定溫度建立適宜的相對濕度范圍,進(jìn)而調(diào)整試驗條件。
明確了加速老化試驗的相關(guān)概念后,可以按照ASTM F1980-16標(biāo)準(zhǔn)要求,制定加速老化試驗方案,方案具體內(nèi)容可以包括:
-
基于對材料的了解,選擇Q10值,比如選用保守值Q10=2;
-
根據(jù)市場及產(chǎn)品需求,選擇期望的無菌屏障系統(tǒng)貨架壽命,比如2年或3年,包括零時刻;
-
基于對材料的了解,確定試驗條件,包括環(huán)境溫度和加速老化溫度;
-
決定試驗中是否考慮濕度條件,若考慮,可參考附錄X.3建立適合的相對濕度水平;
-
用Q10、TRT、TAA計算加速老化試驗時間;
-
定義無菌屏障系統(tǒng)的材料特性、密封強度和密封完整性試驗、樣本量和接受準(zhǔn)則;
-
同時實施加速老化和實時老化試驗;
-
評價加速老化后無菌屏障系統(tǒng)的相關(guān)性能,如包裝密封強度、包裝完整性等;
-
評價實時老化后無菌屏障系統(tǒng)是否滿足最初設(shè)計要求。
全文至此,主要跟大家梳理了加速老化試驗的參考標(biāo)準(zhǔn)、基本概念、目的、理論基礎(chǔ)、影響因素以及試驗方案。其中很重要的一點是,大家要熟悉加速老化的核心理論,即阿列紐斯公式,而且要理解附錄X3.1中“溫度、相對濕度和水蒸氣含量”三者的關(guān)系,這樣才能從源頭上幫助你制定出真正符合產(chǎn)品包裝特性的加速老化試驗方案。更多詳細(xì)關(guān)于老化試驗的解說請咨詢廣東劍喬試驗設(shè)備有限公司,咨詢熱線:13829135130!