医疗器械中有害残留物检验技术付步芳

医疗器械中有害残留物的检验技术,付步芳中国食品药品检定研究院医疗器械检定所 ，010-670955632013-10-08,医疗器械中有害残留物的分类,1 灭菌剂残留 2 溶剂残留 3 其它有害溶出物,灭菌剂主要存在器械表面,在工艺中使用的未完全去除的溶剂，存在于器械表面和内部,是器械本身的组成部分，如各种加工助剂；或高分子材料器械发生降解而产生的单体和其它降解产物,环氧乙烷（EO）残留广谱灭菌剂，应用广泛戊二醛、甲醛、过氧乙酸残留部分动物源产品：生物型心脏瓣膜，生物敷料，带瓣管道,1 灭菌剂残留,环氧乙烷（EO）残留量检验需要注意的几个问题,1 关于EO储备液配制低温快速取样1mL注射器预冷几分钟容量瓶无须预冷，预先加少量水做好个人防护，最好2人配合,环氧乙烷（EO）残留量检验需要注意的几个问题,关于供试液制备样品质量（克）：水（mL）=1:1-1:5如为低密度样品，纯化水无须完全浸没样品样品加热温度：60, 加热时间：40 min,环氧乙烷（EO）残留量检验需要注意的几个问题,关于色谱条件色谱柱：ZB-624，30m0.32mm1.8m；(或其它类似柱）柱温：100，保持5min；进样口温度：120；检测器温度 260载气：氦气（或氮气），99.999%；检测器：FID气流量：氦气：1.0mL/min, 氢气：40ml/min 空气：400ml/min,关于留样供EO测试的样品如需留样，需要在检测时用同样的方式同时制备留样，即尽量截取样品中相同的部分，称量后于顶空瓶中密封，冰箱冷冻保存。比如国家抽验。初测不合格尽快复测。,环氧乙烷（EO）残留量检验需要注意的几个问题,EO残留量测定举例,样品名称组织修补片是一种部分可吸收的人工合成修补材料，由聚丙烯和聚乙交-己内酯组成标准溶液配制容量瓶中预先加适量纯化水，精密称取环氧乙烷标准品0.1172g于该量瓶中，纯化水定容至100ml，浓度为1172g/ml，作为储备液。精密量取储备液1.0ml至100ml容量瓶中，纯化水定容，浓度为11.72g/ml，再将该溶液用纯化水依次稀释，配成浓度分别为11.72, 5.86, 2.93, 1.465, 0.7325g/ml的工作液。分别量取2.0ml于顶空瓶中密封。 供试品准备精密称取样品1.0002克（截成5mm碎块）,置入顶空瓶中，加入2.0ml纯化水，密封，以纯化水作为空白对照。,结果0.73252.01.0002=1.5（g/g）,医疗器械中的溶剂残留是指： 在医疗器械（包括原料）的生产制备过程中使用的，但在工艺过程中未能完全去除的有机溶剂 人用药品注册技术要求国际协调会（ICH）对药品中涉及到的常用的69种有机溶剂按照其对人体和环境的危害程度分为4类，并推荐了每种溶剂的残留限度。各国药典也已逐步接受了ICH的指导原则。中国药典中残留溶剂的控制种类与限度也与ICH一致。,2 溶剂残留,医疗器械中涉及到的溶剂,第一类溶剂（应该避免使用） 苯： 0.0002%四氯化碳： 0.0004%1，2-二氯乙烷： 0.0005%,医疗器械中涉及到的溶剂,第二类溶剂（应该限制使用） 三氯甲烷：0.006% 二氯甲烷：0.06% 环己烷： 0.388% 正己烷： 0.029% DMAC： 0.109% DMF： 0.088% THF: 0.072% 甲醇： 0.3% 甲苯： 0.089% 二甲苯 0.217%,医疗器械中涉及到的溶剂,第三类溶剂（根据产品质量要求限制使用） 限度均为0.5% 丙酮 二甲基亚砜 乙醇 乙酸乙酯 乙酸异丙酯 丁酮,医疗器械中涉及到的溶剂,第四类溶剂（尚无足够毒理学资料）药典中未作限量要求石油醚三氯乙酸,医疗器械中涉及到的溶剂,（药典中未收录的）2-氯乙醇环己酮戊二醛甲醛乙醇胺三乙醇胺 BDDE（1,4丁二醇二缩水甘油醚）DVS（二乙烯基砜）,残留溶剂测定,样品处理方法结合产品的临床使用情况制定合适的方法测定方法可参照中国药典2010版附录P残留溶剂测定法,样品处理方法,极限浸提浸提溶剂：首选水，其次DMF、DMAC、DMSO浸提比例：1：11：10 （g：ml）浸提时间：3045min浸提温度：6085原则：在满足提取效率前提下，不应降低检测灵敏度模拟浸提是仲裁方法,测定方法,干燥失重法热重测定法（TGA）紫外分光光度法（UV)红外分光光度法（IR) 缺乏专属性，灵敏度低气相色谱法液相色谱法质谱法,测定方法,气相色谱法（GC）分离能力强、专属性好，灵敏度高三大核心部件：进样器色谱柱检测器,进样器,进样方法,顶空进样,直接进样,动态顶空进样,静态顶空进样,直接进样法的缺点,检验液中含有的其它成分（包括高沸点组分）也被注入到仪器中，这些物质会污染进样口、色谱柱。在下一次进样前必须使用高柱温把这些高沸点物质从色谱柱中赶出来。,顶空分析原理,基于道尔顿定律、拉乌尔定律和亨利定律。在一定温度下使样品中的待测组分在气、液或气、固2相或气、液、固3相中的分配达到平衡，则待测组分在气相中的浓度与其原始浓度呈比例，取凝聚相上端的气体送入气相色谱仪进行分析，就可算出样品中待测组分的原始浓度。,静态顶空,静态顶空简便、干净、快速不需使用要大量的有机溶剂易于实现仪器自动化是目前各国药典推荐使用的检测残留溶剂的最适合技术在残留溶剂检测中应用最广泛相对于动态顶空，灵敏度稍低,动态顶空（吹扫-捕集）,与静态顶空比，最大的优点是灵敏度高，比静态顶空至少高1000倍不需要等待气体与样品基质之间的平衡适合低浓度或高沸点有机溶剂的分析仪器复杂、样品管难清洗仪器自动化程度低重现性较静态顶空差,色谱柱,毛细管柱已逐步取代分离效率较低的填充柱。EPA,USP和EP残留溶剂分析方法指定色谱柱：DB-624（AT-624、CP-624、VF-624）固定液：6%氰丙基苯基94%二甲基聚硅氧烷.属中等极性色谱柱。极性相似原则,检测器,氢火焰离子化检测器(FID)灵敏度高、线性范围宽、耐用、操作简单、重现性好是残留溶剂分析中应用最广泛的检测器电子捕获检测器(ECD)高选择性：只对含有电负性强的元素的物质有响应，电负性越强，灵敏度越高高灵敏度举例：2-氯乙醇、氯仿质谱检测器(MS)GC/MS是强大的分离和定性工具，分析范围广泛，灵敏度高未知成分的分析,气相色谱条件的选择,待测物质的沸点和极性1.色谱柱的选择色谱柱的选择包括固定相与柱长两方面固定相：相似相容原则，AT-624，DB-5柱长：柱长加长，分离度提高，但分析时间也随之延长，峰宽加大，权衡利弊，30m的毛细柱,2.柱温的选择选择柱温的原则，一般是在使难分离物质对达到要求的分离度条件下，尽可能采用低柱温，这样可以增加固定相的选择性，降低组分在流动相中的纵向扩散，提高柱效，减少固定液的流失、延长柱寿命和降低检测器的本底。通常柱温应低于待测成分沸点10-70。对于多组分样品，需采用程序升温进行分离,3.气化温度的选择气化温度取决于样品的挥发性，沸点范围及进样量等因素。通常气化室的温度应等于或高于沸点，以保证样品能瞬间气化;但不要超过沸点50以上，以防止样品分解。对于一般的气相色谱分析，气化温度比柱温高10-50即可。,应用举例：2-氯乙醇(ECH),产生EO与空气中的氯离子或器械本身释放的氯离子反应生成在CE认证中要求采用EO灭菌的器械都要对ECH进行检验。YY0290.8-2008 人工晶状体 第8部分：基本要求,GB/T16886.7-2008对不同类型器械的ECH残留做了明确规定。,2-氯乙醇检测条件,配药针检验液制备同环氧乙烷色谱条件炉温：100，保持5min；进样口温度：200；色谱柱：AT-624 300.251.4；载气：氦气，99.999%；检测器：ECD检测器温度 210柱流量：1.0mL/min, 电流：1nA样品加热温度：70, 加热时间：30min,应用举例2：环己酮,环己酮沸点155.6，在水中溶解度10.5%（10）在医疗器械中的应用：输液器、体外循环管路等器械的粘合剂。高浓度的环己酮蒸气有麻醉性，对中枢神经系统有抑制作用。对皮肤和粘膜有刺激作用，还会损害血管，引起心肌，肺，肝，脾，肾及脑病变,供试溶液制备：取一套体外循环管路、一只烧瓶（内装250ml纯化水）组成封闭的循环管路，与体液接触的管路中另外充满水，回流的水共175+250=425ml，在37条件下，置蠕动泵上以200ml/min的流速提取4小时后得到提取液。色谱条件：色谱柱：RTX-5, 300.250.25炉温：120，保持6min进样口温度：200检测器：FID，检测器温度 250载气：氦气，99.999%气流量：1.2mL/min氢气：40ml/min 空气：400ml/min样品加热温度：60, 传输线温度80；加热时间：30 min,环己酮检测条件,样品的读数为16.363g/mL，16.363425=6954(g/套) 7 (mg/套),应用举例3：DVS（二乙烯基砜）,二乙烯基砜是交联透明质酸钠凝胶常用的交联剂之一，“整形用交联透明质酸钠凝胶”行业标准（报批稿）对交联剂残留量做出了明确要求。DVS的分子式C4H6O2S，沸点 234.3 实验条件气相：岛津GC2010 或类似仪器色谱条件：色谱柱：RTX-5，30m0.25m0.25mm, 或类似色谱柱；载气：氦气或氮气，99.999%；检测器：FID, 柱流量：1.0mL/min炉温： 80，保持3分钟；以16/分钟升到290，保持3分钟。进样口温度：150；检测器温度 300，进样量1l，分流比5:1,DVS标准曲线,表1 标准液浓度及对应的峰面积,样品处理,精密称取交联HA样品2g，加入2倍体积（g：ml）无水乙醇（4.0ml），经充分漩涡振荡，至出现白色沉淀。静置，取上清液过滤，即得检验液，按上述色谱条件进样测试。,3 其它有害溶出物,DEHP等邻苯二甲酸酯类增塑剂检测硅凝胶填充人工乳房、硅油中的小分子检测聚乳酸材料中乙交酯丙交酯单体残留检测胶原蛋白产品中杂蛋白的检测,DEHP等邻苯二甲酸酯类增塑剂检测,邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯（di(2-ethylhexyl) phthalate，DEHP）是一种增塑性能优良的增塑剂，在聚氯乙烯（polyvinyl chloride，PVC）塑料中应用极为广泛，其用量约占树脂总量的30%50%。DEHP跟PVC树脂只是机械混合，而不是通过共价键与PVC大分子连接，在使用过程中，DEHP容易迁移到制品表面，通过血液或药液进入人体，从而对人体造成危害。,DEHP限量要求,safety assessment of di(2-ethylhexyl)phthalate (DEHP) released from PVC medical devices. FDA report (2001) September 600ug/kg/天（非肠道摄入）GB 14232.1-2004：醇溶出物15mg/100mlGB15593-1995: MF醇溶出物10mg/100mlEN 14372； 邻苯二甲酸酯总量 0.1%,可参考的方法标准,1) 聚氯乙烯医疗器械中邻苯二甲酸二（2-乙基已基）酯（DEHP）溶出量测定 第1 部分：基本方法。YY XXXX-XXXX，国家食品药品监督管理局GB 14232.1-2004 人体血液及血液成分袋式塑料容器第1部分：传统型血袋 EN 14372：2004 Child use and care articles - Cutlery and feeding utensils -Safety requirements and testsSN/T1779-2006 塑料血袋中邻苯二甲酸酯类增塑剂的测定 气相色谱串联质谱法,哪些产品需要检测DEHP&处理方法,与药液接触的产品输液器输注泵静脉营养输液袋肠内营养管路与血液接触的产品体外循环管路透析管路血浆置换管路,样品处理方法,极限浸提SN/T1779-2006和EN 14372：2004将样品截成5mm小块，正己烷（或氯仿等有机溶剂）超声或索氏提取模拟浸提与药液接触的产品用有代表性药液提取与血液接触的产品用血液提取,举例1：DEHP测定-与药液接触的产品,样品名称：一次性使用输液器样品处理(模拟浸提) ：头孢曲松钠据注射用头孢曲松钠使用说明书，按一次输注2克计算，先用19.2ml 5%葡萄糖注射液溶解2g用头孢曲松钠，再用5%葡萄糖注射液300ml稀释。将上述配制好的药液以大约80滴/分钟的速度从输液器内依次滴出，收集全部滴出液。取滴出液4.0ml，用正己烷2.0ml进行萃取，反复振荡3分钟后静置分层，取上清液用0.45m滤膜过滤后进气质联用仪测试。参麦注射液根据参麦注射液使用说明书，,取较大剂量80ml，用5%葡萄糖注射液300ml稀释。将上述配制好的药液以大约80滴/分钟的速度从输液器内依次滴出，收集全部滴出液。取滴出液2.0ml，用正己烷10.0ml进行萃取，反复振荡3分钟后静置分层，取上清液用0.45m滤膜过滤后进气质联用仪测试。,标准溶液制备精密称取DEHP对照品0.0390克于25ml玻璃量瓶中，正己烷定容，浓度为1560g/mL ，作为储备液。再将该溶液依次稀释，配成DEHP的浓度分别为45.8g/mL，22.9g/mL，11.45g/mL，2.29g/mL，1.145g/mL的系列标准溶液。色谱与质谱条件：色谱柱：RTX-5ms, 300.250.25，进样口：260；接口温度：280， 炉温：150，保持2min，以20/min升至280，保持8min。离子源温度230载气：氦气，99.999，柱流量：1.2ml/min；进样量1ul，离子源：EI，电离能量70eV，测定方式：SIM，m/z：149，167,279,57，溶剂切除时间： 4.5min,测定结果,举例2：DEHP测定-与血液接触的产品,样品名称：一次性使用治疗性血浆置换用管路 样品处理(模拟浸提) ：根据产品的临床使用条件，取1套一次性使用治疗性血浆置换用管路(总内表面积为1195.85cm2)，截取其中内径为0.3cm的管路438cm，内表面积为438 cm3.140.3 cm =413cm2，取抗凝人全血60ml充满管路后封闭循环系统，置于37恒温水浴中，通过蠕动泵，使抗凝全血以50ml/min的流速循环60min，取提取后的抗凝全血5ml加入5ml正己烷振摇3 min，然后以1500r/min离心10min，取上清液用0.45m 滤膜过滤后进气质联用仪测试。抗凝人全血不经过循环提取，同法制备空白对照液。标准溶液制备、色谱与质谱条件同例1,举例3：DEHP等6种增塑剂测定-EN 14372,样品名称：输血（液）器具用软聚氯乙烯塑料 DBP（邻苯二甲酸二丁酯）BBP（邻苯二甲酸丁苄酯）DEHP（邻苯二甲酸(2-乙基)己酯）DINP（邻苯二甲酸二壬酯）DNOP（邻苯二甲酸二正辛酯）DIDP（邻苯二甲酸二癸酯）,样品处理方法(极限浸提)精密称取输液器样品2g左右，剪成0.5cm左右的小段，1055恒重。取该样品置于索氏提取器的提取管中，在250ml蒸馏烧瓶中加入大约150ml乙醚，使乙醚每小时循环6-8次，循环6小时后，转移至旋转蒸发仪中蒸干乙醚，在1055恒重，计算提取物质量。恒重后的提取物用5ml正己烷溶解（密封振摇），然后用正己烷定容至10ml，作为检验液。同法做空白。标准溶液配制DBP、BBP、DEHP、DNOP 4种配成混标，浓度1-30 g/mLDINP、DIDP单标浓度 30g/mL,column 30 meters, 0,25 mm I.D. & 0,15 m film thickness, 50 % dimethyl-50 % diphenylpolysiloxane,e.g. DB-17HT.Carrier gas: Helium.Flow rate: 0,8 ml/min.Injector temperature: 290 C.Injection volume: 2 l.Injection typ: splitless.Transfer line temperature: 280 C.MSD mode: Electron impact.Temperature programme: 40 C for 4 min.From 40 C to 300 C at 10 C/min.Isothermal 4,00 min.Total run time is 34 min.,Typical quantitation ions for phthalate plasticisersDibutyl phthalate (DBP) 149 223 278Butyl benzyl phthalate (BBP) 149 206 238Bis-(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) 149 167 279Di-n-octyl phthalate (DNOP) 149 279 261Di-isononyl phthalate (DINP) 149 293 127 167Di-isodecyl phthalate (DIDP) 149 307 167 141,举例4：DEHP测定-参照SN/T1779-2006,样品名称：一次性肠内营养供应管路样品处理(极限浸提) ：取样品一套，称重，然后剪取部分样品，精密称重1g左右，置入具塞瓶中，加入5ml正己烷，超声提取20min，过滤，取液体部分适当稀释后作为检验液进样测试。色谱与质谱条件：色谱柱：RTX-5ms, 300.250.25，进样口：260；接口温度：280， 炉温：150，保持2min，以20/min升至280，保持8min。离子源温度230载气：氦气，99.999，柱流量：1.2ml/min；进样量1ul，离子源：EI，电离能量70eV，测定方式：SIM，m/z：149，167,279,57，溶剂切除时间： 4.5min标准溶液制备、色谱与质谱条件同例1,硅凝胶填充人工乳房中小分子检测,硅凝胶填充人工乳房中的小分子物质主要是环状硅氧烷类，如：D3（六甲基环三硅氧烷）D4（八甲基环四硅氧烷）D5（十甲基环五硅氧烷）D6（十二甲基环六硅氧烷）其中以D4（八甲基环四硅氧烷）和D5（十甲基环五硅氧烷）最多,检测方法,样品溶液制备精密称取壳体材料1克左右，剪成1cm2小块，按1克样品加5ml丙酮的比例加入丙酮，超声30分钟，0.45m有机滤膜过滤后进GC-MS测试。标准溶液配制精密称取D4、D5各0.05g左右，用丙酮定容至50ml，浓度为1000g/ml左右。再将该溶液用丙酮依次稀释，配成浓度为1-30g/ml的5个标准溶液。,GC-MS条件 色谱柱为RTX-5MS（30m0.25mm0.25m），程序升温60（3min），10/min-1升至300（10min）。进样口温度280，载气：氦气，线速度控制，线速度为36.5cm.s-1。柱流量1.0ml.min-1，分流比10:1，进样量1l。EI源，能量70eV,离子源温度230，接口温度300。溶剂延迟时间4min。SIM模式，间隔0.2s，定量离子：D4：281，265,249；D5: 355,267,73。所建立的方法在1-30g/ml的浓度范围内线性良好，线性相关系数r在0.999以上，加样回收率在90%-110%之间，重复性RSD%在5.0%以内,聚乳酸材料中乙交酯丙交酯单体残留检测,聚乳酸材料制成的医疗器械（如骨和软组织修复材料）在材料合成过程中未去除完全的单体，或在使用过程中降解产生的单体。检验液制备：称取0.1g样品于10ml容量瓶中，用三氯甲烷溶解定容。标准溶液配制：分别称取丙交酯50mg、乙交酯50mg样品于50ml容量瓶中，溶解定容后取此溶液1ml于10ml容量瓶中，稀释定容。色谱条件色谱柱：HP-5 （30.0m*0.32mm*0.25m）色谱条件：进样口温度：260；分流比：50：1载气：N2，恒流1ml/min；检测器：FID，280，H2:AIR:N2=45:300:30；柱温：170恒温10min，进样量: 1.0ul,杂蛋白（protein impurity）在胶原蛋白纯化过程中残留的除I型胶原蛋白外的其他蛋白质。比如弹性蛋白、宿主细胞污染物、培养基污染物等。,胶原蛋白产品中杂蛋白的检测,杂蛋白的检验方法,SDS-PAGELC-MS羟脯氨酸免疫化学法,SDS-PAGE测杂蛋白原理,结合特异性的胶原蛋白酶作用，通过考马斯亮蓝对牛血清白蛋白（BSA