化学部分(2012)(学生)培训班

化学性能测定的基础知识

授课教师::刘芬菊

一、基本概念二、化学检测的目的和意义三、化学检测方法一、化学性能的基本概念

（一）概述根据医疗器械中华人民共和国GB/T14233.1-2008医用输液、输血、注射器具检验方法第1部分：化学分析方法（二）来源：

高分子合成材料的生产工艺，通常分为制造基本原料:单体、合成、聚合以及加工成型4个阶段。由于不同的工艺路线、化学原料和接触方式，会出现不同的卫生学问题。1.PVC塑料早在50年代，就采用了软体PVC制造输液（血）医疗产品。PVC属多组合塑料，它由氯乙烯单体聚合而成。和其他塑料一样，在原料PVC的生产中，聚合物中有游离的氯乙烯单体存在。从2003年到2009年，我国的医疗器械市场增长近50%,医用塑料也随之增长。由于这一趋势不断上升，形成医用产品巨大的潜在市场。

随着人们的健康意识不断增强，医疗保险制度的逐步完善，对医用产品要求会更高。为了达到使用要求，对原材料进行必要的改性和改进成型加工工艺是很有必要的。本部分内容主要介绍医疗器械的化学性能基础知识和实验方法，希望在化学指标实验过程中引起我们的重视。

2.聚氯乙烯(PVC)

PVC有良好的耐化学药品性、力学性能和电性能，但其耐光和热稳定性差。通过加工改性的PVC塑料，可广泛用来制作贮血袋、输血袋，以及血液导管、人工腹膜、人工尿道、袋式人工肺、心导管及人工心脏等制品。

在PVC加工过程中加入的稳定剂铅盐对血有毒性，会引起严重贫血；镉盐亦存在毒性作用。（1）铅、镉主要通过呼吸道和消化道进入人体并产生危害。（2）铅、镉对人体的影响是全身性的、多系统的,也就是说长期接触低浓度的铅、镉亦会导致免疫、生殖、神经等系统的损害,铅、镉的毒性及其危害虽已引起医学界的高度重视。3.低密度聚乙烯(LDPE)

LDPE（实际上是有乙烯与少量高级烯烃在催化下于高压或低压下聚合而成的聚合物，是聚乙烯的第三大类品种），其结晶度约为65%,软化点为115℃，主要适用于注塑、挤塑及吹塑；用于和其它塑料共混改性及医用包装袋、静脉输液容器等。4.高密度聚乙烯(HDPE)

定义：高密度聚乙烯（HighDensityPolyethylene，简称为“HDPE”），是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。HDPE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。例如腐蚀性氧化剂（浓硝酸），芳香烃（二甲苯）和卤化烃（四氯化碳）。该聚合物不吸湿并具有良好的防水蒸汽性，可用于包装用途。HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，很适用于电线电缆。比如中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在-40F低温度下仍然发挥良好的性能。HDPE最高使用温度为100℃，可以煮沸消毒，质坚韧，机械强度比低密度聚乙烯(LDPE)高。主要用于制作人工肺、人工气管、人工喉、人工肾、人工尿道、人工骨、矫形外科修补材料及一次性医疗用品。（三）发展趋势预测

在加工技术方面应着重解决以下问题：

1)通过选择合适的原材料、加工助剂、加工条件，使材料具有良好的加工性、稳定性、安全性，达到医用要求。

2)通过表面改性，提高材料与人体的组织相容性。

3)通过改性，提高材料的消毒性能，使材料可进行辐射消毒。

4)特殊用途的聚烯烃共聚物的研究应用。

5)高精度、高自动化成型加工设备的研制开发。

二、化学检测的目的和意义

（一）检测目的：为了保障医疗器械在临床使用的安全、有效。应用化学的方法检测及评价与人体接触的医疗器械的性能，保证材料满足其生物性能外，同时严格评价其化学性能。（二）意义：

1.医疗器械的定义：医疗器械是指单独或者组合使用于人体的仪器、设备、器具、材料或者其他物品，包括所需要的医疗软件.其医疗器械用于人体体表及体内的作用不是直接用药理学、免疫学或者代谢的手段获得，但是可能包括这些手段参与并起一定的辅助作用。原因：医疗安全是医疗质量的前提和最基本的要求，没有医疗安全，就谈不上医疗质量；而医疗质量是保障医疗安全的基础，没有优质良好的医疗质量就无从谈起医疗安全，因而医疗质量与医疗安全是相辅相成的。传统的医疗质量是指医疗服务的及时性、安全性和有效性，是通过临床技术科室和医务人员遵循医疗管理规章制度、执行操作规程和技术规范、实施有效评价和控制所达到的医疗技术效果。

如果不注意医疗器械的安全性，就谈不上医疗安全，很可能对病人造成直接的、无法挽回的后果，甚至危及病人生命。因此，对医疗安全的认识要高于对一般医疗质量的认识，必须从新的高度、新的角度认识医疗安全问题。举例：医疗器械中的微粒检测已非常广泛应用，特别从90年代应用于大输液中不溶性微粒的检测，后来在注射器、输液器、输血袋已经等一次性使用的医疗器械中使用；因为医疗器械中的微粒多为不溶性物质，不溶于水，不参与体内的代谢过程，一旦进入人体可终身残留。

除此之外；如果将不溶性的微粒通过静脉进入人体后可引起血管栓塞、静脉炎、过敏反应等，严重者昏迷、甚至危及生命，因此，控制这些医疗器械中不溶粒子的含量尤为重要。（三）医疗器械化学性能在使用过程中的意外风险

1.医疗器械使用者在严格按照产品性能规范、符合其要求的条件下使用时，医疗器械发生故障不能按照预期的意愿达到所期望的目的（是指按照企业在标签、产品说明书等资料中提供的数据在使用时应实现的功能）。2.医疗器械引发的医患争议：

由于“疑似输液、输血、注射、药物等引起不良后果的”，按照《医疗事故处理条例》第十七条规定，“医患双方应当共同对现场实物进行封存和启封，封存的现场实物由医疗机构保管；需要检验的，应当由双方共同指定时、依法具有检验资格的检验机构进行检验；双方无法共同指定的，由卫生行政部门指定”化学检验中常用的基本概念1.恒重______恒重是指供试品连续两次干燥或炽灼后称重的差异在0.3mg以下的重量；干燥至恒重的第二次及以后各次称重均应在规定条件下继续干燥1小时后进行；炽灼至恒重的第二次称重应在继续炽灼30分钟后进行。

2.pH值

pH值(1)对液体而言表示某溶液或物质所含酸或碱的成分

pH值分为：0----14范围，一般从0----7,7-----14为碱性，７为中性．(2)对于皮肤____pH值代表皮肤的干燥与油性,正常

皮肤表面在4.5—6.6之间.越干燥的皮肤pH越高.3.滴定终点定义:简称终点(endpoint)。

滴定分析中，当滴定至等当点时，往往没有任何外观效果可供判断，常借助于指示剂的颜色变化来确定终止滴定，此时指示剂的变色点，即为滴定终点。

滴定终点与等当点不一致所产生的误差，称为终点误差(endpointerror，滴定误差)。4.重金属(1)定义定义1：密度在4或5以上的金属，即元素周期表中原子序数在24以上的金属。定义2：一般指比重大于4.0，工业上常用的、对生物体有毒性的金属元素。如汞、镉、铅、铜和铬等。(2)重金属的危害重金属离子对活的有机体具有严重的毒理效应,所以重金属离子污染给人类带来了严重的威胁。重金属对人体的危害,一方面通过医疗器械的使用直接人体，影响机体健康。另一方面,间接污染农产品和水产品,通过食物链对人体健康构成威胁。重金属能抑制人体化学反应酶的活动,使细胞质中毒,从而损害神经组织,还可直接导致组织的中毒,损害人体解毒功能的关键器官——肝、肾等组织。

铅:是重金属污染中毒性较大的一种，一但进入人体很难排除。直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神精板，可造成先天大脑沟回浅，伤害人的脑细胞，致癌致突变等,造成智力低下；对老年人造成痴呆等．例如:生产蓄电池过程产生的空气和水源污染.(工厂与居民区>500m）汞：食入后直接沉入肝脏，对大脑视力神经破坏及大。天然水每升水中含0.01毫克，就会强烈中毒。含有微量的汞饮用水，长期食用会引起蓄积性中毒。镉：导致高血压，引起心脑血管疾病；破坏骨钙，引起肾功能失调。铝：积累多时，对儿童造成智力低下；对中年人造成记忆力减退；对老年人造成痴呆等。

５．水中污染物

水中的污染物非常复杂多样，自来水中的有毒有害物质大约有一千二百多种，按类大致可分为五类：（1）铁锈、泥沙、漂浮物；（2）农药、化肥、洗涤剂；（3）病毒、细菌、有机物；（4）异色、异味、无机物；（5）放射性、病毒、细菌、微粒子。

放射性物质超标五千多倍2013年2月28日新华社发布：根据日本福岛发布消息：第一核电站港湾内的大龙六线鱼体内检出放射性铯浓度达到每千克样品51万贝克，相当于食品一般食品的5100倍，这是最高纪录。目前，福岛附近对海域巨型章鱼开展科学实验，对其他鱼类禁止捕捞。

6.氯化物氯化物的定义:在无机化学领域里是指带负电的氯离子和其它元素带正电的阳离子结合而形成的盐类化合物。最常见的氯化物比如氯化钠（俗称食盐）。

临床意义]

1、血氯化物增高见于：

（1）体内氯化物排出减少

（2）氯化物摄入过多：进食食盐过量、呼吸性碱中毒、过量注射生理盐水、高钠血症及脱水等。

2、血氯化物降低见于：

（1）体内氯化物丢失过多：如严重呕吐、腹泻、胃肠造瘘、慢性肾功能衰竭、糖尿病酸中毒、失盐性肾炎以及肾上腺皮质机能减退、心力衰竭并大量利尿后等。

（2）摄入氯化物过少

3、尿中氯化物的增减与尿钠一致。

4、脑脊液氯化物减少的同时伴有低钠血症；重症结核性脑膜炎时，脑脊液氯化物含量显著降低，化脓性脑膜炎时偶见降低，脊髓灰质炎与病毒性脑炎时基本正常。三、化学分析方法(一)基本概念:无机化学反应一般分为两大类:一类是在反应过程中，反应物之间没有电子的转移或得失，如酸碱反应、沉淀反应，它们只是离子或原子间的相互交换；另一类则是在反应过程中，反应物之间发生了电子的得失或转移，这类反应被称之为氧化还原反应。1.单质的氧化值为零。因同一元素的电负性相同，在形成化学键时不发生电子的转移或偏离。例如S8中的S，Cl2中的Cl，H2中的H，金属Cu、Al等，氧化值均为零。

2.氢在化合物中的氧化值一般为1，但在活泼金属的氢化物中，氢的氧化值为－1，如NaH－1。3.氧在化合物中的氧化值一般为－2，但在过氧化物中，氧的氧化值为－1，如H2O－12、BaO－12根据氧化值的概念，凡是物质氧化值发生变化的反应，称为氧化还原反应。氧化值升高的过程称为氧化，氧化值降低的过程称为还原。在反应过程中，氧化值升高的物质称为还原剂（reductant），氧化值降低的物质称为氧化剂（oxidant）。氧化剂起氧化作用，它氧化还原剂，自身被还原；还原剂起还原作用，它还原氧化剂，自身被氧化。

MnO42-还原为Mn2+时，要减少4个氧原子，在酸性介质中，要与8个H+离于结合生成4个H2O分子。MnO42-＋8H+→Mn2+＋4H2O（二）普通溶液的配制1.基本知识（1）一般溶液均指水溶液，即蒸馏水或双蒸馏水。特殊溶液或非水溶液应该注明；（2）试剂的配制应根据需要量，对于临用前配制的试剂不宜过多，以免造成浪费；（3）配制溶液的所用玻璃器皿必须清洁干燥（4）配制标准溶液时、当量浓度、摩尔浓度等，必须使用电子分析天平称取和容量瓶配制；（5）试剂瓶上要表明名称、浓度、时间和用途；（6）试剂一旦取出后，最好不能再放回原瓶，防止不洁吸管污染瓶内试剂，标注溶液要现倒出后吸取，不可直接插入标准瓶液体中；（7）试剂取出后要及时加盖塞紧，瓶塞不得污染；（8）对不同化学试剂了解其性质，分别保管。（三）百分浓度、摩尔浓度及当量浓度1.百分浓度：即100份溶液中所含溶质的份数。由于溶液和溶质的单位不同，一般有以下几种配制方法：（1）重量与体积之比（以W/V）表示：即每100mL溶液中所含溶质的克数。例如：0.85%氯化钠溶液，是取氯化钠0.85g，先溶于水中，后加水至100mL，而不是氯化钠0.85g加水100mL。（2）容量与容量之比（V/V）：即在100mL溶液中含溶质之毫升数。例如：75%酒精，是取无水乙醇75mL，加水至100mL。（3）重量与重量之比（W/W）：即每100g溶液中所含溶质的克数。如过氧化氢水溶液的浓度，即用此法表示。2．摩尔浓度：在1L溶液内好友的物质的量。国际、国内及药典统一用mol/L来表示。例如高锰酸钾15.8g溶于1L水中，约为0.1mol/L；40g氢氧化钠溶于1L水中为1mol/L。3.酸当量浓度：在1l溶液中，含有一个克当量溶质的溶液。所谓一个克当量，即为物质的当量以克表示。以N表示。以下举例：（1）酸当量溶液：在1000mL溶液中，含有氢（H）离子1.008g的酸量。例：盐酸的当量溶液：盐酸克分子量：1008g(H)+35.457(Cl)=36.465g就是盐酸36.365g,含氢离子1.008g或1g，所以36.465，这就是HCl的克当量。量取36.465g加水至1000mL，即为当量溶液。（2）碱当量溶液：在1000mL溶液中含有一个羟基（OH）离子的碱量。例如：氢氧化钠当量溶液：NaOH的克分子量：22.997+16+1.008=40.008gNaOH40.008g有OH1个，所以克当量为40.008g称取NaOH40.008g，溶于蒸馏水中并稀释至1000mL，即为当量浓度。（四）标准溶液的标定

0.1mol/L氢氧化钠标准溶液的配制与标定(1)目的要求①掌握配制标准溶液和用基准物质标定标准溶液浓度的方法。②掌握滴定操作和滴定终点的判断。(五)实验注意事项

碱式滴定管的使用①检漏：将碱式滴定管洗净，装入蒸馏水，置滴定台架上直立2min，观察有无水滴下滴。如有，则更换较大的玻璃珠。②赶气泡：将标准溶液充满滴定管后，应检查管下部是否有气泡，如有气泡，可将橡皮管向上弯曲，并在稍高于玻璃珠所在处用两个手指挤压，使溶液从尖嘴口喷出，即可除去气泡。③滴定管的读数：将滴定管垂直夹在滴定管夹上，读数时，眼睛视线与溶液弯月面下缘最低点应在同一水平上，读取弯月面的下缘。④碱管操作技能：左手无名指和小指夹住出口管，拇指和食指向侧面挤压玻璃珠所在部位稍上处的橡皮管，使溶液从空隙处流出。注意：上述反应进行缓慢，开始滴定时加入的KMnO4不能立即褪色，但一经反应生成Mn2＋后，Mn2＋对该反应有催化作用，促使反应速度加快，通常在滴定前加热溶液，并控制在70~85℃进行滴定。利用KMnO4本身的颜色指示滴定终点。四、溶出液的制备及注意事项(一）制备方法：制备检验液所用的溶出方法要保证被检验样品所测表面都被萃取到。常用的方法有：1.输液器、输血器取三套样品和玻璃瓶连成一循环系统，加入250ml水并保持在（371）0C，通过一蠕动泵作用于一段尽可能短的医用硅胶管上，使水以1L/h的流量循环2h，收集全部液体放置室温作为检验液。取同样体积水置于玻璃烧瓶中，以同法制备对照液

2.不超过24h的体内导管

取样品切成1cm长的段，加入玻璃容器中，按样品内外总面积（cm2）与水（ml）的比例为2：1的比例加水，加盖后，在（37±1）0C下放置24h,将浸出液吸出，冷却到室温作为检验液。取同体积水置于玻璃容器中，以同法制备对照液。3.超过24h的医疗器械

取样品厚度均匀部分，切成1cm2的碎片，用水洗净后晾干，然后加入玻璃容器中，按样品内外总表面积（cm2）与水（ml）的比为5：1（或2：1）的比例加水，加盖后置于压力蒸汽灭菌器中，在（121±1）0C加热30min，加热结束后吸出浸提液作为检验液。4.使用时间很短的容器(如注射器)

样品加水至公称