ГОСТ Р ИСО 11137-2000 Стерилизация медицинской продукции. Требования к валидации и текущему контролю. Радиационная стерилизация
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(справочное)
Испытания изделий и упаковочных материалов
Настоящее приложение дает руководство по испытанию медицинских изделий, и относится к медицинским изделиям, изготовленным из полимерных материалов. Для другой медицинской продукции влияние облучения ионизирующим излучением на другие свойства, не упомянутые в этом приложении, необходимо исследовать.
До выбора метода радиационной стерилизации для медицинских изделий важно исследовать влияние ионизирующего излучения на стабильность свойств материалов изделия или его частей. Известно, что некоторые материалы, например, полистирол, меньше подвержены действию ионизирующего излучения, чем другие, например, политетрафторэтилен или полиоксиметилен, поэтому радиационная стойкость любого изделия будет зависеть как от материала, так и от метода его переработки (таблица А.1). Поэтому должна быть выполнена программа исследований, демонстрирующая, что изделия сохраняют свои функциональные свойства в течение всего срока годности.
Таблица А.1 - Общие правила выбора радиационно стойких материалов
При выборе или разработке радиационно стойких материалов применяется несколько правил. Согласно общему правилу все пластмассы можно классифицировать как материалы, молекулы которых: а) преимущественно деструктируют при облучении; b) преимущественно сшиваются при облучении. Материалы, которые сшиваются при облучении, увеличивают свою радиационную стойкость. Разные виды излучения по-разному воздействуют на физические свойства некоторых материалов. Более конкретные правила состоят в следующем: 1 Ароматические материалы более стабильны, чем алифатические. 2 Фенольные антиоксиданты, содержащиеся в большинстве пластмасс, являются причиной изменения цвета. Использование нефенольных присадок может снять эту проблему. 3 Большинство полипропиленов и политетрафторэтиленов нестабильны при облучении. Поливинилхлорид и полиэтилен должны быть специально стабилизированы, чтобы улучшить радиационную совместимость. 4 Условия производства полимеров и материалы, которые приводят к хрупкости медицинских изделий, подвергнутых радиационной стерилизации, должны быть тщательно изучены (например, использование вторичных полимеров или полимеров, способных к кристаллизации; использование высоких температур при литье; создание высоких уровней кристалличности в полукристаллических полимерах при медленном охлаждении и обработке в автоклавах). 5 Большое количество антиоксидантов повышает радиационную стабильность. Как правило, если медицинское изделие будет подвергнуто радиационной стерилизации, уровень антиоксиданта должен быть удвоен. 6 Использование условий изготовления, которые ведут к низкой кристалличности, повышает стабильность полукристаллических полимеров. 7 Модуль упругости полимеров существенно не зависит от значения стерилизующей дозы. 8 Следует тщательно оценивать использование низкомолекулярных полимеров. 9 В пределах одного класса полимеры с более низкой плотностью обладают большей радиационной стойкостью. |
Испытанию должны подвергаться все свойства изделий, определяющие их функциональное назначение, например, прочность, прозрачность, цвет, биологическую совместимость и целостность упаковки. Программа испытаний должна охватить все изменения в производственном процессе, допуски, дозы излучения, источники ионизирующего излучения, сырье и условия хранения. На основании проведенных исследований для каждого изделия устанавливают максимально допустимую дозу излучения.
Действие ионизирующего излучения на материалы может проявляться не сразу после облучения. Поэтому программа испытаний может включать ускоренное старение при экстремальных условиях для первичного анализа материала, а также старение в естественных условиях. Ускоренные испытания могут включать облучение при более высоких дозах, чем необходимо для стерилизации в комбинации с экстремальными условиями хранения. Однако в большинстве случаев частью программы испытаний должно быть испытание в реальном масштабе времени необлученных образцов, хранящихся в нормальных условиях.
При типовых испытаниях может потребоваться облучение изделий или образцов материалов в диапазоне доз от 10 до 100 кГр. Облучение образцов должно проводиться в соответствии с ГОСТ 30392/ГОСТ Р 50325.
Несмотря на то, что изучение старения в естественных условиях нельзя заменить ничем, изучение ускоренного старения может использоваться для подбора материалов. В этом случае используются те же методы испытания, но материалы выдерживают при температуре 60 °С. При отсутствии более точных данных семь дней при 60 °С могут рассматриваться эквивалентными 180 дням старения в естественных условиях окружающей среды. Для ускоренного испытания интервал времени выбирается от одной недели до 30 дней. При естественных условиях окружающей среды интервалы времени выбираются из ряда - 0; 3; 6; 9 и 12 месяцев [1]. Во всех случаях необлученные изделия должны храниться в качестве контрольного образца в течение всего срока годности.
Существует большое количество методов испытаний материалов (таблица А.2). Если материал отбирают на основе этих испытаний, то заключительные испытания, демонстрирующие стабильность функциональных свойств продукции, должны быть выполнены: на полностью обработанных отдельных компонентах или укомплектованных изделиях и упаковочных материалах (готовой продукции). Если выполнялись испытания отдельных компонентов изделия, то на основе испытаний должно быть показано, что они совместимы друг с другом в собранном изделии.
Таблица А.2 - Методы испытания физических и функциональных характеристик для оценки полимерных материалов
Метод испытания | Ссылка |
Испытание на хрупкость | |
1 Испытания на прочность: | ИСО /Р527-66 |
а) предел прочности на разрыв; b) максимальное удлинение; с) модуль упругости; d) работа. | |
2 Испытания на изгиб: | |
а) испытание на двухопорный ударный изгиб; | "STABILITY OF IRRADIATED POLYPROPYLENE. 1. Mechanical Properties. (Стабильность облученного полипропилена 1. Механические испытания)" Williams, Dunn, Sugg, Stannet. Advances in Chemistry Series, No. 169, Stabilization and Degradation of Polymers, Eds, Allara. Hawkins, pp.142-150, 1978 |
b) испытание на статический изгиб бруска. | ИСО 178:1975 |
3 Прочность на удар | 1985 ASTM Standards Vol. 08.01-Plastics, D-1822-84 |
4 Твердость: | |
а) по Шору | ИСО 868:1985 |
b) по Роквеллу | 1985 ASTM Standards, Vol. 08.01-Plastics, D-785-65 |
5 Сопротивление сжатию | ИСО 604:1973 |
6 Прочность на разрыв | 1985 ASTM Standards, Vol. 08.01-Plastics (Tubing), D-1180-57 |
7 Износостойкость | 1985 ASTM Standards, Vol. 08.01-Plastics D-1004-66, и ИСО 6383/1-1983 |
Испытание на изменение цвета | |
1 Индекс желтизны | 1985 ASTM Standards, Vol. 08.02-Plastics, D-1925-70 |
2 Оптическая спектрометрия | 1985 ASTM Standards, Vol. 08.02-Plastics, D-1746-70 |
Примечание - Источник - Международное агентство по атомной энергии МАГАТЭ. Руководящие принципы промышленной радиационной стерилизации медицинских продуктов однократного применения. Гамма-излучение Со | |
В дополнение к квалификационным испытаниям физических и механических характеристик материалов может также потребоваться испытание на биологическую совместимость. Изменения в химической структуре полимера и добавок, а также выделение газообразных побочных продуктов во время облучения могут изменять биологическую совместимость материалов, используемых для медицинских изделий. Это испытание должно также демонстрировать биологическую совместимость в течение всего срока годности изделия. В ИСО 10993-1 [2] приведено руководство по выбору основных биологических испытаний, которые могут использоваться для предварительной оценки безопасности облученных материалов, используемых в медицинских изделиях. В зависимости от назначения изделия могут потребоваться специальные испытания.
Строгое соблюдение руководящих принципов, изложенных в настоящем стандарте, поможет первичному изготовителю устранять проблемы при радиационной стерилизации медицинских изделий. Разработчик и первичный изготовитель несут ответственность за обеспечение пригодности материала, изделий и упаковки для облучения. Ответственный за облучения может при необходимости уведомлять об условиях облучения и выполнять облучение испытуемых образцов. Первичные изготовители медицинских изделий также ответственны за обеспечение того, что они информированы поставщиками материалов и компонентов о любых изменениях в рецептуре и технологическом процессе, которые могут влиять на радиационную стойкость.
В таблице А.3 приведен список некоторых типичных материалов с хорошей радиационной стойкостью. Таблица А.4 дает общее руководство по радиационной стойкости материалов.
Таблица А.3 - Примеры радиационно стойких материалов (в диапазоне используемых доз стерилизации)
Следующие основные материалы, которые доступны на рынке, обладают естественной радиационной стойкостью и могут использоваться в наиболее применяемых стерильных изделиях: Акрилонитрил/Бутадиен-стирольный пластик (АБС-пластик) Полистирол Полистиролакрилонитрил Полиэтилен (всех плотностей и сверхвысокого молекулярного веса) Полиамиды Полисульфоны Полиимиды Полиуретан Полифениленсульфид Полиэфиры Полиэтиленвинилацетат Полиэтиленакрилат Фенольные смолы Эпоксидные смолы Натуральная резина Силикон Большинство синтетических эластомеров (кроме бутиловых или полиакриловых) |
Таблица А.4 - Общее руководство по радиационной стойкости материалов
Материалы | Радиационная стабильность | Примечания |
Термопластичные материалы | ||
Полистирол | Отличная | - |
Полиэтилен | Отличная | - |
Полиамиды | Отличная | - |
Полиимиды | Отличная | - |
Полисульфон | Отличная | Натуральный материал - желтый |
Полифениленсульфид | Отличная | - |
Поливинилхлорид (ПВХ) | Хорошая | Желтизна - антиоксиданты и стабилизаторы предотвращают пожелтение. Высокомолекулярные органические стабилизаторы улучшают радиационную стабильность |
Поливинилхлорид-поливинилацетат | Хорошая | Менее устойчив, чем ПВХ |
Поливинилиденхлорид | Хорошая | Менее устойчив, чем ПВХ |
Поливинилформаль | Хорошая | Менее устойчив, чем ПВХ |
Оливинилбутираль | Хорошая | Менее устойчив, чем ПВХ |
Полистиролакрилонитрил | Хорошая | - |
Полипропилен | Плохая | Должен быть стабилизирован - физические свойства очень ухудшаются при облучении |
Фторопласты: Политетрафторэтилен (ПТФЭ) Полихлортрифторэтилен (ПХТФЭ) Поливинилфторид Поливинилиденфторид Этилентетрафторэтилен Сополимер тетрафторэтилена и гексафторэтилена | Плохая | При облучении ПТФЭ и ПХТФЭ имеет место значительная деструкция. Другие полимеры показывают лучшую стабильность |
Целлюлозные: Эфиры Целлюлоза | Плохая | Эфир деструктирует меньше, чем целлюлоза |
Полиацетали | Плохая | Облучение - причина хрупкости. Были отмечены цветовые изменения (от желтого к зеленому) |
Термореактивные материалы | ||
Фенольные | Хорошая | Очень хорошая при добавлении минеральных наполнителей |
Эпоксидные | Хорошая | Очень хорошая при использовании ароматических отверждающих агентов |
Полиэфирные | Хорошая | Очень хорошая при добавлении минеральных или стеклянных волокон |
Аллилдигликолькарбонат (полиэфир) | Отличная | Сохраняет превосходные оптические свойства после облучения |
Полиуретаны: | ||
алифатические | Отличная | |
ароматические | Хорошая | Могут происходить потемнения. Возможно растрескивание изделий |
Эластомеры | ||
Уретаны | Отличная | - |
EPDM | Отличная | - |
Натуральная резина | Хорошая | - |
Нитрил | Хорошая | Изменение цвета |
Полихлоропрен (неопрен) | Хорошая | Изменение цвета - прибавление ароматических пластификаторов делает материал более стабильным к облучению |
Силикон | Хорошая | Фенилметилсиликон более стабильный, чем метилсиликон |
Бутадиен-стирол | Хорошая | - |
Полиакрил | Плохая | - |
Хлорсульфонат полиэтилена | Плохая | - |
Примечание - Частичный источник: МАГАТЭ, 1990. | ||