Статус документа

ГОСТ ISO/TR 10993-22-2020 Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 22. Руководство по наноматериалам

5.2 Определение характеристических свойств наноматериалов, методы их измерений

В таблице 2 приведены основные свойства, которые могут быть использованы в качестве отправной точки для характеристики наноматериалов, используемых в МИ. Подробная информация о применимости этих параметров для биологической оценки приведена в ISO/TR 13014.

Примеры методов измерений, приведенные в таблице 2, могут быть использованы для получения количественных и/или качественных данных для определения свойств наноматериалов (см. ISO/TR 13014). Перечисленные методы разработаны для традиционного анализа частиц или конкретно для наноматериалов.

При исследовании конкретного физико-химического свойства наноматериала применяют несколько методов. Применение одного метода может привести к получению неточных и недостоверных результатов (например, при определении таких параметров как распределение по размерам, химический состав поверхности). Рекомендуется применять (при наличии) дополнительный метод с целью получения достоверных результатов при определении характеристических (основных) свойств наноматериала. Для определения одного свойства может понадобиться два независимых метода. Следует учитывать, что результаты исследования, полученные с использованием разных методов, конкретного свойства нанообъекта могут быть напрямую не сопоставимы, вследствие отсутствия стандартизованных методов физико-химической оценки наноматериалов при разработке надежного плана исследований. Методы, выбранные для определения характеристики или свойства, должны быть обоснованы, исходя из вида, формы наноматериала и предполагаемого назначения МИ. Для определения размеров нанообъектов следует применять как минимум один из методов микроскопии [например, просвечивающую электронную микроскопию (ПЭМ), конфокальную лазерную сканирующую микроскопию (КЛСМ)] [57]-[59]. Следует учитывать возможность получения недостоверных результатов измерений размеров нанообъектов [62].

Так как определение характеристических свойств наноматериалов, как правило, затруднено с научной и технической сторон, следует разработать программу с учетом современных лабораторных методов, гарантирующих качество исследований. Выбор методик, анализ наноматериалов и интерпретацию результатов определения свойств и характеристик наноматериалов должны проводить квалифицированные специалисты с надлежащими подготовкой и опытом. При проведении исследований необходимо тщательно рассмотреть процедуры подготовки образцов (пробоподготовки) для обеспечения того, что полученные данные адекватно представляют материал изделия. Все этапы исследования свойств и характеристик наноматериалов должны быть зафиксированы в протоколе с целью прослеживаемости и надежности результатов. В протоколе должно быть приведено обоснование применения данного метода для исследуемого наноматериала.

Таблица 2 - Основные физико-химические характеристики наноматериалов, используемых в МИ, и примеры соответствующих методов измерений


Характе- ристика	Измеряемая величина	Методы измерений	Соответствующий стандарт ISO по методологии
Химический состав и чистота	Количество и характеристика отдельных элементов или в составе молекул (могут быть выражены химической формулой) Уровень концентрации непреднамеренных составляющих (примесей)	Рентгеновская флуоресценция (РФ) Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) Электронная Оже-спектроскопия (ЭОС) Рентгендифракция с инфракрасной спектроскопией с преобразованием Фурье Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (Фурье-ИКС) Спектроскопия комбинационного рассеяния света и другие молекулярные спектроскопии Термогравиметрический анализ УФ-спектрометрия и спектрометрия видимой части спектра Растровая электронная микроскопия+ рентгеновская дифракция или энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (ЭДРС) Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР-спектроскопия) Масс-спектрометрия (одиночной частицы) с индуктивно связанной плазмой (spИСП-МС)	ISO 22309 ISO 22489 ISO 24173 ISO 13084 ISO 18144
Размер частиц и распре- деление частиц по размерам	Размер частиц: эквивалентный сферический диаметр для частиц, демонстрирующих регулярную геометрию Длина одного или нескольких конкретных аспектов геометрии частиц Распределение частиц по размерам: графическое представление, например гистограмма, и/или показатели для статистических параметров, таких как среднее, медиана и/или мода	Динамическое рассеяние света Рентгеновское малоугловое рассеяние Эксклюзионная хроматография (гельфильтрационная хроматография) Анализ изображений растровой электронной микроскопии (РЭМ), ПЭМ или сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ) Дифференциальный анализ подвижности Центробежное осаждение частиц в жидкости Анализ отслеживания наночастиц Спектроскопия комбинационного рассеяния света Спектроскопия индуцированного лазерного излучения Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия (КЛСМ) spИСП-МС Тангенциальная поточная фильтрация для отделения наноматериала, сопровождаемая надлежащим обнаружением, например ИСП-МС (ISO 10993-14)	серия стандартов ISO 9276 ISO 9277 серия стандартов ISO 13318 ISO 13320 ISO 22412 серия стандартов ISO 13322 ISO 14488 ISO 14887 ISO 15900 ISO 16700 ISO/TS 19590 ISO 20998-1 серия стандартов ISO 21501 ISO 22412
Состояние агрегации/ агломерации	Размер частиц Количество частиц агрегата/агломерата по сравнению с общим числом первичных частиц Количество первичных частиц в агрегате/агломерате Распределение количества первичных частиц на агрегат/агломерат	Анализ изображения (крио-) СЭМ или (крио-) ПЭМ Углозависимое рассеяние на различных волнах Статическое светорассеивание Рентгеновское малоугловое рассеяние Рентгеновская дифракция (РД) Рентгеновская спектроскопия поглощения (РСП) Малоугловое рассеяние нейтронов Реологические методы Центробежное осаждение частиц в жидкости Лазерная дифракция Анализ отслеживания наночастиц	См. руководство по определению размеров частиц ISO/TR 13097 SO/TS 12025 ISO 13322-1
Форма	Независимые от размера дескрипторы формы Распределение значений независимых от размера дескрипторов формы	Анализ изображений РЭМ, ПЭМ, атомно-силовой микроскопии (АСМ) или СЗМ Методики рассеяния spИСП-МС	ISO 16700 ISO 13322-1
Площадь поверхности	Объемная и/или массовая удельная площадь поверхности	Методы, основанные на газовых или жидких изотермах адсорбции [теория Брунауэра-Эмметта-Теллера (метод БЭТ)] Жидкостная порозиметрия Анализ изображения Лазерно-индуцированная инкандесценция Жидкостная порозиметрия Анализ изображения Лазерно-индуцированная инкандесценция	ISO 15901-1 ISO 15901-2 ISO 15901-3 ISO 18757 ISO 13322-1 ISO 9277
Поверхностные наноструктуры	Размеры и геометрия	Интерферометрия Рефлектометрия СЗМ и АСМ	ISO 25178
Химический состав поверх- ности	Элементарное и молекулярное обилие Реактивность (скорость химической реакции)	Электронная Оже-спектроскопия Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) Масс-спектрометрия вторичных ионов (МСВИ) 3D атомная зондовая томография Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (ЭДРС) Спектроскопия характеристических потерь энергии электронами (СХПЭЭ) Низкоэнергетическая ион-спектроскопия Спектроскопия комбинационного рассеяния света и другие молекулярные спектроскопии	ISO/TR 14187 ISO 18115 ISO 24236 ISO 15471 ISO 18118 ISO/TR 19319 ISO 17973
Поверх- ностный заряд	Общее число положительных и отрицательных зарядов на площадь поверхности единичной частицы Зета-потенциал	Изоэлектрическая точка Электрофорезное рассеивание света Электрофорез Электроосмос Электросонарная амплитуда Ток коллоидной вибрации	ISO 20998 ISO 13099
Растворимость/ диспергируемость	Растворимость: максимальная масса или концентрация растворенного вещества, которая может быть растворена в единичной массе или объеме растворителя при заданной (или стандартной) температуре или давлении Диспергируемость: максимальная масса или концентрация диспергированной фазы в наличии в единичной массе дисперсной среды (растворителя) или единичном объеме дисперсии (растворитель плюс диспергированная фаза) при заданных (или стандартных) температуре и давлении	Конкретные методы определения растворимости нанообъектов отсутствуют Тангенциальная поточная фильтрация с регистрацией размеров наноматериала, например, методом ИСП-МС (ISO 10993-14) Методы определения диспергируемости нанообъектов основываются на размере частицы/распределении по размерам и состоянии (агрегаты/агломераты) (см. размер частицы выше)	ISO 20998 ISO 13099

Информация, приведенная в таблице 2, основана на ISO/TR 13014. Существуют другие документы, предоставляющие рекомендации по исследованию характеристик наноматериалов/нанообъектов (см. ISO/TS 17200).

Большинство из указанных методов измерений применимы для определения характеристических свойств наночастиц. При изготовлении МИ могут быть использованы другие формы и виды наноматериалов, например нановолокна и нанопластины. Следует учитывать, что указанные характеристики и/или методы могут быть не применимы к другим формам/видам наноматериалов.

У каждого из приведенных методов могут быть свои ограничения, следовательно, требуется обоснование того, что метод применим для исследования конкретного материала.

Некоторым наноматериалам (например, наносеребро, наноразмерный оксид цинка) свойственны растворение или высвобождение (диффузия) ионов. Характеристики растворимости наноматериалов в различных физиологических средах могут быть определены методом тангенциальной поточной фильтрации, которая является методом отделения наноматериалов от их растворенных аналогов. Затем выполняют количественный анализ полученных фракций методом ИСП-МС [63].