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医疗器械加速老化实验是什么?

来源:飞速度医疗器械咨询  发布时间:2019-07-12  浏览:

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  新研究的医疗器械在上市前应确保在储存期( 通常1到5年)内产品的质量不应发生任何影响安全性和有效性的变化,新产品一般没有实时和储存周围环境条件下确定有效期的技术资料。如果按实际储存时间和实际环境储存条件进行检测需要很长的时间才能获得结果,为了在实时有效期结果获得以前,有必要进行加速老化实验提供确定有效期的实验数据。

  医疗器械设计人员能够准确地预计聚合物性能的变化对于医疗器械产业化是非常重要的。建立聚合物材料退行性变的动态模型是非常困难和复杂的,事实上材料短期产生的变化或变性的单速率表达形式可能不能充分反映研究的产品或材料在较长有效期的真实情况。为了设计试验方案能准确模拟医疗器械时间相关的退行性变,有必要对材料的组成、结构、成品的用途、组装和灭菌过程的影响、失效模型机制和储存条件有深入的了解。

  一个给定的聚合物具有以各种方式 ( 晶体、玻璃、不定形等 ) 组成的许多化学功能基团,并含有添加剂如抗氧化剂、无机充填剂、色素和加工助剂。所有这些变量的总和结合产品使用和储存条件变量决定了材料的化学性能的退行性变。值得庆幸的是,生产医疗器械的大部分都是采用常用的几种高分子材料,这些材料已经广泛使用并且都进行了良好的表征。根据以碰撞理论为基础的阿列纽斯(Arrhenius) 模型建立的加速老化简化实验方案 (Simplified Protocol for AcceleratedAging),也称“10 度原则”(10-degree rule),可在中度温度范围内适用于良好表征的聚合物,试验结果可以在要求的准确度范围内。

  医疗器械或材料的老化是指随着时间的延长它们性能的变化,特别是与安全性和有效性有关的性能。加速老化是指将产品放置在比正常储存或使用环境更严格或恶劣的条件下,在较短的时间内测定器械或材料在正常使用条件下的发生变化的方法。

  采用加速老化实验合格测试的主要原因是可以将医疗器械产品尽早上市。主要目标是可以给病人和企业带来利益,病人可以尽早使用这些最新的医疗器械,挽救病人的生命 ;企业可以增加销售获得效益,而又不会带来任何风险。尽管加速老化试验技术在学术领域已经比较成熟,但是这些技术在医疗器械产品的应用还是有限的。美国 FDA 发布了一些关于接触眼镜、药物和生物制品等关于加速老化实验的指导性文件,还没有加速老化试验的标准。在我国尚无关于医疗器械有效期确定的加速老化的实验指导原则。国外许多医疗器械生产企业根据这些指导原则和文献建立自己的加速老化实验方法。

  许多用于高分子材料医疗器械的加速老化实验技术是根据阿列纽斯反应速率函数的零级、一级和假一级化学反应估算的。这一函数是依据大量化学反应的研究结果,化学反应产生变化的反应速率的增加或降低按照以下公式 :r = dq/dt = Ae-Φ/kt

  式中 :r 反应进行的速率 ;A 材料的常数 ( 频率因子 ) ;Φ 表观活化能 (eV) ;k 波次曼常数 (0.8617X10-4eV/K);T 绝对温度。公式经简化可以用 10 度原则表示如下:

r = dq/dt = C2[T2-T1]/10

  应该指出的是 10 度原则提供了室温活化能小于0.7eV 时一个保守的加速因子,由于指数效应,在量级上应该有一定的保守性。在某些情况下,通过采用其他 5˚ 到 20˚ 温度差改良的 10 度原则可以使老化模型和室温试验数据之间很好的吻合。

  10 度原则在医疗器械有效期的确定时虽然具有一定的保守性,然而,加速老化试验确定的有效期必须通过产品正常储存和使用条件下实时试验结果进一步验证。产品上市前在进行加速老化试验的同时应进行连续“室温”条件下的老化试验,并且室温老化试验时间要比产品实际使用时间要长,这一点是非常重要的,特别是对于重要的医疗器械或器械部件的合格试验。

  医疗器械产品的功能特性依赖于原材料的特性,由于这些材料大部分是高分子材料,他们的性能和随时间变化引起的固有结构和构象的降解速率有关。这种降解主要是化学性的,有氧化链断裂、氧化水解、结晶度变化和受环境影响的其他因子的综合效应。在加速老化时都应该包括任何随时间变化影响产品功能特性的因素。进行实验时的应急水平比通常要高,无论是温度、湿度、辐射、温度周期变化、化学环境还是其他因素。应用这种物理学上适度的统计模型如 10度原则加速老化条件下的结果和正常工作或储存条件的结果有很好的相关性。

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