為什么無(wú)菌醫(yī)療器械包裝一定需要做加速老化試驗(yàn)！

 醫(yī)療器械廠商如果要開展包裝的加速老化試驗(yàn)，通常會(huì)參考美國(guó)材料和試驗(yàn)協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)——ASTM F1980-16，或者參考國(guó)內(nèi)等同轉(zhuǎn)化的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——YY/T 0681.1-2018《無(wú)菌醫(yī)療器械包裝試驗(yàn)方法 加速老化試驗(yàn)指南》。

參考標(biāo)準(zhǔn)中“加速老化”的定義是：將樣品貯存在某一較高的溫度，以縮短時(shí)間來(lái)模擬實(shí)時(shí)老化。而“實(shí)時(shí)老化”的定義是：將樣品貯存在環(huán)境條件下的老化過(guò)程。所以簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，實(shí)時(shí)老化對(duì)應(yīng)的是正常環(huán)境，而加速老化對(duì)應(yīng)的是苛刻環(huán)境。

由于材料的物理性能會(huì)隨時(shí)間降低，材料會(huì)隨時(shí)間降解，加上貯存和運(yùn)輸過(guò)程中溫度、濕度等因素的影響，無(wú)菌屏障系統(tǒng)的完整性可能會(huì)喪失。為了證明無(wú)菌屏障系統(tǒng)可以在產(chǎn)品有效期限內(nèi)保持無(wú)菌狀態(tài)，最直接有力的證據(jù)會(huì)來(lái)源于實(shí)時(shí)老化試驗(yàn)。
 

但考慮到新產(chǎn)品需要盡量在短時(shí)間內(nèi)投入市場(chǎng)，實(shí)時(shí)老化因?yàn)楹臅r(shí)長(zhǎng)無(wú)法滿足這一目的，所以醫(yī)療器械廠商會(huì)選擇耗時(shí)更短的加速老化試驗(yàn)，并按照標(biāo)準(zhǔn)要求開展研究，以確保真實(shí)地代表實(shí)時(shí)老化效應(yīng)。這，就是加速老化試驗(yàn)的真正目的。

 1.  理論基礎(chǔ)

加速老化試驗(yàn)的核心理論是：材料退化過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)遵循阿列紐斯（阿倫尼烏斯）反應(yīng)速率函數(shù)，均相過(guò)程的溫度每增加或降低10℃，其化學(xué)反應(yīng)的速率加倍或減半。

基于該理論，可通過(guò)下列公式估計(jì)加速老化因子。式中，AAF指加速老化因子，TAA指加速老化溫度，TRT指環(huán)境溫度。Q10指老化因子，一般通過(guò)在各種溫度下對(duì)材料進(jìn)行試驗(yàn)來(lái)確定該值。通常，取Q10等于2，是計(jì)算加速老化因子的通用和保守方法。

獲得AAF估計(jì)值后，又可以使用下列公式確定加速老化時(shí)間，其中，AAT指加速老化時(shí)間，RT指期望或要求的實(shí)際時(shí)間，AAF指加速老化因子。

2.  影響因素

大家仔細(xì)分析上述兩個(gè)公式可以發(fā)現(xiàn)，決定加速老化時(shí)間的關(guān)鍵因素是加速老化溫度，根據(jù)ASTM F1980-16附錄X1.1，能夠明確無(wú)菌屏障系統(tǒng)在選定溫度下的熱老化相當(dāng)于1年的室溫老化的時(shí)間。例如，若確定Q10為2，加速老化溫度選用50℃，則加速老化時(shí)間為7.5周。特別要注意的是，大多數(shù)醫(yī)用聚合物建議的溫度上限是60℃。

除了加速老化溫度外，相對(duì)濕度也是重要影響因素，雖然該因素沒(méi)有列入計(jì)算公式，但是相對(duì)濕度水平的高低會(huì)直接影響材料的老化損傷。大家應(yīng)該基于對(duì)材料的了解，選擇目標(biāo)溫度下適宜的相對(duì)濕度水平，避免材料受損。至于如何確定溫度和相對(duì)濕度之間的關(guān)系，大家可參考ASTM F1980-16的附錄X3。

附錄X3中，表3.1是恒定水蒸氣含量下，相對(duì)濕度與溫度的關(guān)系。而圖3.1是水蒸氣含量、溫度、相對(duì)濕度三者之間的關(guān)系。在考慮了相對(duì)濕度對(duì)產(chǎn)品材料的損傷性后，大家可以針對(duì)一定溫度建立適宜的相對(duì)濕度范圍，進(jìn)而調(diào)整試驗(yàn)條件。

 明確了加速老化試驗(yàn)的相關(guān)概念后，可以按照ASTM F1980-16標(biāo)準(zhǔn)要求，制定加速老化試驗(yàn)方案，方案具體內(nèi)容可以包括：

• 基于對(duì)材料的了解，選擇Q10值，比如選用保守值Q10=2；

• 根據(jù)市場(chǎng)及產(chǎn)品需求，選擇期望的無(wú)菌屏障系統(tǒng)貨架壽命，比如2年或3年，包括零時(shí)刻；

• 基于對(duì)材料的了解，確定試驗(yàn)條件，包括環(huán)境溫度和加速老化溫度；

• 決定試驗(yàn)中是否考慮濕度條件，若考慮，可參考附錄X.3建立適合的相對(duì)濕度水平；

• 用Q10、TRT、TAA計(jì)算加速老化試驗(yàn)時(shí)間；

• 定義無(wú)菌屏障系統(tǒng)的材料特性、密封強(qiáng)度和密封完整性試驗(yàn)、樣本量和接受準(zhǔn)則；

• 同時(shí)實(shí)施加速老化和實(shí)時(shí)老化試驗(yàn)；

• 評(píng)價(jià)加速老化后無(wú)菌屏障系統(tǒng)的相關(guān)性能，如包裝密封強(qiáng)度、包裝完整性等；

• 評(píng)價(jià)實(shí)時(shí)老化后無(wú)菌屏障系統(tǒng)是否滿足最初設(shè)計(jì)要求。

全文至此，主要跟大家梳理了加速老化試驗(yàn)的參考標(biāo)準(zhǔn)、基本概念、目的、理論基礎(chǔ)、影響因素以及試驗(yàn)方案。其中很重要的一點(diǎn)是，大家要熟悉加速老化的核心理論，即阿列紐斯公式，而且要理解附錄X3.1中“溫度、相對(duì)濕度和水蒸氣含量”三者的關(guān)系，這樣才能從源頭上幫助你制定出真正符合產(chǎn)品包裝特性的加速老化試驗(yàn)方案。更多詳細(xì)關(guān)于老化試驗(yàn)的解說(shuō)請(qǐng)咨詢廣東劍喬試驗(yàn)設(shè)備有限公司，咨詢熱線：13829135130！