无菌医疗器械包装的加速老化试验要点

包装作为产品的机械屏障，是无菌医疗器械无菌性的重要保证。那么，如何确定包装的无菌完整性、以及包装材料的物理特性所承受的时间和环境的影响呢？这不得不提到一个常用试验方法——加速老化试验。

医疗器械厂商如果要开展包装的加速老化试验，通常会参考美国材料和试验协会的标准——ASTM F1980-16，或者参考国内等同转化的行业标准——YY/T 0681.1-2018《无菌医疗器械包装试验方法 加速老化试验指南》。

参考标准中“加速老化”的定义是：将样品贮存在某一较高的温度，以缩短时间来模拟实时老化。而“实时老化”的定义是：将样品贮存在环境条件下的老化过程。所以简单来说，实时老化对应的是正常环境，而加速老化对应的是苛刻环境。

由于材料的物理性能会随时间降低，材料会随时间降解，加上贮存和运输过程中温度、湿度等因素的影响，无菌屏障系统的完整性可能会丧失。为了证明无菌屏障系统可以在产品有效期限内保持无菌状态，最直接有力的证据会来源于实时老化试验。

但考虑到新产品需要尽量在短时间内投入市场，实时老化因为耗时长无法满足这一目的，所以医疗器械厂商会选择耗时更短的加速老化试验，并按照标准要求开展研究，以确保真实地代表实时老化效应。这，就是加速老化试验的真正目的。

1.  理论基础

加速老化试验的核心理论是：材料退化过程中的化学反应遵循阿列纽斯（阿伦尼乌斯）反应速率函数，均相过程的温度每增加或降低10℃，其化学反应的速率加倍或减半。

基于该理论，可通过下列公式估计加速老化因子。式中，AAF指加速老化因子，TAA指加速老化温度，TRT指环境温度。Q10指老化因子，一般通过在各种温度下对材料进行试验来确定该值。通常，取Q10等于2，是计算加速老化因子的通用和保守方法。

获得AAF估计值后，又可以使用下列公式确定加速老化时间，其中，AAT指加速老化时间，RT指期望或要求的实际时间，AAF指加速老化因子。

2.  影响因素

大家仔细分析上述两个公式可以发现，决定加速老化时间的关键因素是加速老化温度，根据ASTM F1980-16附录X1.1，能够明确无菌屏障系统在选定温度下的热老化相当于1年的室温老化的时间。例如，若确定Q10为2，加速老化温度选用50℃，则加速老化时间为7.5周。特别要注意的是，大多数医用聚合物建议的温度上限是60℃。

除了加速老化温度外，相对湿度也是重要影响因素，虽然该因素没有列入计算公式，但是相对湿度水平的高低会直接影响材料的老化损伤。大家应该基于对材料的了解，选择目标温度下适宜的相对湿度水平，避免材料受损。至于如何确定温度和相对湿度之间的关系，大家可参考ASTM F1980-16的附录X3。

附录X3中，表3.1是恒定水蒸气含量下，相对湿度与温度的关系。而图3.1是水蒸气含量、温度、相对湿度三者之间的关系。在考虑了相对湿度对产品材料的损伤性后，大家可以针对一定温度建立适宜的相对湿度范围，进而调整试验条件。

明确了加速老化试验的相关概念后，可以按照ASTM F1980-16标准要求，制定加速老化试验方案，方案具体内容可以包括：

• 基于对材料的了解，选择Q10值，比如选用保守值Q10=2；

• 根据市场及产品需求，选择期望的无菌屏障系统货架寿命，比如2年或3年，包括零时刻；

• 基于对材料的了解，确定试验条件，包括环境温度和加速老化温度；

• 决定试验中是否考虑湿度条件，若考虑，可参考附录X.3建立适合的相对湿度水平；

• 用Q10、TRT、TAA计算加速老化试验时间；

• 定义无菌屏障系统的材料特性、密封强度和密封完整性试验、样本量和接受准则；

• 同时实施加速老化和实时老化试验；

• 评价加速老化后无菌屏障系统的相关性能，如包装密封强度、包装完整性等；

• 评价实时老化后无菌屏障系统是否满足最初设计要求。

全文至此，主要跟大家梳理了加速老化试验的参考标准、基本概念、目的、理论基础、影响因素以及试验方案。其中很重要的一点是，大家要熟悉加速老化的核心理论，即阿列纽斯公式，而且要理解附录X3.1中“温度、相对湿度和水蒸气含量”三者的关系，这样才能从源头上帮助你制定出真正符合产品包装特性的加速老化试验方案。

参考资料：

[1] ASTM F1980-16 Standard Guide for Accelerated Aging of Sterile Barrier Systems for Medical Devices

[2] YY/T 0681.1-2018无菌医疗器械包装试验方法 加速老化试验指南

来源：启升资讯

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