ลักษณะทางเคมี

ลักษณะทางเคมี

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการทดสอบลักษณะทางเคมีของเครื่องมือแพทย์

1. แนวคิดพื้นฐาน

ลักษณะทางเคมี: ตามที่กำหนดไว้ใน ISO 10993-18 กระบวนการระบุวัสดุของเครื่องมือแพทย์และสารเคมีที่อาจถูกปล่อยออกมาภายใต้สภาวะการใช้งานทางคลินิก และวิเคราะห์ในเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ

วัตถุประสงค์หลัก:

  • ระบุสารเคมีที่อาจปล่อยออกมาจากเครื่องมือแพทย์เข้าสู่ร่างกาย

  • ให้ข้อมูลทางเคมีเป็นข้อมูลป้อนเข้าประเมินทางชีววิทยา

  • ลดการทดสอบสัตว์ (แทนที่การทดสอบทางชีววิทยาบางอย่างผ่านข้อโต้แย้งที่เทียบเท่าทางเคมี)

  • ประเมินผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงของวัสดุและกระบวนการต่อความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์

ทำไมมันถึงสำคัญ: ลักษณะทางเคมีคือ องค์ประกอบหลัก ของการประเมินทางชีวภาพของเครื่องมือแพทย์สมัยใหม่ การประเมินความเข้ากันได้ทางชีวภาพภายใต้ FDA และ MDR ของสหภาพยุโรปอาศัยข้อมูลการกำหนดลักษณะทางเคมีมากกว่าการทดสอบในสัตว์เพียงอย่างเดียว

2. กฎระเบียบและมาตรฐานที่สำคัญ

มาตรฐาน/คำแนะนำ เนื้อหา
ISO 10993-1:2018 กรอบการประเมินทางชีววิทยาภายในกระบวนการบริหารความเสี่ยง
ISO 10993-17:2023 การประเมินความเสี่ยงทางพิษวิทยาขององค์ประกอบเครื่องมือแพทย์ (ฉบับใหม่แทนที่ของเก่า)
ISO 10993-18:2020 + A1:2022 ลักษณะทางเคมีของวัสดุเครื่องมือแพทย์ (มาตรฐานหลัก)
ISO/TS 21726:2019 การประยุกต์ใช้เกณฑ์ของความกังวลด้านพิษวิทยา (TTC) ในการประเมินทางชีววิทยา
คำแนะนำขององค์การอาหารและยา (2020) การใช้มาตรฐานสากล ISO 10993-1 สำหรับการประเมินทางชีวภาพของเครื่องมือแพทย์
คำแนะนำร่างองค์การอาหารและยา (2021) การวิเคราะห์ทางเคมีเพื่อการประเมินความเข้ากันได้ทางชีวภาพ/ลักษณะทางเคมี
GB/T 16886.18 มาตรฐานเทียบเท่าจีน (การนำ ISO 10993-18 มาใช้)
USP <661>/<665> การประเมินวัสดุสำหรับระบบบรรจุภัณฑ์ / การผลิตยา
ich q3d แนวทางสำหรับสิ่งเจือปนธาตุ (สำหรับการอ้างอิง)

3. คำสำคัญ

คำศัพท์ ความหมาย
น้ำที่ใช้ได้ สารเคมีที่ปล่อยออกมาจากตัวเครื่องภายใต้สภาวะการใช้งานจริง
สิ่งที่สกัดออกมาได้ สารเคมีที่สกัดจากอุปกรณ์ภายใต้สภาวะที่เกินจริง (> การปล่อยจริง)
เป้าหมายการชะล้าง สารที่ทราบเฉพาะของความกังวล
สารชะล้างที่ไม่รู้จัก สารที่ค้นพบโดยการวิเคราะห์แบบไม่กำหนดเป้าหมาย
AET (เกณฑ์การประเมินเชิงวิเคราะห์) เกณฑ์การประเมินเชิงวิเคราะห์ – สารที่ต่ำกว่าค่านี้สามารถละเลยได้
TTC (ข้อกังวลด้านพิษวิทยา) เกณฑ์ของความกังวลทางพิษวิทยา – เกณฑ์ความปลอดภัยทั่วไป
TI (การบริโภคที่ยอมรับได้) การบริโภคที่ยอมรับได้ – การบริโภคสารที่ทนได้ทุกวัน
MOS (ระยะขอบของความปลอดภัย) ระยะขอบของความปลอดภัย = TI / การเปิดรับแสงจริง
PDE (ได้รับอนุญาตรายวัน) เปิดรับทุกวัน

4. กระบวนการแสดงลักษณะทางเคมี (ISO 10993-18)

1. Information gathering (formulation, process, contact conditions)
 ↓
2. Risk assessment and determination of need
 ↓
3. Chemical characterization plan
 ↓
4. Sample preparation (simulating actual use)
 ↓
5. Extraction study
 ↓
6. Chemical analysis (qualitative + quantitative)
 ↓
7. Data evaluation and AET calculation
 ↓
8. Toxicological risk assessment (TRA, ISO 10993-17)
 ↓
9. Decide whether additional biological testing is needed

5. ระดับของลักษณะทางเคมี (ISO 10993-18)

ขั้นตอนที่ 1: การรวบรวมข้อมูล

  • องค์ประกอบของวัสดุ (สูตร, สารเติมแต่ง, ตัวเร่งปฏิกิริยา)

  • กระบวนการผลิต (การฆ่าเชื้อ การทำความสะอาด เครื่องช่วยในการประมวลผล)

  • ลักษณะการสัมผัสร่างกาย (ไซต์ ระยะเวลา พื้นที่)

  • ข้อมูลทางเคมี/พิษวิทยาที่มีอยู่

ขั้นตอนที่ 2: การประเมินความเท่าเทียมกันทางเคมี

หากวัสดุเทียบเท่ากับผลิตภัณฑ์ที่วางตลาด การทดสอบบางอย่างสามารถยกเว้นได้

ขั้นตอนที่ 3: ลักษณะทางเคมีที่เกิดขึ้นจริง

เลือกตามระดับความเสี่ยง:

  • การวิเคราะห์เป้าหมาย: สำหรับสารที่ทราบที่น่ากังวล

  • การวิเคราะห์แบบไม่ตรงเป้าหมาย:การคัดกรองสารที่ไม่รู้จัก

  • การวิเคราะห์เชิงปริมาณ / เชิงปริมาณ

6. การศึกษาการสกัด

สามองค์ประกอบของเงื่อนไขการสกัด

ธาตุ ตัวเลือก
แม่เหล็ก ขั้ว (น้ำ), กึ่งขั้ว (ไอโซโพรพานอล/เอทานอล), ไม่ขั้ว (เฮกเซน)
อุณหภูมิ 37 °C (จำลอง), 50 °C, 70 °C, 121 °C (เกินจริง)
ระยะเวลา 24 ชม. 72 ชม. สกัดซ้ำจนหมดแรง

โหมดการสกัด

โหมด คำอธิบาย
การสกัดจำลอง จำลองสภาพการใช้งานจริง
การสกัดที่เกินจริง รุนแรงกว่าสภาพจริง
การสกัดอย่างละเอียดถี่ถ้วน จนกว่าจะไม่มีการปล่อยสารเพิ่ม (การสกัดแต่ละครั้ง <10% ของก่อนหน้านี้)

การรวมตัวทำละลายการสกัดทั่วไป

  • ขั้ว: น้ำบริสุทธิ์, น้ำเกลือ

  • กึ่งมีขั้ว: เอทานอล 50%, ไอโซโพรพานอล

  • ที่ไม่มีขั้ว: เฮกเซน, ไดคลอโรมีเทน, น้ำมันข้าวโพด

แบบแผน: ตัวทำละลายสามตัวที่มีขั้วต่างกัน × สภาวะเกินจริง × อุณหภูมิและเวลาที่เหมาะสม

7. เทคนิคการวิเคราะห์และขอบเขต

เทคนิคการใช้เครื่องดนตรีหลัก

เทคนิค ชื่อเต็ม ใช้ได้กับ
GC-MS แก๊สโครมาโตกราฟี – แมสสเปกโตรเมทรี สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย / กึ่งระเหย (VOC / SVOC)
HS-GC-MS เฮดสเปซ GC-MS สารประกอบอินทรีย์ที่มีความผันผวนสูง
LC-MS/HRMS โครมาโตกราฟีของเหลว – (ความละเอียดสูง) แมสสเปกโตรเมทรี สารประกอบอินทรีย์ที่ไม่ระเหย (NVOC)
icp-MS พลาสมาแมสสเปกโตรเมตรีแบบเหนี่ยวนำคู่ โลหะและองค์ประกอบอนินทรีย์
icp-oes สเปกโตรเมตรีการแผ่รังสีพลาสม่าแบบคู่แบบเหนี่ยวนำ โลหะ
ไอซี ไอออนโครมาโตกราฟี แอนไอออน แคตไอออน กรดอินทรีย์
ftir ฟูริเยร์-ทรานส์ฟอร์มอินฟราเรดสเปกโทรสโกปี การระบุวัสดุกลุ่มฟังก์ชัน
ปรปักษ์ เรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์ การยืนยันโครงสร้าง
TOC การวิเคราะห์คาร์บอนอินทรีย์ทั้งหมด สารอินทรีย์รวม
รังสียูวี สเปกโตรโฟโตเมตรี UV-Vis สารดูดซับแสงเฉพาะ

การรวมกันเชิงวิเคราะห์ทั่วไป

สารประเภทต่าง ๆ ต้องใช้วิธีการร่วมกัน – ไม่มีวิธีใดที่สามารถครอบคลุมการชะล้างทั้งหมดได้:

Organic analysis:
 Volatile → HS-GC-MS
 Semi-volatile → GC-MS
 Non-volatile → LC-MS (positive/negative ion mode), HRMS

Inorganic analysis:
 Metals → ICP-MS / ICP-OES
 Anions → IC

Supporting:
 TOC (overview), FTIR (material identification)

8. AET (เกณฑ์การประเมินเชิงวิเคราะห์) การคำนวณ

ถึงเพียงไร กท. คือ “เกณฑ์” ในการตัดสินใจว่าสารเคมีต้องการการประเมินเพิ่มเติมหรือไม่

สูตรพื้นฐาน

$$aet = frac{dbt ครั้ง a}{b คูณ uf}$$

ที่ไหน:

  • ดีบีที (เกณฑ์ตามขนาดยา): ปริมาณรายวันตาม TTC โดยปกติ 1.5 ไมโครกรัม/วัน (สารไวแสง) หรือ 120 ไมโครกรัม/วัน (ไม่ไวต่อสาร)

  • A: ปริมาณสารสกัดทั้งหมด

  • B: มวลหรือจำนวนอุปกรณ์ที่ติดต่อต่อวัน

  • ยูเอฟ: ปัจจัยความไม่แน่นอน (ปกติ 1.5–2)

กฎการสมัคร

  • สารใต้ AET → ละเลยได้

  • สารเหนือ AET → ต้องระบุ + การประเมินทางพิษวิทยา

ระยะเวลาการติดต่อกำหนดเกณฑ์ (ISO/TS 21726)

ระยะเวลาการสัมผัส ค่า TTC พื้นฐาน
≤24 ชั่วโมง 120 ไมโครกรัม/วัน
>24 ชม. ถึง 30 วัน 20 ไมโครกรัม/วัน
>30 วันถึง 10 ปี 1.5 ไมโครกรัม/วัน
อายุการใช้งาน (>10 ปี) 1.5 ไมโครกรัม/วัน

สารที่น่ากังวลเป็นพิเศษ (กลุ่มสารก่อมะเร็ง): ไม่มีเกณฑ์ปลอดภัย; จำเป็นต้องมีการประเมินเป็นรายกรณี

9. การประเมินความเสี่ยงทางพิษวิทยา (TRA) – ISO 10993-17

หลังจากจำแนกลักษณะทางเคมีแล้ว สารที่ระบุจะต้องได้รับการประเมินทางพิษวิทยา:

ขั้นตอนการประเมิน

1. Substance identification (CAS number, structure)
 ↓
2. Retrieve toxicological data (authoritative databases)
 ↓
3. Determine the TI (tolerable intake)/PDE
 ↓
4. Calculate actual exposure (EDI)
 ↓
5. Calculate the margin of safety MoS = TI / EDI
 ↓
6. Decision:
 MoS ≥ 1 → acceptable
 MoS < 1 → further evaluation or risk control

ฐานข้อมูลทางพิษวิทยาทั่วไป

  • อีชา (สำนักงานเคมีภัณฑ์ยุโรป)

  • สำนักข่าวหนังสือพิมพ์ (สถาบันสุขภาพแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา)

  • พิษวิทยา

  • คองเกรส (การจำแนกสารก่อมะเร็ง)

  • NIOSH/REACH/GRAS บัญชีรายชื่อ

  • รีวิวส่วนผสมเครื่องสำอาง (CIR)

10. ความสัมพันธ์ระหว่างลักษณะทางเคมีและการทดสอบทางชีวภาพ

ISO 10993-1 ใหม่เน้น a วิชาเคมีก่อนใคร แนวทางการประเมินผล:

Risk identification
 ↓
Chemical characterization + toxicological assessment
 ↓
 ┌────┴────┐
 ↓ ↓
Risk controlled Risk unclear
 ↓ ↓
Corresponding Additional biological testing
biological tests waived (cytotoxicity, sensitization, irritation, etc.)

การทดสอบทางชีววิทยาที่สามารถเปลี่ยน/ลดได้โดยการกำหนดลักษณะทางเคมี:

  • ความเป็นพิษต่อระบบ (subacute, subchronic, chronic)

  • ความเป็นพิษต่อสารพันธุกรรม (Genotoxicity)

  • การก่อมะเร็ง (Carcinogenicity)

  • ความเป็นพิษต่อระบบสืบพันธุ์และพัฒนาการ

การทดสอบทางชีวภาพยังคงต้องการโดยตรง:

  • ความเป็นพิษต่อเซลล์ (มักใช้เป็นหน้าจอพื้นฐาน)

  • อาการแพ้และระคายเคือง (ปฏิกิริยาในท้องถิ่นที่ลักษณะทางเคมีแทบจะไม่สามารถคาดเดาได้)

  • การทดสอบการฝัง (ปฏิกิริยาของเนื้อเยื่อท้องถิ่น)

11. พื้นที่โฟกัสสำหรับอุปกรณ์ต่างๆ

ประเภทอุปกรณ์ สารสำคัญที่น่ากังวล
ชุดแช่พีวีซี DEHP / DINP พลาสติไซเซอร์
รากฟันเทียม (โลหะ) การปล่อยนิเกิล, โคบอลต์, โครเมียม, ไทเทเนียม
ซีเมนต์กระดูก (PMMA) โมโนเมอร์ MMA ที่เหลือ
ผลิตภัณฑ์ฆ่าเชื้อ EO อีโอ/อีคเรซิดิว
โพลีเมอร์ที่ผ่านการฆ่าเชื้อด้วยรังสี ผลิตภัณฑ์ย่อยสลายรังสี
ซิลิโคน/ยาง D4/D5/D6 โอลิโกเมอร์ไซลอกเซน
กาว/หมึก Bisphenol A, โฟโตอินทิเอเตอร์
สายสวนเคลือบ ผลิตภัณฑ์การย่อยสลายสารเคลือบ, ผู้ริเริ่ม

12. ความเข้าใจผิดที่พบบ่อยในการกำหนดลักษณะทางเคมี

  1. TOC เพียงอย่างเดียวไม่สามารถแทนที่ลักษณะทางเคมีได้: TOC ให้ข้อมูลโดยรวมเท่านั้นและไม่สามารถระบุสารเฉพาะได้

  2. เงื่อนไขการสกัดอ่อนเกินไป: พลาดสารเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้น; แนะนำให้ใช้เงื่อนไขที่เกินจริง

  3. การคำนวณ AET ที่ไม่ถูกต้อง: ละเว้นความแตกต่างในระยะเวลาการติดต่อและพื้นที่ติดต่อ

  4. ไม่ได้ระบุสิ่งที่ไม่รู้จัก: รายงานเฉพาะ “ไม่ทราบ X” โดยไม่ต้องพยายามระบุโครงสร้าง

  5. ละเว้นข้อมูลกึ่งเชิงปริมาณ: แม้จะไม่มีการหาปริมาณที่แม่นยำ ข้อมูลกึ่งเชิงปริมาณก็มีค่า

  6. สารสกัดและสารสกัดที่สับสน: สารสกัด leachables; พวกเขาจะต้องโดดเด่น

  7. การตรวจสอบวิธีการไม่เพียงพอ: LOD/LOQ การกู้คืนและการทำซ้ำต้องได้รับการตรวจสอบ

13. แนวโน้มการกำกับดูแล

อย.

  • คำแนะนำ 2020 เน้น ลักษณะทางเคมีเป็นแกนกลางของการประเมินทางชีววิทยา

  • ส่งเสริมให้เปลี่ยนการทดสอบในสัตว์ เช่น ความเป็นพิษเรื้อรังและการก่อมะเร็งด้วยลักษณะทางเคมี

  • ต้องการการตรวจสอบความถูกต้องของวิธีการและข้อมูลการควบคุมคุณภาพโดยละเอียด

สหภาพยุโรป MDR

  • เน้นความสมบูรณ์ การประเมินความเสี่ยงทางพิษวิทยา

  • ข้อกำหนดข้อมูลทางเคมีที่เข้มงวดยิ่งขึ้นสำหรับการปลูกถ่ายที่มีความเสี่ยงสูง

จีน NMPA

  • GB/T 16886.18 เป็นการนำ ISO 10993-18 มาใช้เหมือนกัน

  • เพิ่มการยอมรับข้อมูลลักษณะทางเคมี แม้ว่าการทดสอบทางชีววิทยาแบบดั้งเดิมยังคงเป็นบรรทัดฐาน

  • แนวทางใหม่กำลังค่อยๆ บรรจบกับแนวโน้มระหว่างประเทศ

14. เนื้อหาสำคัญของรายงานลักษณะทางเคมี

  1. ข้อมูลตัวอย่าง: สูตร, เลขล็อต, วิธีการฆ่าเชื้อ, กระบวนการผลิต

  2. ข้อมูลการใช้งานทางคลินิก: เว็บไซต์ติดต่อ, ระยะเวลา, พื้นที่สัมผัสร่างกาย/มวล

  3. แผนการสกัด: ตัวทำละลาย อุณหภูมิ เวลา อัตราส่วนตัวอย่างต่อตัวทำละลาย เหตุผล

  4. วิธีวิเคราะห์: เงื่อนไขเครื่องมือ มาตรฐาน ข้อมูลการตรวจสอบวิธีการ

  5. การคำนวณ AET

  6. รายชื่อสารที่ตรวจพบ: ตัวเลข CAS, ความเข้มข้น, ความไม่แน่นอน

  7. การประเมินทางพิษวิทยา: แหล่งที่มาของ TI/PDE, MOS การคำนวณ

  8. บทสรุป: ความเสี่ยงเป็นที่ยอมรับหรือไม่และจำเป็นต้องมีการทดสอบเพิ่มเติมหรือไม่

15. ระยะเวลาและค่าใช้จ่ายของโครงการทั่วไป

  • ลักษณะทางเคมีเต็มรูปแบบ + TRA: 8–16 สัปดาห์

  • โครงการที่เรียบง่าย: 4–8 สัปดาห์

  • ราคา: จากหลายหมื่นถึงหลายแสนหยวน (ขึ้นอยู่กับประเภทความซับซ้อนและอุปกรณ์)

  • ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อ: จำนวนวัสดุ, ระยะเวลาการติดต่อ, การปรากฏตัวของโลหะ, ความลึกของการระบุตัวตนที่ไม่รู้จัก

Scroll to Top