【YY医药标准】 适用于辐射灭菌的医疗保健产品的材料评价

ICS11.080.01
中华人民共和国医药行业标准
YY/T0884—2013
适用于辐射灭菌的医疗保健产品的材料评价
Evaluation of materials of health care product subject to radiation sterilization2013-10-21发布
国家食品药品监督管理总局
2014-10-01实施
YY/T0884—2013
2规范性引用文件
3术语和定义
选择材料
5产品设计和加工
6材料试验
附录A（资料性附录）
参考文献
辐射灭菌
材料适应性的基本原则
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。YY/T0884—2013
本标准参考AAMITIR17：2008《材料与灭菌的适应性》英文版）有关辐射部分的内容。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由国家食品药品监督管理总局提出。本标准由全国消毒技术与设备标准化技术委员会（SAC/TC200)归口并负责解释。本标准起草单位：北京市射线应用研究中心、国家食品药品监督管理局广州医疗器械质量监督检验中心上海金鹏源辐照技术有限公司。本标准主要起草人：胡洋、胡金慧、胡相华、胡昌明、陈强、沈以凌1范围
适用于辐射灭菌的医疗保健产品的材料评价
YY/T0884——2013
本标准提供了评价医疗保健产品（包括包装）的组成材料，包括高分子材料、金属、陶瓷/玻璃及其他材料对辐射灭菌加工的适宜性的程序和信息，为选择和鉴定医疗保健产品和包装的材料提供指南。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T1040（所有部分）塑料拉伸性能的测定GB/T1041-2008塑料压缩性能的测定GB/T2410—2008
3透明塑料透光率和雾度的测定
GB/T2411—2008
塑料和硬橡胶邵氏硬度
GB/T3398.2—2008塑料硬度测定第2部分：洛氏硬度GB/T9341-2008塑料弯曲性能的测定GB/T13525塑料拉伸冲击性能试验方法GB/T16578.1-2008塑料薄膜和薄片耐撕裂性能的测定第1部分：裤形撕裂法GB/T16886.1医疗器械生物学评价第1部分：评价与试验HG/T3862—2006塑料黄色指数试验方法ISO11137-1:2006
医疗保健产品灭菌辐射第1部分医疗器械灭菌过程的开发、确认和常规控制要求(Sterilizationofhealthcareproducts—Radiation-PartI.Requirements fordevelopment，validation and routine control of a sterilization process for medical devices)3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
吸收剂量absorbeddose
传输到物质单位质量上的电离辐射能的量，注1：吸收剂量的单位是戈瑞（Gy)，lGy=1J/kg(=100rad)。注2：本标准中，剂量一词指吸收剂量。[ISO11137-1:2006]
医疗保健产品healthcareproduct医疗器械，包括体外诊断用医疗器械，或医药产品，包括生物药品。注：本标准旨在说明术语医疗保健产品或产品应参照已完成的医疗器械和/或最终包装内的附加组件。1
YY/T0884—2013
Ematerialbiocompatibility
材料的生物相容性
器械的构成材料或包装材料没有暴露出不利于健康的后果。3.4
最大可接受剂量
maximumacceptabledose
过程规范所规定的剂量，作为最大剂量，能被应用到规定产品面又不会危及产品的安全、质量和性能。
[ISO11137-1;2006]
货架期shelf life
在具有代表性的贮存条件下，能保证产品功能性和生物相容性无不可接受影响的时间长度或选择失效的时间长度。
熔融温度
熔化温度或融化塑料的温度。
4选择材料
4.1获得信息
对于选择辐射技术为灭菌方法的医疗保健产品，应考虑产品材料对辐射灭菌的适宜性，以保证产品经过辐射灭菌后依然能够满足原有的安全性和有效性的要求，本标准给出了一些关于材料与辐射灭菌适应性的信息，更多的信息可以从公开发表的科学文献中获得。
通过获得的信息评价产品材料对辐射灭菌加工的适宜性仅是第一步，随后还应开展材料试验来最终确认经过辐射灭菌加工的产品和材料的性能和安全性能够满足要求4.2辐射灭菌加工对材料的影响
4.2.1辐射灭菌加工中产生的高能射线会破坏聚合物材料的分子键，辐射可能造成聚合物材料的重组、断链和交联。
4.2.2聚合物化学结构的改变可以从以下方面表现出来：a）物理性质改变，例如：脆化、变色、产生气味、硬化、软化和熔融温度的变化；b)
化学性质改变，例如：分解、产生气体、聚合反应和有毒化合物的形成c）膨胀率的差异，可能影响连接部分的粘合强度d）材料或产品的功能和性能的改变。4.2.3在辐射灭菌加工中，环境条件中的湿度、压力是不变的，温度会有一定的上升，上升的幅度与实施的剂量，辅射源的剂量率及加工工艺有关。温度的上升最典型的作用是导致产品包装封口强度的变化，进而影响包装作为隔菌屏障的作用乃室影响产品的货架期，因此，需要评估产品及包装在辅射灭菌加工后可能发生的变化。
4.2.4多数医疗保健产品的材料能够适用于辐射灭菌加工，但有些材料需谨慎使用，如聚甲醛、不稳定的聚丙烯和聚四氟之烯（PTFE)等，即便是常规灭菌剂量都会使其降解，应尽量避免使用、4.2.5经过辐射灭菌加工的产品或材料在功能和外观上的变化可能贯穿于产品的货架期。2
4.3疆射灭菌剂量对产品和材料性能变化的影响YY/T0884—2013
辐射灭菌产品和材料的性质的变化与其接受的吸收剂最的量值相关。产品的吸收剂量越高，产品材料化学分子获得的能量就慈大，聚合物产生的重组、断链或交连的可能性就越大，因此，聚合物性能接失的风险就越大。
4.4辐射场不均匀度对聚合物材料性能变化的影响由于辐射场存在不均匀度，产品接受的最天剂量可能是灭菌剂量的1.1～3倍，因此产品在灭菌加工中获得的最大剂量将远远超过预先规定的灭菌剂量，所以，评价产品材料的对辅射火菌加工的适应性应考患辐射场的不均匀度。
4.5辐射灭菌加工后产品中没有残留和放射性物质，产品灭菌合格放行无需有关残留的相关试验附录A提供了医疗保健产品材料对辐射灭菌加工的适宜性指南。指南包含了以下儿类材料：热塑性塑料、热固性塑料、粘合剂、橡胶、金属、陶瓷/玻璃及其他材料。5产品设计和加工
5.1设计
5.1.1产品设计对产品的性能、寿命及可靠性都有重大影响。对于设计不当的产品，辅射灭菌会使产品的某些部件提前失效，这是因为辐射灭菌加工增加了材料对加工条件和环境影响的敏感性。5.1.2加工工艺中的成型、挤出、薄膜压延、组件和产品装配均会对聚合物材料性能的稳定性产生很大影响。聚合物分子性能往往会在应力累计最大点损失。聚合物材料在应力和辐射灭菌加工的联合作用下更易发生变性，因为已经处于压力下的聚合物分子对于辐射灭菌加工产生的降解作用更加敏感。5.1.3在设计产品时，了解和控制可能影响聚合物性能变化的因素很重要，例如：a)
收缩应力；
残余成型应力；
加工压力；
外加应力；
超声波焊接；
快速结晶；
装载设计；
溶解或化学腐蚀
水解或不完全烘干；
紫外线；
k）温度；
二次粉碎物料：
m）氧化。
5.1.4本标准给出了设计指南，此外，还可以遵循材料供应商提供的设计指南。依循这些指南可以减小辐射灭菌加工对聚合物性能稳定性的影响。5.1.5产品包装的设计也应考辐射灭菌加工的影响。5.1.6为了减小辐射灭菌加工对聚合体性能的稳定性的影响，对设计注塑成型工艺提供以下指南，见图1：
避免薄厚不均：
YY/T0884—2013
统一产品各部位的半径；
避免因成型不当和长期端变导致屈服强度超过20%模具应设计成快速易填充形式，根据模口的大小及位置使材料流动压力和路径最小化。另外，部件应设计成易于挤出形式，且使挤出力和成型压力最小化。避免
半径R
5.2加工
a）半径
图1成型设计指南
b)壁厚均匀性
5.2.1在任何灭菌加工中，因加工较差而在产品上留有残余应力，都可能降低材料性能的稳定性。5.2.2改善加工有利于改善材料性能的稳定性，举例见图2，ABS材料因成型温度从29℃上升至85℃导致冲击强度增强了20倍。5.2.3注塑成型：聚合物的物理性质（例如：伸长率、冲击性能、拉伸强度）受到成型温度、熔融温度和模具填充率的影响远大于灭菌加工的影响。因此需要监测控制注塑成型过程，必要时记录经常影响性能的模腔，韧性部件使用热的模具和易填充方式生产，脆性部件使用冷的模具和曲折填充方式生产。表1列出了13种方法，用以识别冷成型的部件的性能降低的可能性。218
注：条件A：熔融温度274C、成型温度29C，冲击力1.35N·m，条件B；熔融温度274C，成型温度85℃，冲击力27.00N?m。图2工艺变化对物理性能的冲击一丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）4
材料试验
6.1总则
冷成型部件识别方法
识别方法
部件没有反射光泽
部件光泽较差或经消光处理
部件没有收络痕迹
部件尺寸的公差大或超大
部件在接口处有填料密封环（外观）部件弯曲性降低
部件浑浊或透明度缺失
部件接触溶剂时出现裂纹
部件接口处有一条明显的熔接线部件弯曲时裂开
部件重量高于标准
部件受热时扭曲
硬度计读数高于标准水平（更硬）YY/T0884—2013
材料试验是为了确认经过灭菌的产品的功能和生物相容性是否能够满足要求而进行的实验，包括产品功能试验和生物相容性试验。仅从参考资料获得产品或材料对灭菌的适宜性的信息是不充分的，还应通过实验确认产品或材料对灭菌加工的适宜性。本标准仅讨论辐射灭菌加工的材料试验。6.2确定产品的功能要求
在实验开始之前应当确认产品的功能要求。材料试验是挑战灭菌加工对产品功能和主要故障模式造成的影响。
6.3确定最大辐射灭菌剂量
材料实验中使用的鉴定剂量是基于辐射灭菌加工剂量设定的，图3显示了材料试验中使用的鉴定剂量与灭菌加工剂量的关系。
材料在低剂量率的辐射中比在高剂量率的辐射中表现出更大的衰退（例如，脆化），因为低剂量率导致材料发生的氧化作用更加严重。因此，若一种材料已经在低剂量率辐射（辐射）试验中认定适宜辐射灭菌加工，则再完成其在高剂量率下（电子束）的材料试验的必要性就很小；反之，若一种材料已经在一个高剂量率条件下被认定适宜辐射灭菌加工，其在低剂量率下的材料试验依然必要。这个原则尤其适用于易于氧化降解（例如聚丙烯和脂肪族尼龙）或具有较大的表面与质量比的材料（例如：薄膜、纤维、粘合剂)。
YY/T0884—2013
6.4产品功能性试验
最大可接受剂量
灭菌剂盘
灭葡加工
规定制量
鉴定剂量概况
最大签定剂量
鉴定目标剂量
产品功能试验（辐射）的目的是对经过辐射灭菌加工后的产品和材料及其完整包装的主要性能作评估。表2列出了可用于产品功能性试验的试验方法的标准。试验中应注意以下问题
故障试验结果是零的情况应尽量避免，因为这将妨碍对于产品的性能和故障模式的分析。a)
供试产品单元是由相同或等效的组件或配件在相同或等效的生产加工条件下生产出来的常规产b)
品。应考虑供试产品在原料、生产加工及贮藏条件上的变化。供试产品应是有最终包装的成品。在某些情况下，可以使用配件以及专门准备的试验样品，但应说明使用这些样品的理由。应当根据设计规范中规定的产品的基本功能和安全要求确定合格判定的标准，不应任意的增e)
减。对于可以重复加工的产品，应当明确规定最大重复使用次数。d)
依据统计学的要求选择足够数量的产品作试验样品。注：见ISO/TIR8550：1994
制订试验计划，具体说明加速老化的条件（例如：温度、湿度、高温周期），时间间隔，样品尺寸以及每一个试验的合格判定的标准。注：见YY/T0681.1-2009。
样品应当按照计划中的规定生产条件和加工工艺生产老化试验应在辐射灭菌加工中产生的大部分辐解产物消失后再开始，一般需要48h。注：在灭菌后的第一个48h降解反应率明显高于之后的速率。h)
评价产品的试验结果应该使用适当的统计方法，以便对该产品作出合格判定。评价塑料材料的物理性质和功能性试验方法表2
材料脆化试验
试验方法
拉伸强度
断裂伸长
弹性模量
奇曲性能
试验参考标准
GB/T1040所有部分）
GB/T9341—2008
材料脆化试验
材料变色试验
材料生物相容性通用要求
表2（续）
试验方法
冲击抗性
耐压强度
撕裂强度
黄色指数
邵氏硬度
洛氏硬度
光学光谐测定法
GB/T13525
YY/T0884—2013
试验参考标准
GB/T2411—2008
GB/T3398.2—2008
GB/T1041—2008
GB/T16578.1—2008
HG/T38622006
GB/T2410—2008
评价材料和产品的生物相容性是根据材料的特性而开展的毒性试验（GB/T16886.1有关于生物相容性评价的详细内容）。在前期的设计过程中，完成待选材料的材料特性和筛选试验，并确认潜在的生物安全问题以避免在后续的加工中增加不必要的成本，筛选试验包括生化反应、细胞毒性和溶血作用，这些试验的特点是灵敏度高、成本较低和反应迅速。从材料供应商处得到的生物相容性数据和环境数据是用于评价待选组件材料很好的信息资源。此外，还有许多有用的数据库可用于评价备选材料。详见参考文献中的资料性参考文献。材料的化学特性是筛选材料的重要内容，包括以下内容：a)
材料的基本化学性质（例如：相对分子质量、相对分子质量分布、线性或包含支链、交联，构成）；添加剂（例如：着色剂、抗氧化剂、增塑剂）；作为产品的一部分保留在产品中的加工助剂，并且这种加工助剂是可渗出的（例如：内部润滑剂)；
毒性微量成分（例如：已知的毒性单体、重金属、过渡金属催化剂）；任何其他可的生物或毒性成分（例如：微粒、热原）。7
YY/T0884—2013
A.1材料适应性
A,1.1辐射对聚合物的影响
附录A
（资料性附录）
材料适应性的基本原则
辐射灭蕾：
A1.1.1辐射灭菌加工对聚合物的作用是造成其功能损失。可能受影响的性质包括拉伸强度、冲击强度、剪切强度、伸长率以及颜色等。辐射灭菌加工对不同聚合物的以上性质以及一般性能（包括物理性能、气味和颜色)的影响不同，取决于聚合物发生了断链作用还是交联作用。A.1.1.2在很高的辐射剂量下所有材料都会丧失其物理性质：但较低剂量的辐射可以改善聚合物的性质并因此带来商业价值。有改善作用的剂量值的大小主要取决于聚合物的化学结构，从几个千戈瑞到高至数百个干戈瑞。［见图A.1，图A.1显示了一些常见的热塑性塑料和热固性材料表现出重大性质改变时（即伸长率损失25%）的剂量范围。热固性材料
豫菲乙婚
减品聚合物
聚氨基甲酸乙酯
聚乙爆
聚碳酸酯
高性能工程树脂
硅树脂
豫氯乙烯
聚酰胺（尼龙）
PP（稳定状态）
亲甲基戊娜
人造橡胶
纤维素
聚丙焙
口相适应
辐射剂量/kGy
四谨慎使用
日不推荐bzxZ.net
注：ABS=丙烯腊-丁二烯-苯乙烯共聚物；PMMA=聚甲基丙烯酸甲酯；PP=聚丙烯，FEP=氟化乙烯丙烯共聚物：PTFE一亲四氮乙烯。
图A1聚合材料辐射稳定性的比较A.1.1.3导致聚合物的辐射稳定性发生明显变化的因素如下：辐射吸收剂量；
残留或功能性应力（加工，部件设计和功能）；b)
聚合物的相对分子质量；
产品横截面的厚度（薄膜、涂层或纤维）；e)
形态（例如：结晶百分比）；
辐射、贮存和使用的环境（例如：氧气、温度和湿度）；剂量率（即Y、X射线或电子束）。g)
选择材料时应遵循的原则
YY/T0884—2013
A1.2.1在辐射灭菌加工中发生交联反应的聚合物的表现通常优于发生断链反应的聚合物。A.1.2.2芳香族材料比脂肪族材料的辐射稳定性更强。芳香聚合物内的苯环结构是一个稳定剂。这样的芳香聚合物包括苯乙烯、聚酯纤维、聚碳酸酯和聚砜树脂。A.1.2.3抗氧化剂和紫外稳定剂可提高辐射稳定性，但应考虑这些添加剂对生物相容性的影响。A.1.2.4应尽可能使用较大相对分子质量的材料。A，1.2.5与半晶态的材料相比，非晶态材料具有更好的辐射稳定性。A.1.2.6氧气渗透性低的材料有更好的辐射稳定性。A.1.2.7选择薄膜及纤维的材料时应特别注意，因为表面质量比大将导致氧化反应增强，A1.2.8在重复辐射的情况下，辆射对聚合物的作用是每次辐射作用的累加。所以，辐射对聚合物的作用仅与总吸收剂量有关，与辐射的次数无关。A1.2.9辐射对聚合物的另一个影响是变色（通常变黄），这是由于聚合物内特定成色基团发生了改变。对不同聚合物而言，额色发生改变的剂量也各不相同，通常颜色的变化随辐射后储存时间的延续而逐渐减弱。变色通常出现在可测量的物理性质丧失之前。如案氯乙烯（PVC)和聚碳酸酯（PC)在远低于导致其物理性质降低的剂量下，就会形成共轭双键，并因此变黄。A.1.2.10经辐射的聚合物会产生自由基，并因此产生气味。容易在辐射后产生气味的聚合物有聚乙烯、聚氯乙烯和聚氨基甲酸酯。可以使用抗氧化剂、降低加工温度或使用的高相对分子质量的聚合物减少气味。减少气味还可以通过使用透气性包装或提高环境温度来实现。A.1.3辐射化学方面的适用性原则A1.3.1相对分子质量、链长度、交链程度、多分散性、支链、支链基团和链末端的功能基团会对聚合物的性质产生影响，辐射可以改变上述聚合物的特性。辐射剂量是决定聚合物辐射后性能变化的主要因素。
A.1.3.2辐射可以引起聚合物发生重组、交联和断链：a）重组一聚合物的链通过重新组合，并不导致性质的改变；b）交联一聚合物的链通过结合和移植并形成网状结构，会导致强度增加和仲长率的下降；断链一聚合物的链断裂形成会终止于较短的链，导致相对分子质量的降低，强度和伸长率的损c
失（脆化）。
由于辐射引起聚合物的重组、交联和断链，这些反应影响聚合物得稳定性，因此可能导致以下物理变化：
脆性；
b）颜色（即玻璃态PVC)；
气味；
硬度和软度；
e）毒性；
化学情性；
g）熔化温度：
h）pH(潮湿的或缓冲的)。
如果辐射后聚合物发生的变化以断链为主，那么聚合物将失去机械强度并易丁产生低相对分了质量片段、气体和不饱和键。如果辐射后聚合物发生的变化以交联为主，那么聚合物拉伸强度、硬度和韧9
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。