關于環氧乙烷滅菌后的殘留分析
發布時間：2022-03-19 11:27:36
醫療器械是臨床活動的載體，通過與人體直接或間接接觸，實現其醫療用途。許多醫療器械在臨床使用前必須經過滅菌才能保證安全性，滅菌的過程直接影響到人體生命安全。因此，對器械進行滅菌是非常重要的環節。
目前，環氧乙烷滅菌是醫療器械使用前的滅菌控制環節最常用的方式。環氧乙烷作為氣體滅菌已經得到全世界的認可，隨著工業化的發展，被普遍應用于，不耐高溫高壓高濕度的醫療器械滅菌。但是環氧乙烷滅菌也存在一定的缺點，特別是滅菌后的殘留物是對相關使用或操作人員的重大威脅，對粘膜組織損傷嚴重，可引起細胞畸變和癌變。常見的殘留物包括環氧乙烷、2-氯乙醇、乙二醇。因此了解環氧乙烷生產過程、滅菌特性、檢測方法等才能更好地分析其滅菌后的相關殘留物，進而對殘留物開展相關評價及控制，保障使用經環氧乙烷滅菌的醫療器械的患者、醫護人員的健康。
一般情況下，采用環氧乙烷滅菌的醫療器械應當對滅菌后相關殘留物進行分析評價，因為殘留量的多少與接觸醫療器械的相關人員的健康息息相關。環氧乙烷是一種中樞神經抑制劑。若與皮膚接觸迅速發生紅腫，數小時后起泡，反復接觸可致敏。液體濺入眼內，可致角膜灼傷。若長期少量接觸，可見有神經衰弱綜合癥和植物神經功能紊亂。有報道表明，大鼠急性口服LD50為330 mg/kg，環氧乙烷可使小鼠骨髓染色體的畸變率提高[7]。有報道，環氧乙烷接觸的工作人員致癌率和死亡率較高。2-氯乙醇若與皮膚接觸，可出現皮膚紅斑；可經皮吸收引起中毒；口服可致死；若慢性長期接觸有可能對中樞神經系統、心血管系統、肺造成損傷。國內外對于乙二醇的研究結果一致認為其本身毒性較低。其在體內代謝過程與乙醇相同，經過乙醇脫氫酶及乙醛脫氫酶的代謝，主要產物為乙醛酸、草酸和乳酸，毒性較高。因此多項標準中均對相關殘留物有具體要求。
GB/T 16886.7—2015《醫療器械生物學評價第7部分：環氧乙烷滅菌殘留量》YY0290.8—2008《眼科光學 人工晶狀體 第8部分：基本要求》等標準中對環氧乙烷、2-氯乙醇的殘留量的限值有詳細規定。GB/T 16886.7—2015中明確表示，當使用環氧乙烷滅菌的醫療器械中存在2-氯乙醇時，2-氯乙醇的最大允許殘留量也有明確限值。因此，要從環氧乙烷的生產、運輸、存儲環節，醫療器械的生產環節、滅菌環節來綜合分析殘留物的產生。
醫療器械產品中 EO 及其他產物的殘留量直接影響著使用者的身體健康，影響殘留量的因素包括：滅菌產品材料、滅菌參數、包裝材料、大小、裝載量、解析參數等。同樣材料，越厚越難排出殘留，表面積越大，越易排出殘留。聚合物密度也影響 EO 吸收和排出，密度越大吸收較低，但結合較緊不易排出；而密度低則吸收較多，排出較容易。不同類型材料需要解析時間各異，金屬和玻璃完全不吸收EO，一般可立即直接使用，吸附較多的物品如聚氯乙烯和橡膠則需較長的解析時間。經相關同行研究對比，材料解析難度可參考下圖：
EO 滅菌包裝中的問題也是比較顯著的，不同的包裝材料對 EO 及其殘留物的透過或擴散能力有顯著差異，也會影響 ECH 的殘留量。紙質包裝由于紙本身透氣性好，又容易處理，所以國內外一些企業對一次性使用的醫療器械普遍采用紙質包裝或者硬質塑料和紙的組合包裝，這樣對于 EO 滅菌后的產品比較容易控制其 EO 殘留量。但是由于紙質包裝成本相對比較貴，故國內目前部分企業仍采用塑料包裝，而塑料包裝解析 EO 需要很長一段時間的放置，才能將 EO 解析到規定殘留量。鋁箔包裝對 EO 的揮發不很充分，即使長時間放置 EO 殘留量依然過高。所用氣體種類，真空深度，作用濃度，作用時間，清洗次數等都會對殘留產生影響。
影響解析效果的因素有溫度、強制氣體循環、時間、裝載方式等。對于解析，目前部分企業還在使用自然通風法，但其未考慮到 EO 對環境造成的污染及對人員的安全防護，且自然解析的條件為非固定，故解析時間長短也并不一致，驗證難度較高。安全的解析方法一般采用 EO 雙循環滅菌設備（解析可以在 EO滅菌柜內進行），或滅菌后將產品放入專門的通風柜或者具有溫度及換氣次數控制的強制解析間內繼續解析。
一般情況下采用 EO 滅菌的醫療器械需對 EO、ECH（若有）的殘留量進行檢測，若被滅菌的醫療器械材料可以釋放氯離子，其產生 ECH 的濃度將會增大，或不易清除。例如創口貼經環氧乙烷滅菌，解析 72h 后，EO 清除率都達到 99%，基本完全清除；但 2–氯乙醇清除緩慢，2–氯乙醇經 72h 的解析后，還有至少 32% 的殘留。EO、ECH 的殘留量在GBT16886.7-2015《醫療器械生物學評價第 7 部分：環氧乙烷滅菌殘留量》中有明確的規定。但目前部分企業未對產品中 ECH 進行檢測，甚至包括材料可以釋放氯離子的產品，原因是對產品原料及滅菌方法的原理不了解。其實在產品的設計開發階段就應考慮到產品經過 EO 滅菌后是否會產生 ECH，并考慮到在批量生產時是否需要對 ECH 進行檢測。 EO在酸性條件下水解生成乙二醇，乙二醇經高碘酸氧化生成甲醛，甲醛與品紅－亞硫酸試液反應生成產生紫紅色化合物，通過比色分析法可求得EO含量。測定時，取乙二醇標準品適量，制成一定濃度的標準溶液。精密量取不同體積的乙二醇標準溶液配制成不同濃度的標準品供試液，測定吸光度。根據不同體積的標準溶液對應的吸光度值，繪制吸光度－體積標準曲線。取樣品適量，配制成樣品供試液，同法測定吸光度，以測得的吸光度從標準曲線上查得相應的標準溶液的體積。根據公式，計算出EO殘留量。 氣相色譜法系采用氣體為流動相（載氣）流經裝有填充劑的色譜柱進行分離測定的色譜方法。物質或其衍生物氣化后，被載氣帶入色譜柱進行分離，各組分先后進入檢測器，用記錄儀、積分儀或數據處理系統記錄色譜信號。 氣相色譜儀由載氣源、進樣部分、色譜柱、柱溫箱、檢測器和數據處理系統組成。進樣部分、色譜柱和檢測器的溫度均在控制狀態。在一定溫度下，用萃取劑－水萃取樣品中所含EO，用頂空氣相色譜法測定EO含量。 測定時，取EO標準品適量，制成六個濃度的標準溶液，各取10ml，制備六個濃度的標準品試樣。當標準品試樣達到氣液平衡時，不同濃度的液體對應于不同濃度的氣體，取平衡后的氣體，注入進樣器，記錄EO的峰高（或面積）。根據不同濃度的標準溶液對應的峰高（或面積），繪制峰高（或面積）－濃度標準曲線。取樣品適量，配制成樣品試樣，同法測定峰高（或面積），以測得的峰高（或面積）從標準曲線上查得相應的標準溶液的濃度。根據公式，計算出EO留量。
雖然比色法測定 EO 殘留量時所需儀器簡單，操作方便，但其分析條件如溫度等對結果影響較大，并且在測定敷料、敷貼等醫療器械的 EO 殘留量時，比色分析法的結果差異顯著大于氣相色譜法。例如未經 EO 滅菌的敷貼，其 560nm波長處的吸收度仍然很高。因此在測定敷料、敷貼類醫療器械 EO 殘留量時，只能考慮選擇氣相色譜法而不可選擇比色法。
經 EO 滅菌的產品放行時應考慮到 EO 殘留量，放行可以選擇常規放行（無擴散曲線放行法）和擴散曲線放行法。常規放行是對 EO 及 ECH（若有）檢測符合規定要求后放行。擴散曲線放行，首先需要對固定條件下的通風、溫度等條件的變化進行數據采集和分析，根據一級動力學原理，繪制擴散曲線，根據擴散曲線數據進行放行。目前絕大多數企業采用無擴散曲線放行法，此法相對簡單易行。