ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Изделия медицинские

ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ МЕДИЦИНСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Часть 15

Идентификация и количественное определение продуктов деструкции металлов и сплавов

Издание официальное

ГОССТАНДАРТ РОСС И И Москва

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Государственным учреждением науки «Всероссийский научно-исследовательский и испытательный институт медицинской техники» (ГУН «ВНИИИМТ»)

ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ГК 422 «Опенка биологического действия медицинских изделий»

2    ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарт:! России от 21 ноября 2001 г. № 475-ст

3    Настоящий стандарт предстаатяег собой аутентичный текст международного стандарта ИСО 10993-15—99 «Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 15. Идентификация и количественное определение продуктов деструкции металлов и сплавов»

4    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

© И ПК Издательство стандартов. 2002

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Госстандарта России

II

ГОСТ I» ИСО 10993-15-2001

Содержание

1    Область применения........................................................ I

2    Нормативные ссылки....................................................... I

3    Определения.............................................................. I

4    Выбор методов исследования процесса разложения................................. 2

5    Методы исследований....................................................... 2

Приложение А Функциональная схема измерительной цепи........................... 6

Приложение Ь Схематический рисунок электролитической ячейки...................... 6

Приложение В Состав искусственной слюны и искусственной плазмы................... 7

Приложение Г Справочная литература............................................ 7

III

ГОСТ I» ИСО 10993-15- 2001

Введение

Соблюдение положений стандартов серии ГОСТ Р ИСО 10993 «Опенка биологического действия медицинских изделий» позволит обеспечить системный подход к исследованию биологического действия медицинских изделий.

Целью этих стандартов нс является безусловное закрепление конкретных методов исследований и испытаний за группами однородных медицинских изделий в соответствии с принятой классификацией по виду и длительности контакта с организмом человека. Поэтому планирование и проведение исследований и испытаний должны осуществлять спецназ исты, имеющие специальную подготовку и опыт в области санитарно-химической, токсиколого-гигиенической и биологической оценки медицинских изделий.

Стандарты этой серии являются руководящими документами для прогнозирования биологического действия медицинских изделий на сталии выбора материалов, предназначенных для их изготовления, а также для исследований готовых образцов

В серию ГОСТ Р ИСО 10993. имеющую групповой заголовок «Изделия медицинские. Опенка биологического действия медицинских изделий», входят следующие части:

-    часть I — Оценка и исследования:

-    часть 3 — Исследование гснотоксичности. канцерогенности и токсического действия на репродуктивную функцию;

-    часть 4 — Исследование изделий, взаимодействующих с кровью;

-    часть 5 — Исследование на цитотоксичность: методы in vitro;

-    часть 6 — Исследование местного действия после имплантации;

-    часть 7 — Остаточное содержание этилена оксида после стерилизации;

-    часть 9 — Основные принципы идентификации и количественного определения потенциальных продуктов деструкции;

-    часть 10 — Исследование раздражающего и сенсибилизирующего действия;

-    часть 11 — Исследование общетоксического действия:

-    часть 12 — Приготовление проб и стандартные образны;

-    часть 13— Идентификация и количественное определение продуктов деструкции полимерных медицинских изделий;

-    часть 16 — Моделирование и исследование гокс и ко к и нети к и продуктов деструкции и вымывания.

Объектом стандартизации настоящего стандарта являются методы идентификации и количественного определения продуктов деструкции металлов и сплавов, которая возникает в результате электрохимического разложения при взаимодействии медицинского изделия при контакте с биологическими средами организма.

И таких биологических средах разные продукты разложения могут взаимодействовать с биологической системой различными путями. Поэтому идентификация и количественная оценка этих продуктов разложения являются важным шагом для оценки биологического действия медицинских изделий.

Данные, получаемые в результате идентификации и количественного определения химического состава продуктов деструкции, служат основой для оценки риска и. при необходимости, биологической безопасности медицинских изделий из металлов и сплавов в соответствии с ГОСТ Р ИСО 10993.1-99.

Допускается применение других методов, обеспечивающих идентификацию и количественное определение продуктов деструкции металлов и сплавов в соответствии с требованиями международных стандартов.

IV

Г О С У Д Л I» С Г В Е II I! Ы Й С Т Л II Д А I» Г ВОСС И Й С К О Й ФЕДЕ I* Л II И И

И зде.лия медицинские ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ МЕДИЦИНСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Часть 15

Идентификация и количественное определение продуктов леструкции метахлов и сплавов

Medical devices. Biological evaluation of medical devices.

Part 15. Identification and quantification of degradation products from metals and alloys

Дата введения 2003—01—01

1    Область применения

Настоящий стандарт распространяется на исследование деструкции металлов и сплавов, которая возникает в результате электрохимического разложения при взаимодействии медицинского изделия с биологической средой организма, и устанавливает методы идентификации и количественного определения продуктов леструкции.

Стандарт не распространяется на методы исследования леструкции металлов и сплавов, которая вызвана механическим напряжением, на методы идентификации следовых элементов (< 10 ррт). содержащихся в специфических металлах или сплавах, а также на оценку биологического действия продуктов деструкции, которую проводят в соответствии с ГОСТ I* ИСО 10993.1.

Требования настоящего стандарта являются рекомендуемыми.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р ИСО 10993.1-99 Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть I. Оценка и исследования

ГОС Т Р ИСО 10993.9—9*) Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 9. Основные принципы идентификации н количественного определения потенциальных продуктов деструкции

ГОСТ Р ИСО 10993.12-99 Изделия медицинские. Опенка биологического действия медицинских изделий. Часть 12. Приготовление проб и стандартные образны

ИСО 35X5—95* Стекло боросиликатное. 3.3. Свойства

ИСО 3696—87* Вола для проведения анализа в лабораториях. Технические условия и методы испытаний

ИСО 8044—99* Коррозия металлов и сплавов. Термины и определения

3    Определения

В настоящем стандарте применяют термины по ГОСТ Р ИСО 10993.1. ГОСТ Р ИСО 10993.9. ГОСТ Р ИСО 10993.12. ИСО S044. а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    сплав: Материал, состоящий из металлического элемента с одной или более добавками других металлических и (или) неметаллических элементов.

3.2    продукты деструкции: Продукты, которые получаются при электрохимическом распаде или разложении материала.

3.3    пограничный потенциал пассивной области Е_ш (рисунок I): Потенциал начала тока корроши.

3.4    электролит: Раствор, содержащий ионы, способные проводить электрический ток.

• Международные стандарты — во ВНИИКИ Госстандарта Реке и и.

И мание официальное

3.5    потенциал пропоя Ел Критический потенциал, выше которого происходит траиспассивная коррозия.

3.6    равновесный потенциал: Электродный потенциал, при котором соответствующие электродные реакции термодинамически равновесны.

3.7    потенциал рашмкнуюй цени: Потенциал электрода, измеренный по отношению к электроду сравнения или другому электроду, когда отсутствует ток.

4    Выбор методов исследования процесса разложения

4.1    Общие положения

Для идентификации и количественной оценки продуктов деструкции металлов и сплавов в медицинских изделиях применяют три электрохимических метола: метол потенциала разомкнутой цепи, потенниодинамичсский и потенниостатичсский методы.

Метод потенциала разомкнутой цепи используют для разложения материала в условиях нулевого наклона кривой потенниал/плотность тока. Потснниолинамичсский метод — для изучения общего электрохимического повеления исследуемого материала и язя нахождения определенных специфических точек (Е_р и Е_а) на кривой потснциал/плотностъ тока. Потснниосгатичсский метод применяют ятя активного рахюжения исследуемого материала при определенном потенциале ятя получения продуктов разложения для дальнейшего анализа.

4.2    Необходимые условия

Скорости реакций электрохимического разложения зависят от колебаний климатических условий во время проведения исследований, от аппаратуры, состояния образной и методов их подготовки. Поэтому исследования следует проводить в специально оборудованных лабораториях квалифицированным персоналом. Техническое обслуживание и калибровку аппаратуры необходимо проводить в соответствии с эксплуатационной документацией, утвержденной в установленном порядке.

5    Методы исследований

5.1    Исследуемые материалы

Состав материала(ов) должен быть внесен в пропжол.

5.2    Оборудование яля реа.икании метода электрохимического раиожеиия

Ячейки из боросиликатного стекла по ИСО 3585. оснащенные водяным термостатом, способным поддерживать температуру от плюс I до минус I ‘С.

Записывающий потснниостат диапазоном измерения потенциала в пределах ±2 В и током диапазоном от 10 "^ч ло 10 ¹ А.

Прибор для измерения потенциала с высоким входным сопротивлением (>IO"fl). способный с допустимым отклонением регистрировать изменение потенциала в 1 мВ в диапазоне ±2 В.

Амперметр диапазоном измерения тока от 10 ⁹ ло Ю^-1 А и относительной погрешностью в пределах ±1 %.

Рабочий электрод (исследуемый образен).

Измерительный электрод, такой как платина (сетка, пластинка или проволока), или графитовый электрод площадью, не менее чем в 10 раз превышающей площадь рабочего электрода.

Электрод сравнения.

pH-метр чувствительностью ±0.1.

Функциональная схема измерительной пени представлена в приложении А.

Схематический рисунок электролитической ячейки прслставлсн в приложении В.

5.3    Электролиты

Используют следующие электролиты:

-    0.9 %-ный раствор хлорида натрия;

-    искусственная слюна;

-    искусственная плазма.

II р и м с ч а н и с — Состав искусственной слюны и плазмы приведен в приложении В.

При необходимости можно использовать другие электролиты, если они соответствуют предполагаемому использованию мели пинского изделия.

2

ГОСТ I» ИСО 10993-15—2001

Если используют солевой расгвор нс 0.9 %-ный. то в отчете указывают pH применяемого раствора.

В отчете оО исследованиях выбор электролита должен быть обоснован.

5.4 Отбор и подготовка исследуемых образцов

5.4.1    Обшис положения

Чувствительность метода электрохимического разложения зависит от состав;! материала, обработки материала и окончательной обработки поверхности. Отбор образна, его форма и подготовка поверхности имеют существенное значение. Образцы представляют в том виде, в котором они используются в медицинском изделии.

5.4.1.1    Отбор образцов

В соответствии с ИСО 10993-12 для проведения исследований методом электрохимического разложения готовят нс менее двух образцов. Если обнаружены значительные отклонения в результатах исследований, выясняют причины отклонений и исследованию подвергают увеличенное количество образцов.

Если металлический образец обладает анизотропными свойствами, обусловленными условиями производства, в исследования, связанные с изучением только свойств поверхности, должны быть включены образны, разрезанные в продольном и поперечном направлениях.

5.4.1.2    Форма образцов

Применяемые в исследованиях методом электрохимического разложения образцы (прямоугольные или круглые стержни, пластины или одна свободная поверхность) изготовляют способом, аналогичным изготовлению медицинского изделия. Образцы, представляющие собой часть реального медицинского устройства, могут быть любой формы и любого состояния, однако исследования должны проводиться в тщательно контролируемых условиях, которые фиксируют в протоколе.

Площадь поверхности образца, подвергающегося воздействию электролита, должна быть определена с точностью до I % общей геометрической площади ятя того, чтобы обеспечить достоверное и воспроизводимое определение скорости разложения.

5.4.1.3    Состояние поверхности

Так как состояние поверхности материала может влиять на его электрохимическое разложение, состояние поверхности исследуемых образцов должно быть идентично состоянию поверхности в медицинских изделиях и должно быть описано в отчете об исследованиях. Для сравнения результатов исследований различных материалов состояние поверхности проб лолжно быть одинаковым.

5.4.1.4    Подготовка образцов

Образен устанавливают в водонепроницаемом держателе электрода таким образом, чтобы только исследуемая поверхность контактировала с электролитом (получают рабочий электрод). Принимают меры предосторожности для того, чтобы между держателем электрода и образцом не было щели, так как в этом случае возможна щелевая коррозия. Перед исследованием рабочий электрод очищают в этиловом спирте с помощью ультразвука в течение 10—15 мин. тщательно промывают водой класса 2 по ИСО 3696 и немедленно помешают в ячейку для исследований.

5.4.2 Проведение измерений

Ячейку заполняют исследуемым раствором и. если электрохимическое разложение зависит от температуры в диапазоне 10—50 'С. ячейку с раствором выдерживают при постоянной температуре <37±1)*С.

Уровень кислорода в электрод иге снижают путем барботирования азотом или аргоном, очищенным от кислорода, со скоростью *100 см³ мин ^! в течение нс менее 30 мин до начала процесса. Расгвор перемешивают путем барботирования газом дли механически, чтобы избежать локального изменения концентраций. При перемешивании путем пропускания газа принимают меры предосторожности, для того чтобы пузырьки ra w нс алгсзировались на исследуемой поверхности.

5.4.2.1 Метол потенциала разомкнутой цепи

Каждый образец помешают в отдельный стеклянный контейнер. Размер стеклянного контейнера выбирают таким образом, чтобы электролит полностью покрывал образен. Объем электролита выбирают из расчета нс менее I мл на 1 см² поверхности образца. Обращают особое внимание на то. чтобы образен нигде не соприкасался со стеклянной поверхностью, за исключением минимальной линии или точки, необходимой для подлержки. При небольшом образце требуемое соотношение площадь повсрхности/объсм может нс достигаться. Поэтому, если исследуемый образец должен быть составлен из двух или более частей, эти части не должны касаться друг друга. pH раствора измеряют в начале исследования.

3

Ячейка для исследований должна быть плотно закрыта, чтобы предотвратить испарение. Ячейку с исследуемым образцом выдерживают при температуре (37±|) ’С в течение (7,0±0.1) сут. Затем образцы вынимают и измеряют pH оставшегося раствора.

5.4.2.2 Потснииодинамичсский метол

Потенциал разомкнутой цепи измеряют в течение не менее 2 ч после погружения рабочего электрода. Данный потенциал будет являться начальным потенциалом при потснииодинамичсских измерениях. Скорость записи потенциала должна составлять 1.0 мВ/c. В тех исследованиях, где скорость записи оказывает незначительное влияние, время измерения можно сократить, увеличивая скорость записи до К) мВ/c. Кривую потен пиал/плотность гока записывают до максимального потенциала 2000 мВ или максимальной плотности тока, равной 1.0 мАсм \ ятя того, чтобы убедиться, что достигнута область транспассивирования (рисунок I). Чтобы убедиться в стабильности начального потенциала, проводят запись в обратном напраатснии. по крайней мерс, до потенциала разомкнутой цепи. Измерения следует повторить вновь до 2000 мВ или 1.0 мА см ². Если кривая не воспроизводится, повторяют никл от 5 до 10 раз. После 5—10 циклов кривая погенпи-ал/плотность тока должна воспроизводиться. Также ведут запись логарифмической кривой плотность тока/потенниал (рисунок 2). Фиксируют потенциал разложения, определенный на основе результатов последнего никла (рисунок I).

И р и м с ч а н и с — Е_р определяют на продолжении линейной части кривой окисления при шаченнн плотности тока, ранном нулю.

Рисунок I — Кривая ынисимосги плотности гока от погенинала, покапывающая начало тока

KoppojiHi при Е_а и потенциал пробоя Е_р

5.4.2.3 Потснниостатнчсский метол

^>гот метод позволяет провести качественное и количественное определение продуктов разложения. находящихся в растворе. Мри этом метоле новый исследуемый образен выдерживают при постоянном потенциале вес время измерений и регистрируют потерю массы и кривую плотность тока/врсмя.

Потенция!, который используют для определения продуктов разложения, является потенциалом пробоя {Е_р — +50 мВ). В зависимости от изучаемого материала продолжительность поляризации составляет I или 5 ч.

Продолжительность поляризации вносят в отчет.

ГОСТ Г ИСО 10993-15—2001

5.4.2.4 Анализ растворов, полученных при исследованиях

После каждого эксперимента осуществляют качественный и количественный анализы растворов. используя подходящие по чувствительности методы (например нс менее 1 ррт при атомно-абсорбционном методе или масс-спсктроскопии). Регистрируют только тс составляющие исследуемого раствора, содержание которых выше уровня определения. Регистрируют все веществ;!, осажденные на измерительном электроде. Кроме того, составляющие, опасные для здоровья человека, регистрируют в отчете в установленном порядке.

5.4.3 Отчет об исследованиях

Отчет об исследованиях должен содержать:

-    полную идентификацию исследуемого образна, включая химический состав;

-    отношение площади поверхности рабочего электрода к объему электролита;

-    состав, объем и pH ±0.1 электролита;

-    температуру электролита;

-    кривую (ыс) плотность тока/лотенпиал. желательно кривую логарифм плотности тока/потсн-ниал для сравнения;

-    потенциал разомкнутой цепи;

-    потенциал пробоя и плотность тока при потенциале пробоя;

-    потенциал разложения и плотность тока при потенциале разложения;

-    скорость развертки потенциала;

-    кривую (ыс) плотность гока/время и общее время измерений;

-    краткий анализ кривой (гистерезис, пики и г. л.);

-    описание каких-либо значительных изменений поверхности образца и (или) электролита;

-    результаты анализа элементов разложения в растворе, включающие скорость разложения, мкг/смуч;

-    метод химического анализа исследуемого раствора:

-    тип и описание природы электрода сравнения.

Все потенциалы должны быть отнесены к нормальному водородному потенциалу (НВГ1).

5

ГОСТ Р ИСО 10993-15-2001

ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное)

Функциональная схема и «черни-.наши цепи

/— потешник-гаг; 2— амперметр; J — протвохлектрол; 4 — хлектрол сравнения: S — рабочий хлектрод;

6 — прибор для и «мерення потенциала

Рисунок А. 1

ПРИЛОЖЕНИЕ Г, (справочное)

Схематический рисунок электролитической ячейки

/ — ячейка с ПОСТОЯННОЙ температурой; 2— хлектралит; J— выпускное отверстие для волы; 4— впускное отверстие для гаи (входное); 5 — термометр; 6— противохлектрол; 7 — рабочий хлектрол; S — выпускное отверстие для тала; 9 — хлсктролитическни мосток; 10 — хлектрол сравнения (насыщенный каломельный хлектрол); //— насыщенный раствор; 12 — капилляр; /3 — впускное отверстие для волы с постоянной температурой; 14— стержень магнитоой мешалки: /5—магнитная мешалка

Рисунок Б.1

Ь