一次性使用輸血器生物學(xué)風(fēng)險評定方法探討

劉成虎吳平駱紅宇侯麗施燕平

1 山東省醫(yī)療器械產(chǎn)品質(zhì)量檢驗中心 （濟南 250101）

2 山東省醫(yī)療器械生物學(xué)評價重點實驗室（濟南 250101）

一次性使用輸血器生物學(xué)風(fēng)險評定方法探討

劉成虎1,2吳平1,2駱紅宇1,2侯麗1,2施燕平1,2

1 山東省醫(yī)療器械產(chǎn)品質(zhì)量檢驗中心 （濟南 250101）

2 山東省醫(yī)療器械生物學(xué)評價重點實驗室（濟南 250101）

本文通過對一次性使用輸血器生物學(xué)風(fēng)險評定過程進行介紹，重點說明輸血器中DEHP增塑劑、環(huán)氧乙烷滅菌殘留物和環(huán)已酮粘接劑的風(fēng)險評定方法，旨在幫助大家更好地開展醫(yī)療器械生物學(xué)風(fēng)險評定。

一次性使用輸血器 風(fēng)險評定 生物學(xué)評價

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們對于醫(yī)療器械生物學(xué)評價的研究也不斷深入。醫(yī)療器械生物學(xué)評價可建立在對相關(guān)科學(xué)數(shù)據(jù)的評審、化學(xué)分析以及相應(yīng)的生物學(xué)試驗基礎(chǔ)之上。ISO 10993-1:2009中明確了醫(yī)療器械生物學(xué)評價屬于風(fēng)險管理的范疇[1]，并規(guī)定了一個策劃生物學(xué)評價的流程圖。生物學(xué)評價方法的選擇應(yīng)建立在醫(yī)療器械的特性、相關(guān)科學(xué)數(shù)據(jù)的可獲得程度以及風(fēng)險評定結(jié)果的基礎(chǔ)之上。因此，利用已有信息對醫(yī)療器械進行風(fēng)險評定，對于那些經(jīng)風(fēng)險評定危害較小的器械即可豁免全部或部分生物學(xué)試驗。本文以一次性使用輸血器為例，對其生物學(xué)風(fēng)險進行評定，以期為我們進行醫(yī)療器械風(fēng)險評定提供參考。

1.危險源識別

一次性使用輸血器在我國屬于三類醫(yī)療器械。因其涉及面廣，歷年來一直被列為我國重點監(jiān)管對象。我國現(xiàn)行的輸血器國家標準GB8369-2005自發(fā)布實施以來，對促進輸血器的發(fā)展，保證輸血器質(zhì)量起到了很重要的作用。目前市場上常見的一次性使用輸血器多以DEHP增塑的聚氯乙烯為原料制成，其主要組成為：聚氯乙烯、ABS、過濾網(wǎng)、不銹鋼等，多采用環(huán)氧乙烷滅菌。經(jīng)過查閱相關(guān)數(shù)據(jù)庫，確定一次性使用輸血器的生物學(xué)風(fēng)險點為：DEHP增塑劑、環(huán)氧乙烷（EO）滅菌殘留物和環(huán)已酮等粘接劑（如有）。ISO 10993-17:2002中[2]指出，風(fēng)險表征包括將患者實際接受一種化合物劑量與“安全”劑量或可耐受攝入值（TI）進行比較。如果兩者比值大于1，那么器械接觸患者發(fā)生不良反應(yīng)的可能性增加。本文中我們擬采用這一比值來評定輸血器潛在的生物學(xué)風(fēng)險。

2.輸血器中DEHP 風(fēng)險評定

2.1 理化及代謝特性

DEHP（CAS 117-81-7）為無色無臭液體，不易揮發(fā)，不溶于水，溶于乙醚、乙醇等溶劑，是鄰苯二甲酸酯的一種。DEHP被人體吸收后，化合物會經(jīng)由血液循環(huán)進入肝臟、腎臟和睪丸，而少數(shù)的DEHP則會停留在脂肪或分泌至乳汁中。大部分的DEHP會在24小時內(nèi)經(jīng)由尿液或糞便排出體外。

2.2 文獻評審

國際癌癥研究機構(gòu)（IARC）在1982年將DEHP分類為2B類致癌物質(zhì)（對人體致癌的可能性較低的物質(zhì)或混合物），2000年，將其劃為3類致癌物質(zhì)（非人類致癌物）[3]，因為目前只有動物試驗的結(jié)果表明DEHP可能具有致癌性，尚無人體流行病學(xué)資料。DEHP可促進肝癌和腎腫瘤的發(fā)展，但尚未發(fā)現(xiàn)它具有單獨誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生的作用。DEHP喂食大鼠后，可致大鼠不育，尤其是對雄性大鼠睪丸可造成不可逆的損傷，進而導(dǎo)致胚胎鼠畸形或死胎。

美國FDA限制使用含有DEHP的食品包裝材料。美國環(huán)境保護署限制飲用水中的DEHP不得超過6ppb。美國職業(yè)安全衛(wèi)生署對工作場所空氣中DEHP每8小時工作日之平均濃度限量為5mg/m3，15分鐘短時間限制暴露量為10mg/m3。歐盟（EU）指令1999/815/EEC規(guī)定，制品中不得含有超過0.1%的6種指定鄰苯二甲酸鹽。芬蘭及意大利規(guī)定指定的6種鄰苯二甲酸鹽的量必須小于0.05%。希臘、挪威及瑞典已全面禁止聚氯乙烯制品中含有鄰苯二甲酸鹽。日本則規(guī)定嬰幼兒的軟膠玩具內(nèi)不應(yīng)含有DEHP。根據(jù)FDA文件要求[4]，靜脈途徑DEHP的可耐受攝入量（TI值）為0.60mg/kg/d。

2.3 化學(xué)表征

ISO 10993-1:2009中強調(diào)了按程序進行醫(yī)療器械生物學(xué)評價的重要性，而根據(jù)標準中評價流程圖所示，化學(xué)表征為生物學(xué)評價的第一步。我們根據(jù)YY/T 0927-2014《聚氯乙烯制造的輸液、輸血器械中鄰苯二甲酸二（2-乙基）己酯（DEHP）溶出量測定指南》，用密度為0.9373g/mL至0.9378g/mL的乙醇/水混合物作為浸提液，經(jīng)GC/MS化學(xué)分析得出某輸血器中DEHP的溶出量為5.925mg/套。同時根據(jù)相同條件下用人全血與乙醇水溶出物的對比驗證，結(jié)果表明，DEHP在乙醇/水混合物中的溶出量為全血中溶出量（代表了可瀝濾水平）的50倍。

2.4 風(fēng)險評定

按每日使用一支輸血器，輸血器中DEHP的溶出量為5.925mg來計算，患者實際接受DEHP的劑量為0.0017mg/kg/d（成人，按體重70kg）或0.034 mg/kg/d（嬰兒，按體重3.5kg）?；颊邔嶋H接受DEHP劑量與DEHP的TI值之比分別為0.0028（成人）或0.056（嬰兒），兩種應(yīng)用的“事件序列”[5]均遠小于1。因此，使用該類輸血器時不必擔心輸血器中DEHP的危害，DEHP的風(fēng)險是可以接受的。

3.輸血器中EO 風(fēng)險評定

3.1 理化及代謝特性

EO（CAS 75-21-8）是一種可刺激皮膚，低溫下為無色透明液體，在常溫下為無色帶有醚刺激性氣味的氣體，沸點10.4?C。氣體的蒸汽壓高（30?C時可達141kPa），穿透力較強，適用于多種醫(yī)療器械滅菌。

EO化學(xué)性質(zhì)非常活潑，能與許多化合物發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng)。主要通過呼吸道和皮膚吸收，在體內(nèi)形成甲醛、乙二醇和乙酸，再氧化成草酸從尿中排出。其毒性機理可能為：EO在體內(nèi)代謝產(chǎn)物乙二醇、甲醛等引起細胞功能性障礙或EO直接與體內(nèi)蛋白質(zhì)相結(jié)合，進一步形成乙酰膽堿，引起機體代謝功能失調(diào)。

3.2 文獻評審

在很多情況下，EO具有致突變性、胎兒毒性和致畸特性，除對睪丸功能具有不良作用外，還能對體內(nèi)的多個器官系統(tǒng)產(chǎn)生損害。在動物致癌研究中，吸入EO可產(chǎn)生包括白血病、腦腫瘤和乳房腫瘤等幾種致瘤性。而食入或皮下注射EO僅在接觸部位形成腫瘤。1994年，IARC依據(jù)EO的作用機理，重新將其劃分為人類致癌物質(zhì)（1類），見參考文獻[6]。工作場所時間加權(quán)平均容許濃度為5mg/m3。根據(jù)文獻評審[7]、[8]、[9]、[10]和[11]得出，短期和長期接觸類器械EO的非致癌TI值為0.3mg/kg/d。如果用人體數(shù)據(jù)的線性劑量效應(yīng)模式推導(dǎo)EO的致癌TI值[12]，則可得出EO的致癌TI值為0.02 mg/kg/d。

3.3 化學(xué)表征

按標準規(guī)定的方法，采用氣相色譜法測定輸血器中環(huán)氧乙烷殘留量。因?qū)嶋H檢測結(jié)果多為未檢出，因此，本研究中采用輸血器國際標準中給出的模擬使用條件下的EO限值，即0.1mg/套（可瀝濾水平），以該限值作為臨床使用中患者實際接受EO的量（實際使用中輸血器中EO殘留量遠低于該值）。

3.4 風(fēng)險評定

因為不同廠家的產(chǎn)品中EO殘留量差別較大，這里我們按每日使用一支輸血器，EO殘留量為0.1mg來計算，患者實際接收EO的劑量為0.0014mg/kg/d（成人）或0.028 mg/kg/d（嬰兒）。患者實際接受EO劑量與EO的TI值之比為0.0047（成人）或0.093（嬰兒），兩種應(yīng)用的“事件序列”也均遠小于1。因此，在本例中患者使用輸血器時，不必擔心輸血器中EO的危害，EO的風(fēng)險也是可以接受的。

4.輸血器中環(huán)已酮風(fēng)險評定

4.1 理化及代謝特性

環(huán)已酮（CAS 108-94-1），微溶于水，易容于乙醇和乙醚，具有高沸點（156?C）、低壓蒸發(fā)（25?C 時4.5mmHg）和低殘留的特性，常用作醫(yī)療塑料器具的粘接劑。環(huán)已酮在肝臟中被還原成環(huán)己醇，形成葡糖甘酸后分泌排出體外。因此，肝臟和腎臟可作為毒理學(xué)研究的靶器官。犬靜脈注射毒代動力學(xué)研究顯示：環(huán)已酮的體內(nèi)的半衰期為（81±22.5）min，清除率值為（27.4±4.3）ml/kg/ min[13]。

4.2 文獻評審

環(huán)己酮是非致敏劑和非致癌原。IARC將其列為第3類致癌物質(zhì)（非人類致癌物）。28天大鼠靜脈重復(fù)給藥研究得出環(huán)己酮的NOAEL值為100mg/kg/d[14]，猴靜脈注射急性毒性的最低致死量LDL0值為284mg/kg[15]，25周大鼠經(jīng)口接觸的最大耐受量為910mg/kg[16]。

環(huán)己酮對人體的危害主要有：促進細胞內(nèi)氧化過程，加速溶血，損傷DNA鏈，可導(dǎo)致肝細胞癌。對人的神經(jīng)系統(tǒng)有抑制作用，特別是對肝功能不正常者和嬰幼兒毒性反應(yīng)更明顯。

輸血器的最新國際標準ISO1135-4:2012[17]中沒有規(guī)定粘接劑的限量，可能是因為國際上沒有推薦的醫(yī)用級粘接劑。如果把所有粘接劑都在標準中加以限定也是不現(xiàn)實的，且標準中的其他化學(xué)指標，如紫外吸收、還原物質(zhì)等都能間接起到控制粘接劑的作用。另外，國外常采用超聲粘接或熱合粘接等新工藝代替粘合劑粘接成型工藝。

2010版歐洲藥典中規(guī)定：標稱250ml以上的醫(yī)療容器，環(huán)已酮殘留量應(yīng)不超過5mg。美國環(huán)保部（EPA）設(shè)定環(huán)已酮經(jīng)口接觸的限量為5mg/ kg/d（參考劑量，RfD）[18]。該值對應(yīng)50kg成人的劑量250mg/d，比歐洲藥典設(shè)定的限量高50倍?？诜挽o脈間推算的不確定因子UF1取10，則依然比設(shè)定的值高5倍。大鼠靜脈途徑NOAEL值為100mg/kg/d，根據(jù)TI=NOAEL（LOAEL）/ MF，而MF=UF1（不確定因子1，表示個體間差異）×UF2（不確定因子2，表示種屬間差異）×UF3（不確定因子3，表示實驗數(shù)據(jù)的質(zhì)量和相關(guān)性）。多數(shù)情況下，MF的值介于10到1000之間。本研究中取MF值100，即口服外推到靜脈接觸方式間的差異取不確定因子UF1為10，不同物種間差異選取一個非常保守的不確定因子UF2 為10，UF3用來表示用于推導(dǎo)TI值的現(xiàn)有毒理學(xué)數(shù)據(jù)的局限性，包括NOAEL值的缺乏、長期研究NOAEL值的缺乏，以及臨床相關(guān)接觸途徑數(shù)據(jù)的不足，其值常在1～100之間。環(huán)已酮有比較明確的NOAEL值，臨床數(shù)據(jù)充分，數(shù)據(jù)間有較好的相關(guān)性和說服力，故這里將UF3的值設(shè)定為1是合適的[13～18]。這樣，TI=100mg/kg/d÷ （10×10×1）=1mg/kg/d。

4.3 化學(xué)表征

與ICH協(xié)議規(guī)定和國內(nèi)多數(shù)廠家制定的每副輸液器環(huán)己酮殘留量限量1.0mg不同[19]，輸血器較難查到規(guī)定的環(huán)己酮限量水平。根據(jù)文獻檢索得出，用氣相色譜測得輸液（血）器中環(huán)己酮的濃度約為（0.6～1）mg/套[20～21]。

4.4 風(fēng)險評定

因為控制工藝間的差別，不同廠家和批次產(chǎn)品中環(huán)己酮殘留量可能會存在較大差異。這里我們僅以每日使用一支輸血器，環(huán)己酮的溶出量為1mg為例來計算（實際使用中環(huán)己酮的可瀝濾水平應(yīng)遠小于該值），則患者實際接收環(huán)已酮的劑量為0.014mg/kg/d（成人）或0.285mg/kg/d（嬰兒）。患者實際接受環(huán)已酮劑量與環(huán)已酮的TI值之比為0.014（成人）或0.285（嬰兒），兩種應(yīng)用的“事件序列”均小于1。

5.混合物風(fēng)險評定

ISO10993-1:2009的圖1中要求使用者考慮，單一化合物成分的毒性數(shù)據(jù)是否適用于患者接觸含有該化合物的混合物。由于很難得到混合物中某種化合物的反應(yīng)數(shù)據(jù)，因此，在使用單獨化合物的毒性數(shù)據(jù)進行醫(yī)療器械的生物學(xué)評價時就需要設(shè)置一個非常高的標準。然而，當醫(yī)療器械中多個化合物的釋放率明顯低于各自的TI值，并且化合物結(jié)構(gòu)也不相似時，混合物各組分間發(fā)生相互毒理學(xué)反應(yīng)的可能性就小[22]。但同時宜考慮化合物間有可能會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成新的化學(xué)物質(zhì)，從而引入的類似或新的毒理學(xué)風(fēng)險。ISO 10993-17的附錄B中給出了混合物風(fēng)險評定的方法。該方法給出的混合物風(fēng)險評定方法是用下式表示多種化合物的危害指數(shù)來表示毒理學(xué)危害風(fēng)險的高低。

比如，在對輸血器的化學(xué)表征中識別出的危害只有DEHP、EO和環(huán)已酮。而這三種化合物在一起不會生成新的化合物，則利用以上列舉的分析數(shù)據(jù)按上式計算出輸血器的毒理學(xué)危害指數(shù)為：

6.結(jié)論

通過前面的風(fēng)險評定我們可以看出，輸血器中DEHP、EO和環(huán)己酮混合物的危害指數(shù)均小于1，因此有足夠的安全保證。輸血器中環(huán)己酮的殘留量受到粘接時的操作工藝、滅菌方法、包裝材料等多因素影響，且國外大部分企業(yè)采用的超聲、熱合成型等生產(chǎn)方式已解決了輸血器中環(huán)已酮的危害問題。同時，考慮到文獻報道EO具有致畸和致癌特性，而在危害指數(shù)中，EO危害指數(shù)所占的份額又比DEHP高一個數(shù)量級。因此，就輸血器而言，應(yīng)把控制重點適當向控制EO殘留量傾斜，采用適宜的方法控制輸血器中EO殘留量給患者帶來危害的風(fēng)險。總之，如果在對DEHP增塑并以聚氯乙烯為原料的輸血器進行生物學(xué)危害識別時，只識別出DEHP、EO和環(huán)已酮三種生物學(xué)危害（本例中未考慮未知可瀝濾物，否則應(yīng)結(jié)合對未知物的識別和風(fēng)險評估），并且以上風(fēng)險評定過程經(jīng)過充分論證，則根據(jù)ISO10993-1:2009中的圖1所給的評價程序，此輸血器可在風(fēng)險評定的基礎(chǔ)上豁免生物學(xué)試驗。

[1] ISO10993-1:2009/GB/T16886.1-2011 Biological evaluation of medical devices Part 1: Evaluation and testing within a risk management process.

[2] ISO 10993-17:2002/GB/T16886.17-2005 Biological evaluation of medical devices Part 17: Establishment of allowable limits for leachable substances.

[3] International Agency for Research on Cancer (IARC). 1998. Monographs on the evaluation of the carcinogenic risk of chemicals to man. Geneva, Switzerland: IARC, World Health Organization.

[4] FDA. Safety Assessment of Di(2-ethylhexyl)phthalate (DEHP) Released from PVC Medical Devices Available a http:// www.fda.gov/cdrh/ost/.

[5] ISO14971:2007/YY/T0316-2008 Medical devices－Application of risk management to medical devices.

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[8] JONES-PRICE, C., MARKS, T., LEDOUX, T., REEL, J., FISCHER, P., LANGHOFF-PASCHKE, L., MARR, M. and KIMMEL, C. Teratologic Evaluation of Ethylene Chlorohydrin (CAS No. 107-07-3) in New Zealand White Rabbits (PB85-170959). Research Triangle Park, NC, National Institute of Environmental Health Sciences, 1985a

[9] JONES-PRICE, C., MARKS, T., LEDOUX, T., et al. Teratologic Evaluation of Ethylene Chlorohydrin (CAS No. 107-07-3) in CD-1 mice (PB85-172104). Research Triangle Park, NC, National Institute of Environmental Health Sciences, 1985b

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[22] ISO/TR 15499:2012 Biological evaluation of medical devices—Guidance on the conduct of biological evaluation within a risk management process.

Investigation on Risk Assessment Method of Disposable Transfusion Sets

LIU Cheng-hu1,2WU Ping1,2LUO Hong-yu1,2HOU Li1,2SHI Yanping1,2
1 Shandong Inspection Center for Medical Devices (Ji'nan 250101)
2 Shandong Provincial Key Laboratory of Biological Evaluation for Medical Devices (Ji'nan 250101)

In this study, we conduct risk assessment for disposable transfusion sets and focused on illustrating the process of risk assessment on DEHP, EO residues and cyclohexanine in transfusion sets for single use in order that it may help us better processing biological risk assessment for medical devices.

transfusion sets for single use, risk assessment, biological evaluation

1006-6586(2016)03-0047-05

R318.08

A

2015-07-25

山東省科技發(fā)展計劃課題

（2014GSF118151）