體外循環(huán)管路中新型增塑劑的常規(guī)物性比較及分析

黨璽蕓 黃敏菊 湯智 程娟 國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局廣州醫(yī)療器械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 （廣東 廣州 510663）

體外循環(huán)管路中新型增塑劑的常規(guī)物性比較及分析

黨璽蕓 黃敏菊 湯智 程娟 國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局廣州醫(yī)療器械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 （廣東 廣州 510663）

選用了三種增塑劑鄰苯二甲酸二（2-乙基）己酯（DEHP）、環(huán)己烷-1，2-二甲酸二異壬基酯（DINCH）、乙酰檸檬酸三丁酯（ATBC）改性的醫(yī)用PVC原料，測(cè)試其熱穩(wěn)定性、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、硬度；并基于其對(duì)應(yīng)的醫(yī)用產(chǎn)品-體外循環(huán)管路，比較其外觀、斷裂力、耐溫、耐壓、疲勞測(cè)試的差別，確認(rèn)從材料角度新型增塑劑替代的可行性。

一次性使用體外循環(huán)管路 增塑劑 力學(xué)性能 熱穩(wěn)定性

在PVC一次性體外循環(huán)管路中，添加增塑劑能夠改善材料的加工性能，調(diào)節(jié)材料的力學(xué)性能，提高產(chǎn)品的柔軟度和透明性。最常用的增塑劑是DEHP。但越來(lái)越多的研究證明，DEHP并不安全，甚至?xí)?duì)人體造成一定程度的危害[1]。體外循環(huán)管路作為常用的醫(yī)療器械Ⅲ類產(chǎn)品，其功能和性能要求越來(lái)越高，使得新型替代增塑劑成為必然。本文考察的是體外循環(huán)管路產(chǎn)品中添加的兩類新型增塑劑：乙酰檸檬酸三丁酯和環(huán)己烷-1,2-二甲酸二異壬基酯，與DEHP增塑的產(chǎn)品進(jìn)行常規(guī)性能比較，為替代可能性提供依據(jù)。

1.實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原料

DINCH、ATBC、DEHP，醫(yī)用級(jí)原料，深圳B醫(yī)用材料有限公司；

PVC體外循環(huán)管路，成人型（含DEHP）/成人型（含ATBC）/成人型（含DINCH），寧波A醫(yī)療器械有限公司。

1.2 設(shè)備及儀器

電子分析天平，BS210，北京賽多利斯有限公司；高溫老化箱：WA，上海藍(lán)豹儀器有限公司；磁力加熱攪拌器，D-10S，精度0.5?C，鞏義市予華儀器有限公司；硬度計(jì)，LA-D，上海鉅晶儀表有限公司；英斯特朗材料試驗(yàn)機(jī)，T3365，英斯特朗公司。照明放大鏡，T130，上海光學(xué)儀器有限公司；拉力試驗(yàn)機(jī)，LTS，上海衡怡儀器有限公司；正負(fù)壓測(cè)試裝置，MD1，濟(jì)南蘭光設(shè)備有限公司；滾壓式血泵，暨華血液透析裝置有限公司。

剛果紅試紙；外徑17mm/長(zhǎng)度≥150mm試管；玻璃管：長(zhǎng)100 mm，內(nèi)徑2mm～3mm；橡膠塞：中心鉆一個(gè)能插人玻璃管的孔；10 L甲基硅油；秒表。

1.3 性能測(cè)試

分別對(duì)DEHP和DINCH、ATBC增塑的醫(yī)用原料和體外循環(huán)管路成品進(jìn)行以下試驗(yàn)，見(jiàn)表1，表2。

表1. 原料測(cè)試項(xiàng)目及制樣試驗(yàn)項(xiàng)目 檢測(cè)依據(jù) 形式剛果紅法熱穩(wěn)定時(shí)間 GBT2917.1-2002 粒料，片材均可，后續(xù)處理拉伸性能 GB/T1040.1-2006 片材，厚度：2.0mm硬度 GB/T2411-2008 片材，厚度：＞5mm

表2. 成品測(cè)試項(xiàng)目及方法試驗(yàn)項(xiàng)目具體描述外觀 目測(cè)：塑化均勻性，無(wú)扭結(jié)，呈透明或半透明斷裂力 20mm標(biāo)距，100mm/min應(yīng)變速率，記錄最小斷裂力耐壓性 將管路充滿水，分別施加60、100、150、200、250kPa的正壓和60、93. 3 kPa的負(fù)壓，觀察是否漏液常規(guī)條件：A：0?C，3分鐘 →40?C，3小時(shí)嚴(yán)苛條件：B：-10?C，3分鐘 → 50?C，3小時(shí)極端條件：C：-15?C，1小時(shí) → 60?C，5小時(shí)上述環(huán)境取出恢復(fù)至室溫，施加100kPa正壓，觀察裂紋、變形、斷裂使用壽命 以蒸餾水為介質(zhì)，在透析機(jī)或血泵上分別以100、200、500mL/min的流速運(yùn)轉(zhuǎn)72小時(shí)，觀察是否破裂、漏液耐溫性

表3. 添加三種增塑劑PVC原料的性能結(jié)果增塑劑 DEHP DINCH ATBC拉伸強(qiáng)度(MPa) 19.2 21.1 19.7斷裂伸長(zhǎng)率(%) 325 330.7 303.6邵氏硬度(HA) 76.7 86 73.6熱穩(wěn)定時(shí)間(min) 88 72.3 76.3

表4. 三種增塑劑增塑的體外循環(huán)管路成品性能序號(hào) DEHP ATBC DINCH 1透明，無(wú)扭結(jié)、無(wú)生產(chǎn)失效 半透明，無(wú)扭結(jié)、無(wú)生產(chǎn)失效 半透明，無(wú)扭結(jié)、無(wú)生產(chǎn)失效2～240.8N 發(fā)生斷裂 ～204.4N 發(fā)生斷裂 ～168.2N 發(fā)生斷裂3正壓60～200 kPa無(wú)漏液負(fù)壓60～93.3 kPa無(wú)扁癟正壓60～150 kPa無(wú)漏液負(fù)壓60～93.3 kPa無(wú)扁癟正壓60～250 kPa無(wú)漏液負(fù)壓60～93.3 kPa無(wú)扁癟A：無(wú)變形B：無(wú)變形C：破裂，扭曲5 4 A：無(wú)變形B：無(wú)變形C：無(wú)變形A：無(wú)變形B：無(wú)變形C：出現(xiàn)細(xì)微裂口均無(wú)變形，能正常使用 500mL/min后出現(xiàn)略微扁癟 500mL/min后出現(xiàn)略微扁癟

2.結(jié)果及分析

2.1 原料試驗(yàn)

三種增塑劑PVC原料的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。增塑劑種類對(duì)PVC拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率影響不是很大，三種增塑劑差異?。ɡ鞆?qiáng)度最大相差9.89%，斷裂伸長(zhǎng)率最大相差27.1%），對(duì)PVC的增塑效果相差不大。不過(guò)，增塑劑對(duì)硬度影響較大，DINCH比DEHP、ATBC所制備的PVC片材邵氏硬度高出將近10度左右。

DINCH增塑的PVC其拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均優(yōu)于DEHP，特別適用于一些需要硬度較高的場(chǎng)合，比如止液型輸液器的滴斗、人工心肺機(jī)體外循環(huán)主管道。ATBC的柔韌性和DEHP較相近，適用于硬度要求低、拉伸強(qiáng)度較高的場(chǎng)合，比如體外循環(huán)管路的補(bǔ)液管路、輸液器的主管道。

三種增塑劑的熱穩(wěn)定性時(shí)間存在一定的差異。DEHP的增塑PVC熱穩(wěn)定時(shí)間88分鐘，而DINCH和ATBC增塑的PVC熱穩(wěn)定時(shí)間略低，也能達(dá)到平均70分鐘以上。其中，ATBC增塑的醫(yī)用PVC相比DEHP的熱穩(wěn)定性時(shí)間降低了12%。DINCH增塑的PVC其熱穩(wěn)定性最低，熱穩(wěn)定性時(shí)間降低了17%。三種增塑劑都是可以接受的。在后期的加工成型、高溫滅菌以及射線滅菌過(guò)程中基本不會(huì)經(jīng)歷大于150分鐘、180?C的熱過(guò)程，因此可以認(rèn)為增塑劑品種對(duì)一次性PVC醫(yī)用制品熱穩(wěn)定性的影響不大。

2.2 成品試驗(yàn)

三種增塑劑增塑PVC體外循環(huán)管路成品測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

三種增塑劑的PVC成品管路在一般使用條件下差異性很小，均能滿足要求。但在某些特殊極端測(cè)試條件下，DEHP管路的透明度、拉伸性能、耐溫性、抗疲勞均優(yōu)于另外兩個(gè)增塑劑；DINCH管路的耐壓性優(yōu)于其他，拉伸強(qiáng)度和抗疲勞性能略低。

3.結(jié)論

DINCH、ATBC這兩種無(wú)毒環(huán)保增塑劑所制備的PVC均能達(dá)到醫(yī)用PVC材料物理性能要求，可針對(duì)不同的使用環(huán)境，生產(chǎn)吹塑薄膜袋類、導(dǎo)管類等產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)在一次性輸液器、一次性體外循環(huán)管路等產(chǎn)品中對(duì)DEHP的替代[2]。

[1] US Food and Drug Administration.Safety assessment of Di (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) released from PVC medical devices[R].Washington,D.C.:Center for Devices and Radiological Health,2001.

[2] 劉彥坤,王小萍,羅遠(yuǎn)芳,等.聚氯乙烯環(huán)保型增塑劑的研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展,2008,27(1):74-77.

The Performance Comparison and Analysis of the New Plasticizer on Extracorporeal Blood Circuits

DANG Xi-yun HUANG Min-ju TANG Zhi CHENG Juan Guangdong Medical Device Quality Surveillance and Test Institute (Guangdong Guangzhou 510663)

The heat stability, tensile strength, elongation at break and hardness of DEHP, acetyl tributyl citrate (ATBC) and di-isononyl cyclohexane-1,2-dicarboxylate (DINCH) were tested based on GB15593-1995 standard. The differences of their appearance, fracture strength, heat resistance, pressure proof, and fatigue properties were obtained after the practical tests to confrm the alternating possibilities for perspective of materials.

disposable PVC extracorporeal blood circuit, plasticizer, mechanical property, heat stability

1006-6586(2017)14-0011-03

TQ414

A

2017-06-16