醫(yī)用透明質(zhì)酸鈉凝膠中鎢含量的分析研究及其安全性評(píng)價(jià)*

劉莉莉，駱紅宇，施燕平，潘華先，秦洋

(1. 山東省醫(yī)療器械產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中心,濟(jì)南 2501012.山東省醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,濟(jì)南 2501013. 山東恒信檢測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)中心，濟(jì)南 250101)

1 引 言

醫(yī)用透明質(zhì)酸鈉凝膠為生物可降解高分子聚糖類(lèi)生物材料，具有良好的生物相容性及生物學(xué)活性。所形成的高分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有特有的流變學(xué)特性，使其在手術(shù)中可作為手術(shù)工具和保護(hù)工具。醫(yī)用透明質(zhì)酸鈉凝膠小包裝一般采用預(yù)灌封包裝設(shè)計(jì)，再封裝于單包裝容器(袋或塑料泡罩)內(nèi)。

醫(yī)用透明質(zhì)酸鈉凝膠作為一種可植入體內(nèi)的特殊醫(yī)療產(chǎn)品，其質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接影響患者身體健康及生命安全。此類(lèi)產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中往往會(huì)引入微量金屬元素，如果生產(chǎn)企業(yè)和醫(yī)療器械監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)此風(fēng)險(xiǎn)不加以控制，毒性較大的金屬元素就會(huì)隨著產(chǎn)品的植入在體內(nèi)釋放，對(duì)人體各組織器官造成不同程度的損傷。

在對(duì)醫(yī)用透明質(zhì)酸鈉凝膠的金屬元素檢測(cè)中，發(fā)現(xiàn)此類(lèi)產(chǎn)品中含有不同濃度的鎢元素。追其原因是由于，預(yù)灌封注射器玻璃針筒頂部的內(nèi)部通道成型工藝中會(huì)引入金屬鎢，金屬鎢在400℃時(shí)會(huì)被氧化為氧化鎢，在800℃時(shí)，氧化鎢會(huì)發(fā)生升華，在加工過(guò)程中變成蒸汽沉降在玻璃器皿表層[1-2]。

鎢在預(yù)灌封注射器包裝組件的加工工藝中引入，隨著樣品可直接進(jìn)入人體，其安全風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)引起關(guān)注。本研究擬采用微波消解和ICP-MS法建立醫(yī)用透明質(zhì)酸鈉凝膠產(chǎn)品中鎢含量的分析方法，并對(duì)產(chǎn)品的遷入鎢的安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)，以對(duì)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的完善提供依據(jù)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與材料

美國(guó)PE公司電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(NexlON 350D)；美國(guó)CEM密閉微波消解系統(tǒng)(MARS-OMNI)；德國(guó)Millipore公司超純水機(jī)(Milli-Q?Advantage A10)；硝酸(J.T.Baker，A.C.S. Reagent)；雙氧水(國(guó)藥集團(tuán)，優(yōu)級(jí)純)；鎢W標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 mg/L，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試GSB 04-1760-2004)；錸Re標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 mg/L，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試GSB 04-1745-2004)；12家市場(chǎng)可售醫(yī)用透明質(zhì)酸鈉凝膠產(chǎn)品。

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1樣品前處理 取樣品0.5～1.0 g，加硝酸8 mL，H2O21 mL裝入消解罐內(nèi)，蓋蓋放置反應(yīng)2 h，用微波消解儀進(jìn)行前處理后于120℃趕酸至體積小于1 mL，用1%HNO3定容至50 mL，作為檢驗(yàn)液，同法制備空白。微波消解具體條件見(jiàn)表1。

2.2.2儀器工作條件 ICP-MS工作條件：載氣流量：0.75 L/min；射頻功率：1600 W；霧化器及霧室：同心霧化器及玻璃旋流霧室；采樣錐截取錐類(lèi)型：鉑錐；分析模式：標(biāo)準(zhǔn)模式；動(dòng)態(tài)帶寬調(diào)節(jié)：RPa=0，RPq=0.25。

表1 微波消解條件

2.2.3測(cè)試方法 以錸187Re作為內(nèi)標(biāo)，采用市售標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)W標(biāo)準(zhǔn)溶液(選用182W和184W)，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線?？瞻滓汉痛郎y(cè)樣品采用標(biāo)準(zhǔn)曲線定量。

3 結(jié)果

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線及相關(guān)系數(shù)

取鎢標(biāo)準(zhǔn)溶液，用1%HNO3稀釋配制濃度為0、0.2、0.5、1、2、5、8、10 ug/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，1%HNO3將內(nèi)標(biāo)錸的濃度配制為10 ug/L，進(jìn)樣檢測(cè)。

圖1鎢標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

Fig.1Tungstenstandardcurve

從圖1可以看出，無(wú)論是儀器給出的檢出限(DL)還是等效背景濃度(BEC)，均是184W的數(shù)值較低，可優(yōu)先選184W為定量曲線。對(duì)于184W的標(biāo)準(zhǔn)曲線，在0～10 ug/L濃度范圍內(nèi)，線性較好，相關(guān)系數(shù)R=0.9996。

3.2 檢出限試驗(yàn)

重復(fù)進(jìn)樣空白溶液11 次，記錄吸光度。以吸光度標(biāo)準(zhǔn)偏差的3 倍與標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率比值，計(jì)算得到儀器的檢出限為0.006 ug/L，以吸光度標(biāo)準(zhǔn)偏差的10 倍與標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率比值，計(jì)算得到儀器的定量限為: 0.020 ug/L。若按取樣量0.5 g，定容體積50 mL 計(jì)算，得方法檢出限為0.0006 mg /kg，方法定量限為0.002 mg /kg。

3.3 精密度試驗(yàn)

取1份已處理好的供試品溶液，連續(xù)進(jìn)樣11次，測(cè)定吸光度，計(jì)算11 個(gè)結(jié)果的RSD 為2.4 %。

3.4 重復(fù)性試驗(yàn)

精密稱(chēng)取同批次醫(yī)用透明質(zhì)酸鈉凝膠約0.5 g 6 份，按前述方法進(jìn)行含量測(cè)試。結(jié)果為0.27、0.25、0.28、0.27、0.26、0.25 mg /kg，RSD為4.60%。

3.5 回收率實(shí)驗(yàn)

精密稱(chēng)取醫(yī)用透明質(zhì)酸鈉凝膠約0.5 g，準(zhǔn)確加入1 ug/mL 的鎢標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液 0.1和0.3 mL，按前述方法進(jìn)行含量測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可以看出，待測(cè)元素的加標(biāo)回收率為95.23%和104.54%，表明采用本方法測(cè)定醫(yī)用透明質(zhì)酸鈉凝膠中的鎢元素，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

表2 回收率試驗(yàn)(n=3)

3.6 樣品分析

用上述方法，對(duì)12批市售醫(yī)用透明質(zhì)酸鈉凝膠中的鎢元素進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表3。從表3可以看出，醫(yī)用透明質(zhì)酸鈉凝膠中鎢的含量在0.03～4.56 ug/g之間。

4 討論

因?yàn)獒t(yī)用透明質(zhì)酸鈉凝膠中鎢的化合物主要來(lái)源于預(yù)灌封注射器的表層沉積，隨著透明質(zhì)酸鈉凝膠的灌裝而混入樣品中。因此，鎢的含量與質(zhì)酸鈉凝膠的體積和濃度無(wú)關(guān)，只與鎢針在形成內(nèi)部通道時(shí)的升華程度有關(guān)。這一點(diǎn)在表3的數(shù)據(jù)分布上也可以證明。

表3 12批供試樣品鉻含量測(cè)定結(jié)果

Table 3 Determination result of tungsten in 12 batches of samples

目前國(guó)際上關(guān)于金屬元素的安全性評(píng)價(jià)大多參照美國(guó)藥典<232藥品元素雜質(zhì)限度>，人用藥物注冊(cè)技術(shù)要求國(guó)際協(xié)調(diào)會(huì)議< ICH Q3D 元素雜質(zhì)指導(dǎo)原則>以及EMEA關(guān)于金屬催化劑或金屬試劑殘留量限度規(guī)定的指導(dǎo)原則。 但在USP 232及EMEA文件中，元素鎢未出現(xiàn)在需要關(guān)注的元素列表之中[3-4]，在ICH Q3D中也歸類(lèi)到其他元素雜質(zhì)中(因其較低的毒性和/或在地方法規(guī)中的要求不同，其 PDE 還沒(méi)有建立，在指南中并未說(shuō)明)[5]，因此無(wú)相關(guān)的PDE值可以參考。

金屬元素鎢的毒理機(jī)制的研究較少，缺少相關(guān)的毒理學(xué)數(shù)據(jù)。目前可查到的一些生態(tài)毒性實(shí)驗(yàn)，所有已知的數(shù)據(jù)集中在單一態(tài)鎢酸鹽，鎢酸鈉對(duì)小鼠和大鼠的LD50值分別為240 mg/Kg和1190 mg/Kg。但是在最近幾年的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)尿液中鎢含量高的人與高中風(fēng)率之間存在關(guān)聯(lián)。雖然沒(méi)有記載鎢單獨(dú)作用并不會(huì)造成人體的健康問(wèn)題，但有通過(guò)動(dòng)物和細(xì)胞培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)表明它與癌癥和肺部感染之間存在關(guān)聯(lián)；另一些研究也顯示了鎢與心臟問(wèn)題之間存在聯(lián)系[6-10]。

國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中，查詢(xún)器械類(lèi)、食品類(lèi)及環(huán)境保護(hù)類(lèi)，均未有鎢元素的限量值的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)方面，在美國(guó)，除了職業(yè)暴露空氣污染指數(shù)(難溶鎢類(lèi)為5 mg/m3，可溶鎢類(lèi)為1 mg/m3)外，沒(méi)有針對(duì)鎢的其他規(guī)定。鎢污染指標(biāo)在蘇聯(lián)首先建立起來(lái)，包括最大允許濃度(環(huán)境污染的一個(gè)定量指標(biāo))。MAC被定義在整個(gè)生命周期中某種化學(xué)物質(zhì)影響人類(lèi)健康的最低濃度。飲用水和漁業(yè)水庫(kù)中鎢的MAC值分別為0.05和0.0008 mg/L。起初，1966年的飲用水MAC值被定為0.1 mg/L。后來(lái)，當(dāng)有研究發(fā)現(xiàn)在更低濃度的鎢和鉬共同作用下會(huì)對(duì)老鼠產(chǎn)生胚胎毒性時(shí)，MAC值被改為如今的0.05 mg/L[6]。

如若按照每個(gè)成人日均飲水量設(shè)定為1 500至1 700 ml[11]，每日攝入的鎢元素的量應(yīng)控制在75 mg/d。醫(yī)用透明質(zhì)酸鈉凝膠的臨床日使用量假定為5支，則樣品的鎢攝入量見(jiàn)圖2，遠(yuǎn)小于飲用水中的控制標(biāo)準(zhǔn)。

圖2醫(yī)用透明質(zhì)酸鈉凝膠中鎢元素每日最大攝入量示意圖

Fig2ThemaximumdailyintakeofTungsteninmedicalsodiumhyaluronategel

現(xiàn)在，有一種新型成型系統(tǒng)可以降低針頭的處理溫度，并在其表層形成一種保護(hù)層，以減少機(jī)械接觸。從而可以使鎢的殘留含量大大降低，可浸出的金屬鎢平均殘留量<250 ug/L[2]。按此數(shù)據(jù)，此次的供試樣品除去5mL和10mL的體積較大的注射器外，其他批次都遠(yuǎn)大于此數(shù)值。因此，雖然鎢的含量可滿(mǎn)足人體的安全性評(píng)價(jià)要求，但是預(yù)灌封注射器的廠家還是可以通過(guò)工藝革新等措施減小人體鎢的攝入量。