YY T 0652-2008 植入物材料的磨损.聚合物和金属材料磨屑 分离.表征和定量分析方法.pdf

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1、ICS 11.040.40 C 35 中华人民共和国医药行业标准YY /T 0652-2008/ISO 17853: 2003 植入物材料的磨损聚合物和金属材料磨屑分离、表征和定量分析方法Wear of implant materials-Polymer and metal wear particles Isolation, cbaracterization and quantification CISO 17853: 2003 , IDT) 2008-:-04-25发布2009-06-01实施国家食品药品监督管理局发布YY/T 0652-2008/ISO 17853 :2003 前言关节假体

2、运动所产生的颗粒会在人体内产生生物反应，导致骨榕解，进而使植人的关节假体松动，最终造成关节假体失效。需要制定一个从组织中回收颗粒并对其定性定量的标准方法，以便统一-个进行颗粒反应研究的方法。同时，通过分析关节磨损试验机中关节假体所产生的颗粒，有利于进一步了解颗粒特性和关节假体的性能。本标准等同采用国际标准ISO17853: 2003(植人物材料的磨损聚合物和金属材料磨屑分离、表征和定量分析方法。本标准由国家食品药品监督管理局提出。本标准由国家食品药品监督管理局中检所医疗器械质量监督检验中心归口。本标准起草单位z国家食品药品监督管理局中检所医疗器械质量监督检验中心，常州奥斯迈医疗器械有限公司，北

3、京蒙太因医疗器械有限公司。本标准主要起草人z汤京龙、陆颂芳、莫廷斐、王建宇、王硕、汤龙、刘丽、李佳戈、任凤妹、汤学莉、王慧娟。I YY/T 0652-2008/ISO 17853 :2003 1 范围植入物材料的磨损聚合物和金属材料磨屑分离、表征和定量分析方法本标准规定了从植入人体的或从关节磨损试验机上的全关节假体所产生颗粒的取样方法。标准还规定了分离聚合物和金属颗粒的方法以及对这些颗粒进行表征和定量分析的仪器、试剂及试验方法，这些颗粒来源于翻修手术或尸解切取的假体周围组织，或关节磨损试验机上的液体试验介质。本标准规定的方法不对关节假体的磨损做定量分级，也不确定具体关节表面的磨损量。本标准不包

4、含颗粒的生物学效应，也不提供评价颗粒生物安全性的方法。本标准列出的方法不适用于测量聚甲基丙烯酸甲醋(PMMA)颗粒。2 术语与定义下列术语和定义适用于本标准。2. 1 聚合物颗粒polymer wear debris 关节假体聚合物组件因磨损所产生的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)颗粒。2.2 金属颗粒metal wear debris 关节假体金属组件因磨损所产生的颗粒和颗粒状腐蚀产物。3 组织样本中聚合物及金属颗粒的取样和分析方法3. 1 原理通过消化，将聚合物和金属颗粒从组织样本中分离出来见3.5. 1和3.6.1)。再清除消化液中所有残余的有机组织碎屑，以提纯各种颗粒。注2聚合物和金属

5、颗粒的分离方法稍有不同，分别在3.5和3.6中描述。收集颗粒之后，使用扫描电子显微镜(SEM)或透射电子显微镜(TEM)对这些颗粒进行表征和计数。然后计算颗粒在原始组织样品中的浓度。3.2 试剂除非另行注明，在整个试验分析过程中使用的试剂都是经过认可的分析纯，所使用的水为蒸锢水或达到相应纯度的水。为了避免外界微粒对样品产生污染，在使用前所有的试剂溶液，都应经过孔径小于或等于0.2m的过滤膜进行过滤(见3.3.4)03.2. 1 氢氧化铀溶液(NaOH),c=O. 1 mo1/L和5mo1/Lo 3.2.2 盐酸溶液(HCD,c=O. 01 mol/L. 3.2.3 蔚糖溶液，p=1.35g/c

6、m3、1.17 g/cm3、1.08 g/cm3、1.04 g/cm3和1.02g/cm3o 3.2.4 异丙醇-水混合液，p=O.96 g/cm3和p=O.90 g/cm3o 3.2.5 蒸懵水。3.2.6 木瓜蛋白酶榕液将100问纯木瓜蛋白酶、3.26mg的N-乙酷半眈胶酸、9mL蒸馆水和1mL 磷酸盐缓冲液(见3.2.7)混合榕解制得。1 YY/T 0652一-2008/ISO17853 :2003 经完成。3.5.2 聚合物颗粒的提取与纯化将11f.糖溶液(=l.02g/cm3)加入到每个离心管中，加入量大约为离心管容量的3/4.将已制得的浸提组织悬浮液等分，注入到每个离心管中煎糖溶液

7、的表面。2.C下，以100000g离心3h.仔细将各离心管内上层溶液转移到无菌管中，用65.C蒸馆水稀释残余的蔚糖。将稀释后的溶液再超声分散10 min，使结团的颗粒分散开。然后在80.C下加热1h，以溶解煎糖。颗粒分散开。如果可以证明在形成文件，也可按照颗粒转移到另一可封闭散10min，以进一步使结团的离开;第二次超速离心是的。5 g组织样本加入得溶液注入各个为了去除固体颗粒中、黯总嗖牛颗粒中加入液Fs5.C的恒温水浴中搅拌浸泡3 h。之后，将此溶液在环境温度电离心，弄晋南啡中陀E层液，心管的底部微粒中加入木瓜蛋白梅液J以去除残余的有机i嗣宵。加入少量0.01mol/L的HCl溶液或O.Ol

8、mol/L的NaOH溶液，将1Lt述溶液节T吨啻莹薪调节到6.5，再将此悬浮液转移到一个试管中密封，在65.C的恒温水浴中搅拌18h24 h。用木瓜蛋白酶处理后，将悬浮液放入上面提到的煎糖溶液的密度梯度液中进行离心。离心后弃掉离心管中上层液体，并用蒸馆水清洗离心管底部微粒三次。最后一次清洗后，向微粒中加人10mL蒸馆水，使微粒再次悬浮，封闭试管，超声分散10min，以使微粒分散。如果可以证明在其他的超速离心时间和速度下，能够达到相同分离效果，并且其验证程序的结果己形成文件，也可按照该方法设定其他的离心速度和离心时间进行分离。3. 7 颗粒收集在孔径为O.1m的滤膜上收集颗粒。或是使用每份10L

9、到300L的颗粒悬浮液，或是使用较大体积稀释过的悬浮液参见注)，如果稀释，应记录每个样品的准确稀释度。用一个配有较大针径注射YY/T 0652-2008/ISO 17853:2003 针的注射器抽取一定量的悬浮液。在确认注射针中没有液体残留后，将其从注射器上取下，将注射器与滤器连接好。轻推注射器，使通过滤膜后的液体的流量大约为1滴/s(0.045mL/s) ，使颗粒留在滤膜上。如果滤膜发生墙塞，需更换一个新滤膜。对每个用过的滤膜，需要进行下述步骤z用蒸懵水冲洗注射器和滤膜。最后沿过滤方向，用空气吹冲过滤膜，用慑子将滤膜从滤器中取出，将其放置在一个洁净的带盖的培养皿中干燥。如果可能，也可使用孔径

10、小于o.1m的滤膜。在这种情况下，为避免滤孔的堵塞，需要进行按序的分级过滤。注z当稀释后的悬浮液几乎清澈时，可以认为此时已达到比较合适的稀释度，通常稀释比例在1: 10至1: 100之间。稀释的目的是为了将滤膜上微粒的浓度保持在一定的范围之内，一方面使得滤膜上的微粒不至于太密集，从而给SEM观测离散微粒造成很大困难E另一方面，也必须确保滤膜上保留有一定数量的微粒，以满足分析的要求(最少应有100个。3.8 颗粒尺寸及形状表征尺寸大于0.1m的颗粒用SEM来观测，用一片碳胶带将有颗粒的滤膜粘贴在SEM的观测座上。对于聚合物颗粒，需要在滤膜上镀金，使颗粒导电z对于金属颗粒，则需要在滤膜上镀金或碳。

11、SEM成像时，聚合物颗粒的加速电压应不超过10keV;金属颗粒不超过15keV Q 在表征尺寸大于o.1m颗粒时，SEM可选定5000倍的放大倍数，在滤膜上选择任意的不重叠的颗粒区域进行观测，直到能够成像的颗粒总数量大于100个为止。对于尺寸大于10m颗粒，放大倍数可适当减小，女口1000倍。用一些选定的参数来表征颗粒的尺寸、形状和面积，例如，长度、宽度、等效圆直径(具有与颗粒相同面积的圆的直径)、面积、周长、长宽比(长度/宽度)、圆度(周长2/4面积)等。在试验报告中，应注明测定颗粒尺寸和进行颗粒形状分析的放大倍数。对于尺寸小于0.1m的金属颗粒，使用TEM表征。将等分的金属颗粒悬浮液置于T

12、EM的铜栅上，以20000至25000倍的放大倍数，在80keV的加速电压下观察。注1:所有的颗粒都可以用扫描电镜SEM成像，对于尺寸小于0.1m的金属颗粒可以用透射电镜TEM成像。注2:对于金属颗粒，一次成像的颗粒数可能达不到100个。注3:可以对纤维状或圆形聚合物颗粒加以区分。注4:可以使用计算机化或人工操作的图像分析软件来确定颗粒的尺寸和形状。注5:只要粒度分析仪的分辨率在0.1m或0.1m以下，也可用它进行颗粒分析。但必须注意，由于微粒结团，有可能高估颗粒尺寸。3.9 对照试验将精确称量的商用高密度聚乙烯(HDPE)粉末(颗粒长度小于10m)和铁粉(颗粒长度小于10m)加入到精确称量的

13、、从初次全关节置换手术中获取的关节囊组织中。按照3.5、3.6所列出的程序将对照粉末从组织中分离出来，但在最后的纯化步骤中不用蒸锢水而用乙醇清洗，清洗后留置样品至乙醇全部挥发。用精度至少为0.1mg的天平称重，通过质量差的方法(即试管和残余微粒总重减去空试管重)获得残余HDPE和铁粉的质量。以上步骤重复三次，计算平均回收率(参见注。除了能够得到粉末的平均回收率之外，还可根据3.10计算对照试验前后对照颗粒的数量。为了评估试验的重复性，需进行三次对照样品试验，并计算出平均值和标准偏差。注z回收率等于回收的精末样品质量除以初始加人的粉末样品质量.3. 10 颗粒数的计算每克湿组织中回收的颗粒数量可

14、根据SE图片已知面积中的颗粒数量计算而得到，该数值还需根据消化过程中的稀释比例和对照试验中的粉末回收率进行修正。在计算过程中，不含颗粒的区域的面积也应计入总面积中。当计算大于10m和小于O.1m的颗粒数量时，可参照上述方法，对放大倍数分别为1000倍和20 OOO 25 000倍的成像分别进行计算。试验报告应记录颗粒数量计算所用的准确放大倍数。4 VY/T 0652-2008/150 17853 :2003 以下示例说明计算过程=a) 原始数据z从3.01g湿组织中提取出金属颗粒。整个提取过程的稀释倍数为1/3250。经过滤，在7张放大倍数为5000的SEM图片中，颗粒计数有141个。b) 计

15、算整个滤膜上的微粒总数z1张SE图片面积=3.35X 10-10 m2 所以7张SE图片面积=2.35X10m2滤膜总面积=XCO.0045)2=6.36X10-5 m2 因此整个滤膜上的微粒总数=(l41X6.36X10-5)/2. 35X10-9=3. 82X106 c) 根据提取过程中的稀释量修正微粒总数提取过程中的总稀释率=1/3 250 故3.01g温组织中修正后的微粒总数=1. 24X 1010 d) 根据对照试验中的粉末回收率修正微粒总数粉未回收率=37.4%因此3.01g湿组织中修正后的微粒总数=1. 24 X 1010 X 1/0.374= 3.31 X 1010 d 计算结

16、果:每克湿组织样本中的颗粒数量=1.10X1010注:因为粉未回收率是一个估计值，因此上述结果只是所使用组织中微粒数量的一个估计值。3.11 UHMWPE颗粒的确认用FT-IR光谱分析仪对回收的颗粒物进行UHMWPE定性确认。为了进行FT-IR光谱分析，先将颗粒干燥，压人KBr圆片，或者使用显微镜附件。如果样品颗粒的FT-IR图谱上的各主要吸收峰与UHMWPE(如医用级的UHMWPE粉末的参照图谱相符合，则可认为此样品为UHMWPE。颗粒形态也可用作识别UHMWPE微粒的辅助依据，应用此方法时可比照已发表的UHMWPE图片进行分析例如ASTMF1877-9肘。注z为了得到足够FT-IR光谱分析

17、用的微粒数量，可以将不同样品中获得的微粒混在一起使用。3. 12 金属颗粒的确认用SEM-EDS(能量色散谱仪)或TEM-EDS进行金属颗粒的确认。4 对关节磨损试验机润滑剂中的聚合物和金属颗粒的取样和分析方法在不同的关节磨损试验机和不同的试验之间，所使用的牛血清的用量是不同的。因为不可能将所有的牛血清试验介质取出进行分析，所以应从混合均匀的试验介质中采集具有代表性的等分量血清样品，冷冻保存备用。取样前应从关节部件表面刮下的沉积物并搅拌试验介质，以保证取样具有代表性。在取样前可以采用冷冻干燥的方法减少牛血清损失，所取血清量可以减少。按照3.5规定的程序进行聚合物颗粒的分离;按照3.6规定的程序

18、进行金属颗粒的分离，但可省略EDTA洗涤步骤。为了消化牛血清溶液，需添加NaOH粉末，使其浓度达到5mol/Lo 5 试验报告试验报告应包括以下内容:a) 标识试验样品信息(提供组织样本匿名病人的详情、组织样品的位置、尸解样品的特征、关节磨损试验机的液体试验介质、试验详情等); b) 有可能的话，植人物的种类和前期手术的细节信息zc) 回收假体的外观可提供颗粒来源或者植入物失效的详情，例如股骨颈部与髓臼杯边缘发生碰撞或关节柄部件松动); d) 组织样本质量，或者使用的关节润滑剂总量F5 YY /T 0652-2008/ISO 17853: 2003 6 e) 对照试验的结果;f) 颗粒尺寸、形状、数量的数据及其分布性FU 金属颗粒成分Eh) 分析的微粒数量;i) 用SEM或TEM进行微粒计数和尺寸形状分析时所选用的放大倍数zj) 组织样本回收时所用的医疗器械的属性Fk) 如有污染物存在，列出金属/聚合物碎屑可能的来源。标准资料收藏家易启标准网免费提供十万标准书籍资料下载会打字、5分钟快速自助建网站易启建站网免费提供建站平台，商业网站1年仅60元