YY∕T 0814-2010 紅外光譜法評價外科植入物用輻射后超高分子量聚乙烯制品中反式亞乙烯基含量的標準測試方法

ICS11.040.40

C35

中華人民共和國醫(yī)藥行業(yè)標準

YY/T0814—2010

紅外光譜法評價外科植入物用輻射后

超高分子量聚乙烯制品中反式亞乙烯基

含量的標準測試方法

Standardtestmethodforevaluatingtrans-vinyleneyieldinirradiated

ultra-high-molecular-weightpolyethylenefabricatedformsintendedforsurgical

implantsbyinfraredspectroscopy

2010-12-27發(fā)布

2012-06-01實施

國家食品藥品監(jiān)督管理局 發(fā)布

YY/T0814—2010

YY/T0814—2010

本標準按照GB/T1.1一2009給出的規(guī)則起草.

本標準使用重新起草法參考ASTMF2381-2004(紅外光譜法評價外科植人物用輻射后超髙分子S聚乙烯制品中反式亞乙烯基含量的標準測試方法》編制。

本標準與ASTMF2381-2004的技術性差異如下：

——關于規(guī)范性引用文件，本標準做了具有技術性差異的調(diào)整，以適應我國的技術條件，調(diào)整的情況集中反映在第2章“規(guī)范性引用文件”中，具體調(diào)整如下：

?用YY/T0772.4代替了ASTMF2102。——刪除了第12章“關鍵詞”》

——將附錄XI改為附錄A，內(nèi)容不變。

請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別這些專利的責任。本標準由全國外科棺入物和矯形器械標準化技術委員會材料及骨科棺入物分技術委員會(SAC/TC110/SC1)歸口.

本標準起草單位：國家食品藥品監(jiān)督管理局天津醫(yī)療器械質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，

本標準主要起草人:姜熙、馬春寶、齊寶芬。

紅外光譜法評價外科植入物用輻射后

超高分子量聚乙烯制品中反式亞乙烯基

含量的標準測試方法

1范圍

本試驗方法描述了醫(yī)用植人物超髙分子景聚乙烯(UHMWPE)中反式亞乙烯基團數(shù)最的測定方法，應使用紅外光譜法對材料進行分析。

本試驗方法依據(jù)YY/T0772.4制定。

紅外光譜法的適用性在其他文獻報告中已有闡述。本方法利用以1370cm—1為中心的C-H吸收峰(面積)歸一化樣品的厚度，通過按照ASTME691進行的試驗室間研究(ILS)進行方法驗證。

本標準并非試圖對所涉及到的所有安全問題進行闡述，即便是那些與其使用有關的安全問題.確立適當?shù)陌踩敖】狄?guī)范，以及在應用前明確管理限制的適用性，是本標準用戶自身的責任.

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。

YY/T0772.4外科植入物超髙分子量聚乙烯第4部分：氧化指數(shù)測試方法

ASTME691指導試驗室間試驗方法精密度測定的標準規(guī)范(Practiceforconductinganinter-laboratorystudytodetermineprecisionofatestmethod)

ASTME1421傅里葉變換紅外(FTIR)光譜儀的性能描述和測量規(guī)范:0級和1級試驗(Practicefordescribingandmeasuringperfomanceoffouriertransforminfrared(FTIR)spectrometers：Levelzeroandlevelonetests)3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

反式亞乙雉指數(shù)trans-vinyleneindex

TVI

950cm-1-980cnT1之間的吸收峰面積與1330cnT1?1396cm—1之間的吸收峰面積的比值。

定位深度depthlocator

DL

測量從關節(jié)面或研究表面到采集光譜并計算對應TVI的采集點之間的平均距離。

反式亞乙爍指數(shù)曲線trans-vinyleneindexprofile

試樣反式亞乙烯指數(shù)隨著從關節(jié)面或研究表面的距離變化而變化的圖形。該圖形是TVI-DL曲

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線圖.圖形可以反映試樣全部厚度的TVf變化。

4怠義和用途

4.1已出版的相關資料顯示，輻射處理過程中輻射分解反應的發(fā)生會隨輻射劑景的增加而提髙。對這些輻射分解反應產(chǎn)物的測定可用來反映內(nèi)部接受的輻射劑蟄.

4.2在電離處理過程中，脫去一個氫分子或在較少情況下處于同一分子鏈上的相鄰兩個烴基自由基重組，會形成反式亞乙烯不飽和鍵。

<3前期工作已繪制出以吸收輻射劑最函數(shù)表示的反式亞乙烯吸收峰面積的校柚曲線，分別得出了經(jīng)Y射線和電子束輻射的聚乙烯中吸收輻射劑量與反式亞乙烯吸收峰的線性關系.

4.4當特定材料和輻射條件的校準曲線（TV7-輻射劑景）已知時，此數(shù)據(jù)可用于刻定不同位置對應接受的輻射劑景，還可用于輻射后聚乙烯中劑最均勻度的測定。

5儀器

5.1紅外光譜儀

經(jīng)校準的紅外光譜儀?能在分辨率4cm—1,200MrnX200pm的矩形光闌或直徑200圓形光闌的條件下?對厚度約200pm的薄膜在900cm-1?2000cm1波數(shù)范圍內(nèi)進行透射吸收光譜的記錄：

a） 如果其他采集方式（如反射、衰減全反射（ATR）等）、光闌和增益尺寸能產(chǎn)生相同的試驗結(jié)果，則可以用來采集樣品的吸收光譜.如果光闌太大可能導致曲線失真B

b） 當使用傅立葉變換紅外光譜儀時，每個光譜應最少掃描32次.

c） 紅外光譜儀和樣品倉應用除濕和除二氧化碳的惰性氣體（如氮氣、氦氣或鋌氣）吹掃，減少這些因素對光譜的干擾。

5.2試樣架

能夠在光闌下準確定位樣品，分辨率不低于光闌刻度的設條，如；cy軸可移動平臺.

5.3顯微切片機

以下薄膜的設備。

能夠切制與關節(jié)面或研究表面垂直的厚度為200Mm或200gm

6取樣、測試樣品和測試單元

6.1使用顯微切片機或其他適當裝置制備約200pm厚的樣品膜。如果紅外光譜儀針對這一厚度樣品檢測到的倌號太弱，可以使用較厚的樣品。

6.2樣品切片一般在關節(jié)面中心或研究表面取材.

6.3切片的取向一般垂直于關節(jié)曲或研究表面。

6.4低波數(shù)區(qū)的傅立葉波紋引起的紅外光譜的波動可能會對反式亞乙烯基在965cm-1波數(shù)區(qū)的吸收

造成干擾。該波紋由紅外光束的內(nèi)反射引起，可使用400#砂紙輕輕摩擦樣品膜，直至試樣膜變?yōu)榘胪?/p>

明狀來消除.摩擦動作應緩慢，以免使樣品膜發(fā)熱，且直至傅立葉波紋引起的單個峰面積小于反式亞乙

插光譜峰面積的10%為止.

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D.15

0.1

nv/s若學

0.1.20.

I200 11501100I0501000 950 900 850

波數(shù)/cm>

注：隨看樣品膜粗糙程度的增大，傅立葉波紋隨之消失_原始吸收峰不受表面粗糙程度的影響。圖1UHMWPE?膜紅外光譜圖，顯示庫擦表層對消除傅立葉波紋的作用

7儀器的準備

依據(jù)生產(chǎn)商的建議、ASTME1421及5.1中規(guī)定的各項條件，準備一臺紅外光譜儀，用于采集UHMWPE樣品膜的透射吸收光譜。

8步驟

8-1首先將樣品膜（切片）放置到光譜儀的適當位置（經(jīng)過適當背景光諮校正后），使光闌對準樣品膜上從關節(jié)面開始的第一個200 處.

8.2隨后在膜寬方向上以光闌尺寸（約200pm）的采點間隔連續(xù)采集從關節(jié)面到相反表面之間光譜。8.3可以使用較大的采點間隔，然而間隔太大可能降低曲線精度.

9結(jié)果的計S

9.1反式亞乙烯峰面積

9.1.1計算每一個吸收光譜在950cm-1?980cnT1波數(shù)區(qū)之間所有吸收峰的面積（見圖2）.

9.1.2此面積是在相同起點和終點之間的基線以上，試樣吸收曲線以下的面積.起點和終點分別是950cm-1和980cm—1?

9.2歸一化峰面積

9.2.1計算每一個吸收光譜在1330cm—1?1396cm'1之間的吸收峰總面積（見圖2）.

9.2.2此面積是在相同起點和終點之間的基線以上，試樣吸收曲線以下的面積.起點和終點分別是1330cm-1J396cm_】.

9.3反式亞乙烯指數(shù)（TVJ） ，

對于每一個吸收光譜，通過將反式亞乙烯峰面積（9.1）除以歸一化峰面積（9.2）來計算其TVI。

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9.4定位深度（DL）

利用以下公式計算從關節(jié)面或研究表面到采集光潘并得出對應TVI的表面間的距離（DL）:DL=0.5A+nS

式中：

A——在步進方向上的光闌尺寸，單位為微米（/xm）,

n——指光闌從關節(jié)面起始位賢開始移動的增益次數(shù)；S——指增益尺寸，單位為微米（pm）。

1500 1400丨300I200 1100 1000 900 800

波數(shù)/cm-x

圖2輻射交聯(lián)UHMWPE典型紅外光譜圖，圖中定義了以1370cnT1

作為歸一化峰的反式亞乙烯指數(shù)

10報吿

報告應至少包含以下試驗細節(jié)和結(jié)果:

a）材料信息:

1） 樹脂類型和批號；

2） 固化方式、生產(chǎn)商、生產(chǎn)商批號；

3） 任何特殊的固化后處理，如熱等靜壓、退火、滅歯、交聯(lián)、穩(wěn)定、加速老化及貯存條件。

b）樣品信息：

1)

2)

3)

4)

5)

6)

說明該樣品是外科植入物還是實驗室測試樣品；

關節(jié)面或非關節(jié)面；

試驗樣品的初始尺寸；

對原始試驗樣品進行的任何特殊后處理，如退火、滅菡、交聯(lián)、穩(wěn)定、加速老化及貯存條件;試驗樣品膜的厚度和總寬度；

試驗樣品膜進行的任何特殊后處理，如退火、滅菌、交聯(lián)、穩(wěn)定、加速老化及貯存條件，

光譜儀信息:

1） 制造商及產(chǎn)品型號；

2） 模擬光譜儀或傅立葉變換光譜儀；

3） 光闌尺寸、增益尺寸、光譜分辨卒和每個光?圖的掃描次數(shù).

d）數(shù)據(jù)分析信息：

人工或應用光譜儀軟件計算、

11精度和偏差

精度和偏差數(shù)據(jù)將通過一系列試驗得出。

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附錄A

（資料性附錄）

基本原理

A.1實驗證明，外科植入物用部件使用的UHMWPE材料的交聯(lián)程度會影響其機械性能和磨損性能,因此采用標準試驗方法對材料的交聯(lián)程度進行評價很重要.

A.2本標準所述試驗方法經(jīng)對相關參考文獻和其他ASTM標準改進而成。

A.3以965cm'1波數(shù)區(qū)為中心的反式亞乙烯吸收蜂（一C—C一）面積與該材料接受電離輻射時的交聯(lián)量有關。TV7與實際接受輻射劑量的相關性取決于輻射條件，如輻射源（7射線或電子束）、溫度、輻射劑量、氧氣濃度，要利用TVI確定輻射劑最，必須繪制特定輻射條件下的校準曲線，并使用有效的輻射tt計（如光反應變色染料）顯示輻射S。

A.4本試驗方法可用于評價輻射后部件或原料的交聯(lián)均勻度。

A.5本試驗方法并未規(guī)定材料最佳性能對應的TV7水平。

參考文獻

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