周雅萍
（上海医用缝合针厂有限公司；上海200136）
摘 要：目的：选择合适的包装参数形成无菌屏障系统以保证植入性医疗器械的无菌性能，及该无菌屏障系统可持续保护产品的效果验证和持续保护的有效期限。方法：通过外观评价、热封强度评价、包装完整性评价来选取合适并节能的包装参数，并对该参数下的无菌屏障系统进行各项性能试验以确定其持续保护效果和持续保护有效期限。结果：在选定的参数下形成的无菌屏障系统是安全有效的。结论：建立植入性医疗器械无菌屏障系统形成参数，并确认该参数下的无菌屏障持续有效，以控制植入性医疗器械符合预期用途和设定的无菌有效期。
关键词：植入性医疗器械、无菌屏障、参数、效果验证、无菌有效期
1引言
无菌屏障系统是最终灭菌医疗器械安全的基本保证。法规之所以将无菌屏障系统视为医疗器械的一个附件或一个组件，正是认识到无菌屏障系统的重要特性。
无菌屏障系统（sterile barrier system）的定义：防止微生物进入并能使产品在使用地点无菌使用的最小包装。
我公司的三类植入性节育器产品都是采用透气性材料（透析纸）和吸塑盒经热合包装形成的无菌屏障系统，经过环氧乙烷灭菌，使产品达到无菌性能。在产品首次注册、重新注册、延续注册及变更注册中均要考量该无菌屏障系统对产品保护的效果和有效期限，故在产品的设计开发进程中要考虑该无菌屏障形成的参数和在该参数下无菌屏障的保护效果和期限，这个过程称之为无菌屏障形成和无菌有效期的确认，并将经过确认的参数以工艺规范的形式落实到生产作业中，以控制参数的方法保证无菌屏障的持续有效。
2 实验方法
2.1检测设备器具
指针式推拉力计、电热鼓风干燥箱。
2.2操作确认
2.2.1步骤
根据供应商提供的技术文件支持及意见，结合实际生产需要，并结合气温因素,认为熔接温度给定适当区间更符合实际操作，故预定确认中，使用的吸塑包装熔接温度：100~120℃，气压为0.4～0.9Mpa，熔接时间为3.0~5.0s，按前述预设的参数组合进行确认。
该运作过程必须处于生产过程中的洁净室内，由生产人员进行操作，按上述预定的参数设定各种组合来完成热封A试验组样品，抽样观察2.2.2，以合格参数组封合B试验组样品，抽样测试2.2.3，选择两项检测均合格的参数组用以封合C试验组样品，并进行2.2.4的检测，最终择出通过2.2.4检测的优化参数组。
2.2.2外观评价
外观检查：抽取10件，用肉眼或放大镜观察，以产品包装无明显污物、脏点、变色和破漏等缺陷为接受标准；纸袋各部分平整，不得有明显的褶皱现象；密封宽度不小于5mm。
2.2.3热封强度评价
热封强度测试：样品的热封强度必须达到依据产品包装方式和采用的包装材料所确定的标准。
抽取10件，热封强度值取不小于 1.5 N/15mm，实验方法为匀速拉伸，测试角度为 180 度。
2.2.4包装完整性评价（染料渗漏试验）
包装完整性检测：指定样品必须通过包装完整性实验，实验方法根据产品包装的具体情况选择染料渗漏试验和真空泄漏试验。
染料渗漏试验：实验前将10件样品放于温度（23±2）℃、相对湿度（50±2）%的试验环境条件下适应48小时。向包装内注入足量的染液（毛细作用剂： Triton X-100 0.5%；显示剂染料：甲苯胺蓝 0.05%）覆盖封口边约5mm，各边接触不超过5s，总时间不超过20s。注射更多染液并转动包装使其他各封口边与染料接触。目视检查包装封口部位染料渗漏情况。
2.3性能确认
通过3个批次的实际运行，并对产品包装进行抽样评价和试验，确认包装热合过程和无菌屏障的稳定性，同时满足包装封合质量要求和无菌屏障评价要求。
2.3.1步骤
1）按照操作确认得到的封口条件进行封合作业。
2）生产部门对生产尤其是封合过程进行记录，确认有无异常情况的发生。
3）产品在灭菌前进行如下2.3.2、2.3.3、2.3.6和2.3.4中规定的初始污染菌的观察和/或检测。
4）产品在灭菌后进行如下2.3.5至2.3.7的观察和/或检测，并按照产品技术要求的性能对产品进行评价。
5）通过3）和4）的检测后，将灭菌产品进行2.3.8加速老化试验和2.3.9实时老化试验，试验后进行热封强度评价、包装完整性评价、微生物屏障性能评价和按技术要求对产品进行评价。
2.3.2热封强度评价
热封强度测试：指定样品的热封强度必须达到依据产品包装方式和采用的包装材料所确定的标准。
抽取10件，热封强度值取不小于 1.5 N/15mm，实验方法为匀速拉伸，测试角度为 180 度。
2.3.3包装完整性评价（染料渗漏试验）
包装完整性检测：指定样品必须通过包装完整性实验，实验方法根据产品包装的具体情况选择染料渗漏试验和真空泄漏试验。
染料渗漏试验：实验前将10件样品放于温度（23±2）℃、相对湿度（50±2）%的试验环境条件下适应48小时。向包装内注入足量的染液（毛细作用剂： Triton X-100 0.5%；显示剂染料：甲苯胺蓝 0.05%）覆盖封口边约5mm，各边接触不超过5s，总时间不超过20s。注射更多染液并转动包装使其他各封口边与染料接触。目视检查包装封口部位染料渗漏情况。
2.3.4无菌试验
为确保所用的包装材料在规定限度内适合于已确定的灭菌过程，包装材料对灭菌剂具良好穿透性。
抽取1件进行灭菌前包装内表面及产品的初始污染菌测定；按以确定的灭菌条件进行灭菌后，抽取10件进行产品的无菌试验，以评价材料对灭菌过程的适应性。关于初始污染菌的测定方法和无菌试验方法见相应的作业指导书。
2.3.5微生物屏障性能评价（琼脂接触攻击试验）
为确保所用的包装材料能有效防止细菌和病毒随着悬浮微粒进入到产品。
取灭菌后的样品5件至无菌平皿，取5.2×107cfu/ml的金黄色葡萄球菌悬液5滴，每滴约0.1ml，均匀滴在样品外表面，互不接触，在温度19~25℃条件下干燥16h。将染菌样品的内表面完全平铺于血琼脂平板的表面，5~6s后将样片丢弃，血琼脂平板于37℃培养24h，观察细菌生长情况。
对照：参照上述方法取样并接种干燥，将其接种面与血琼脂平板接触作为阳性对照，将未接种的样片与血琼脂平板接触作为阴性对照，然后培养观察。
结果评价：如5个血琼脂平板上无菌落生长，则表明样品包装材料的抗细菌透过性良好；如在5个血琼脂平板上生长的菌落不超过5个，则再取20份样品重复测试；若20个血琼脂平板上生长的菌落仍不超过5个，则此包装材料通过检测。
2.3.6包装材料与标识系统的相适应性
评价包装材料与标签系统在确定的灭菌条件的适应性，由具有正常视力或矫正视力的检验人员在规定的距离、光照下进行观察：
1) 标签系统在灭菌前应保持完整和清晰；
2) 标签系统不会因灭菌过程而导致难以辨认；
3) 标签系统不会引起墨迹向产品迁移。
2.3.7包装材料与贮存过程的适合性
在规定的贮存、运输条件下，验证包装材料是否能保证其特性。通过“跌落试验”实现，试验后观察灭菌袋封口完整性。
按照GB12085-89标准进行跌落试验，观察灭菌袋封口完整性。具体操作如下：
（1）试验对象：产品大包装箱。
（2）试验数量：1箱，自3个封合批次中随机抽取组成一箱；试验高度:1000mm；指定区域：平整的水泥地面
（3）试验：
1）将包装箱用胶纸牢固、捆好打包带；
2）徒手抬高试验样品，依照规定的跌落高度、在指定的跌落区域让试验样品进行自由垂直跌落，不能施加任何外力；
3）取任意的一个角，按照2）步骤的要求进行1个角的跌落；
4）取3）步骤测试的与角相连的三边，按照2）步骤要求进行三个边的跌落；
5）取前、后、左、右、上、下这六个面，按照2）步骤要求进行跌落；
6）试验完毕后，打开包装箱，检查灭菌袋封口有无破损。
2.3.8加速稳定性试验评价
加速稳定性试验是指将某一产品放置在外部应力状态下，通过考察应力状态下的材料退化情况，利用已知的加速因子与退化速率关系，推断产品在正常储存条件下的材料退化情况的试验。
根据《无源植入性医疗器械货架寿命申报资料指导原则》所述：
AAT：加速老化时间；RT：实时老化时间；Q10：温度升高或降低10℃的老化系数；TAA：加速老化温度；TRT：正常储存条件下温度。
产品设计有效期为三年，加速老化温度取60℃，湿度为85%，老化系数为2.0，由此计算得出加速老化时间为97天。
样品一并放入烘箱中处理97天后，进行如下测试：
1）热封强度评价；
2）包装完整性评价；
3）包装材料与贮存过程的适合性评价；
4）按技术要求/产品标准对产品进行出厂性能评价。
以上项目应全部合格则判为通过加速稳定性试验。
2.3.9实时稳定性试验评价
实时稳定性试验是指将某一产品在预定的储存条件下放置，直至监测到其性能指标不能符合规定要求为止。
取3年前的留样产品进行如下测试：
1）按技术要求/产品标准进行出厂性能检验；
2）热封强度评价；
3）包装完整性评价；
4）包装材料与贮存过程的适合性评价。
以上项目应全部合格则判为通过实时稳定性试验。
3.实验结果
3.1操作确认结果
3.1.1外观评价：根据2.2操作确认所述，进行如下A试验组封合外观评价：
实验过程：
通过对熔接温度、气压、熔接时间各参数的组合进行热封，观察封口宽度和外观效果，用以确定初步的热合参数。
实验中温度选用100~120℃，以每5℃进行上调，气压选择0.4~0.9MPa，以0.1MPa进行调整，熔接时间从3.0~5.0S，以每1.0秒进行调整，通过参数排列组合进行实验，选择以下符合要求的参数组合进行后续实验。
实验结论：实验结果显示在105~115℃，气压为0.5～0.8Mpa，熔接时间为3.5~4.5s的条件下，合格率最高，效果最好。
3.1.2根据2.2操作确认所述进行热封强度评价：根据3.1.1筛选的参数进行B试验组封合，抽样进行热封强度评价。
实验过程：按上述3.1.1的实验结论的参数进行热封，并对热封强度进行实验和评价，剥离力的接受准则为≥1.5N/15mm。
实验结论：在105~115℃，气压为0.5～0.8Mpa，熔接时间为3.5~4.5s的条件下，剥离力在2.78~2.88之间，达到要求。
3.1.3根据2.2操作确认所述进行包装完整性评价：根据3.1.2筛选的参数进行C试验组封合，抽样进行包装完整性评价。
实验过程：按上述3.1.2的实验结论的参数进行热封，并对热封强度进行实验和评价，观察渗漏性。
实验结论：渗透性测试后，未发现渗漏现象，包装完整性能达到要求。
3.2性能确认结果
根据操作确认的结果，结合实际生产需求，在熔接温度105~115℃，气压为0.5～0.8Mpa，熔接时间为3.5~4.5s的条件下进行4个批量的热合作业，并按实验方法2.3.1的步骤进行检测。
3.2.1热封强度评价：根据运行确认得到的封合参数进行封合，抽样进行热封强度评价。
实验过程：按上述3.1的实验结论的参数进行热封，并对热封强度进行实验和评价，剥离力的接受准则为≥1.5N/15mm。
实验结论：在105~115℃，气压为0.5～0.8Mpa，熔接时间为3.5~4.5s的条件下，剥离力在2.76~2.84之间，达到要求。
3.2.2包装完整性评价：根据运行确认得到的封合参数进行封合，抽样进行包装完整性评价。
实验过程：按上述3.1的实验结论的参数进行热封，并对热封强度进行实验和评价，观察渗漏性。
实验结论：渗透性测试后，未发现渗漏现象，包装完整性能达到要求。
3.2.3包装材料与标识系统的相适应性评价
灭菌前，标签的标识完整清晰。
3.2.4灭菌前初始污染菌评价
实验过程：根据运行确认得到的封合参数进行封合，抽取其中1件于灭菌前进行初始污染状况检测和评价。
实验结论：在与正常工作条件一致的情况下进行以上组合批次的封合，抽样检测初始污染菌，结果在25~31cfu/件，均符合要求。
3.2.5灭菌后，进行热封强度评价。
实验过程：将按运行确认得到的参数封合的产品在灭菌后进行热封强度试验，测试其剥离力，接受准则为≥1.5N/15mm。
实验结论：按运行确认得到的参数封合的产品在灭菌后，其剥离力未受影响，均在2.77~2.89N，仍符合要求。
3.2.6灭菌后，进行包装完整性评价。
实验过程：将按运行确认得到参数封合的产品在灭菌后进行包装完整性试验，观察渗漏性。
实验结论：灭菌后，经渗透性测试未发现渗漏现象，包装完整性能达到要求。
3.2.7灭菌后，进行无菌试验。
实验过程：将按运行确认得到的参数封合的产品在灭菌后进行无菌试验，观察无菌效果。
实验结论：灭菌后，经过无菌试验，产品无菌。
3.2.8灭菌后，进行微生物屏障性能评价。
实验过程：将按运行确认得到的参数封合的产品在灭菌后进行琼脂攻击试验，观察无菌屏障的阻菌效果。
实验结论：灭菌后，经过微生物屏障试验，微生物屏障可靠，且阳性对照无法计数，阴性对照无菌生长，实验有效。
3.2.9灭菌后，进行包装材料与标识系统相适应性评价，标签系统在灭菌后仍然完整清晰，并未因灭菌导致难以辨认或墨迹迁移。
3.2.10灭菌后，进行包装材料与贮存过程适应性评价，根据方案拟定的方法进行“跌落试验”后，观察初包装的封口完整性。观察结果均符合要求。
3.2.11加速稳定性试验评价，按方案拟定的方法进行加速老化试验后，抽样进行检测评价：
（1）热封强度评价：
实验结论：经过加速老化后，其剥离力未受影响，在2.78~2.86N，仍符合要求。
（2）包装完整性评价：
实验结论：经过加速老化后，渗透性测试未发现渗漏现象，包装完整性能达到要求。
（3）包装材料与贮存过程的适应性评价：经加速老化后，根据方案拟定的方法进行“跌落试验”后，观察初包装的封口完整性。观察结果均符合要求。
（4）加速老化后的产品性能试验：
对四批加速老化后的产品进行性能检验，选取最有代表性的中号规格，每个批次抽取10件作为样本，从原材料及外观、钢丝耐腐蚀性、表面粗糙度、铜丝表面积、粘合力、记忆功能、放置器性能、吲哚美辛硅橡胶物理机械性能、无菌、环氧乙烷残留量、吲哚美辛定性定量和释放、包装剥离力等性能来评价加速老化后的产品性能，各项检测结果均符合预期要求。
3.2.12实时稳定性试验：
该产品包装系统自2015年启用，至今已超过3年，故抽取2015年留样产品进行全性能检测：选用最具代表性的中号规格，3件作为样本，其中1件进行物理性能检验，另2件进行无菌试验。
从原材料及外观、钢丝耐腐蚀性、表面粗糙度、铜丝表面积、粘合力、记忆功能、放置器性能、吲哚美辛硅橡胶物理机械性能、无菌、环氧乙烷残留量、吲哚美辛定性定量和释放、包装剥离力等性能来评价加速老化后的产品性能，各项检测结果均符合预期要求。
4小结
经过上述操作确认和性能确认实验，公司节育器产品采用透析纸和吸塑盒的组合形成的无菌屏障，在操作确认中选定的熔接温度105~115℃，气压为0.5～0.8Mpa，熔接时间3.5~4.5s进行热封后，使用前述参数在性能确认中得以验证，形成的无菌屏障系统各项性能指标都能持续符合保护内含产品的要求，加速老化实验和实时稳定性实验均证明该无菌屏障系统可保证产品在有效期后仍可达到安全有效的状态，符合产品注册过程中宣称的预期用途和无菌有效期。