医疗器械灭菌包装系统（SBS）设计与开发

RA小编辑

引言  “ 医疗器械的组件及其包装系统共同构建了产品的有效性和安全性,使医疗器械在使用者手中能得到有效使用。很长时间以来,医疗器械产品本身都是关注的焦点，我国政府监管部门和医疗器械厂家也同样意识到到无菌医疗器械包装的重要性,已将医疗器械包装系统纳入技术审评范围内,并且卫生部已发文对医疗器械包装提出要求。”

最终灭菌医疗器械包装是指用于医疗器械类产品的包装,可对其进行灭菌,可进行无菌操作(如洁净开启),能提供可接受的微生物阻隔性能,灭菌前后能对产品进行保护并且灭菌后能在一定期限内(标注的有效期)维持系统内部无菌环境的包装系统,所以医疗器械灭菌包装系统也可称之为“无菌屏障系统(Sterilization Barrier System,SBS)”。无菌医疗器械包装是最终灭菌医疗器械安全性的保障,也被认为是“医疗器械组成的一部分”。最终灭菌医疗器械包装根据不同的划分方式可以分为不同的种类。主要的两种分类是按灭菌方式划分以及按产品结构划分。

按灭菌方式划分为:高温蒸汽灭菌、辐照灭菌、气体灭菌、环氧乙烷灭菌、低温氧化灭菌、过氧化氢灭菌;

按产品结构划分为:平面袋、管型袋、立体袋、顶头袋、中封袋、盖材、包裹材料、卷材等。

最终灭菌医疗器械包装的参考标准首先是EN868-1,最早在1993年由欧盟标准委员会出版,1997年更新。EN868-2~EN868-10部分是细则性标准,是EN868-1的补充。这个系列标准主要针对的是欧洲市场,和ISO 11607系列标准存在区别。无菌包装的基本要求无菌包装的基本要求主要有以下几个方面:

(1)包装的完整性。包括密闭完整性和密封完整性;

(2)包装材料的稳定性。在有效期限内保持包装材料的机械性能和化学性能的稳定性,维护无菌包装系统的完整性;

(3)包装材料的生物相容性。因为在使用过程中,包装材料与器械要直接或者间接的接触,所以有关的生物相容性必须满足;

(4)灭菌过程的兼容性。要求在进行不同的灭菌加工过程中,不会有由于灭菌原因而造成包装完整性的影响；

(5)便捷、洁净开启性的要求。器械取出的过程要简单、方便。洁净开启性对材料本身及材料热合处都有很高要求,所以材料机械强度要合格,热合处强度不能太高。

最终灭菌医疗器械包装设计的影响因素设计和开发最终灭菌医疗器械包装的过程中需要考虑的因素很多,医疗器械包装的目标是能对器械进行灭菌,使用前提供无菌保护,保持其无菌水平,使器械在最终能无菌使用。其主要的影响因素有:

(1)器械产品自身的自然属性。如器械的材料,器械的硬度,器械的尺寸及形状,器械的重量中心位置,器械的锋利边角,器械表面特性,器械寿命期,器械重新布置能力等。

(2)对器械的保护要求。如对温度的敏感度要求,对水分的敏感度要求,对光线的敏感度要求,对氧的敏感度要求以及对震摇的敏感度要求等。

(3)使用的灭菌方法。对所选用的灭菌方法的了解,有助于选择适合类型的无菌屏障材料。选择的材料必须具有与灭菌过程的相容性,有能力经受灭菌过程。如气体灭菌剂通常采用多孔性灭菌屏障材料。

(4)运输和储存环境的要求。在进行设计的时候必须考虑到在器械分销的过程中是如何传递、运输的。对于器械储存环境的要求也必须要完整地评估,另外器械在场地的摆放方式也是需要考虑的因素。

(5)医疗器械法规,医疗器械包装标识信息的要求。包装材料的选择和评估。包装材料的选择是最终灭菌医疗器械包装设计开发的核心步骤。

SBS系统选择和评估

包装材料的选择是最终灭菌医疗器械包装设计开发的核心步骤。材料的性能应能满足:在规定的条件下没有溶出物,无味,不对与它相接触的医疗器械的性能和安全性产生不良影响;无穿孔、破损、撕裂、褶皱或局部厚薄不均;具有可接受的清洁度、微粒污染和落絮水平;满足基本的物理性能,如抗张强度、撕裂度、透气性、耐破度以及材料的耐久性等;满足基本的化学性能,如酸碱度、氯化物等;在灭菌前、灭菌中以及灭菌后,材料及其涂层、印墨等不应与器械发生反应,对器械造成污染;密封成型时密封宽度和强度应满足规定的要求;开启结构应连续、均匀并且无影响无菌器械打开和取出的材料分层或落屑;密封应能提供微生物屏障。

SBS系统开发

开发过程的工具即是利用统计验证的方法技术,如FMEA(故障模式分析和故障影响分析的组合)、DOE(试验设计方案)等,建立关键过程参数,以及利用试验设计去优化过程。在开发的过程中要能识别温度、压力等之间的关系对密封质量的影响。

SBS系统工艺确认

工艺确认的目的是为了保证产品包装工艺安全性和质量连续稳定性。主要分为IQ(设备安装确认)、OQ(操作运行确认)和PQ(生产性能确认)。

SBS系统验证

在功能性方面最终灭菌医疗器械包装系统有三个必须要满足的要求,分别是包装完整性、包装保护性和便捷/洁净开启性。

包装完整性：对于多孔性包装材料来说,包装完整性的测试方法以ASTM F1929为主,对于非多孔性包装材料,检测方法较多,如ASTM中的压差法。

包装保护性：对于包装系统的保护性要求来说,既要求包装材料自身要有一定的机械强度,又要求构成这个内包装系统的不同材料的结合处也要有一定的强度。材料自身的机械强度是相对容易被确定的,一般只要检测材料的拉伸强度、耐破强度等常规机械性能指标即可得到相应的数据。但材料结合处的热合强度大小的控制是有难度的,因为要考虑材料自身机械性能、涂胶成分和性质、热合方式以及热合设备等因素,所以必须要结合被包装的器械及参考以往的历史经验数据才能确定一个合适的热合强度的范围。

包装便捷/洁净开启性：这是一个比较主观同时又有一定难度达到的要求,因为在判断的时候没有量化的指标可以参考,而且打开内包装系统的标准到现在也无法甚至是定性地给出,所以就会有不同的人打开同一批产品的包装而得出不同的结果。

另外还要进行老化试验、运输试验：老化试验包括真实老化试验和加速老化试验。前者就是在常温环境下,或者说是在产品预期的流通仓储环境下放置,直到设计的有效期期满为止,再将包装完整的产品拿出来做相关的性能实验,并以这个性能实验的结果和进行老化试验前的样品性能实验结果进行对比,以此来判断产品的有效期是否设计得合理。而加速老化试验则是设计一个特定的老化实验环境,从而达到大大缩短通常都是非常漫长的老化实验持续时间的目的,这个特定的环境及缩短时间的比例之间存在关联性。对于运输试验,并不是每一个产品都要进行的,可以在这个产品系列里面找一个最坏情况下的产品来测试即可。

医疗器械的无菌屏障系统是由多方面共同保障来实现的,因此最终灭菌医疗器械包装设计和开发是一个综合的课题,这个新兴的领域还有待更进一步的深入研究。