精工品质 匠心营造

12年专业高品质医疗包装生产与定制

咨询热线
0631-5778818
咨询热线0631-5778818

中国医疗器械灭菌包装现状及相关思考(六)

来源: 时间:2019-10-28 09:25:04 次数:

老化试验也是MDSP设计中要考虑的一个重要项目模切烫印压痕,因为对于医疗器械这类安全性要求很高的产品,老化试验关系到产品有效期的保证,因此是不容忽视的,而老化试验的结论性报告也可以作为提交给相关机构审核,如欧盟的CE认证或美国FDA的510K申请时承印材料,是对产品有效期声明的一个支持性文件。

【内容提要】全文介绍了包装老化试验的重要性、分类、依据及方法、实际操作中的关注点以及结果评估。

包装老化试验

1.老化试验的重要性

老化试验也是MDSP设计中要考虑的一个重要项目模切烫印压痕,因为对于医疗器械这类安全性要求很高的产品,老化试验关系到产品有效期的保证,因此是不容忽视的,而老化试验的结论性报告也可以作为提交给相关机构审核,如欧盟的CE认证或美国FDA的510K申请时承印材料,是对产品有效期声明的一个支持性文件。

在ANSI/AAMI/ISO 11607标准的前后几个版本里,一直有这样一段表述得非常明确的话:“制造商应该负责证明,产品的最终包装在经受长时间流通和储存过程中,只要包装是未损坏或未打开的,并且是在制造商指定的储存条件下输纸,在产品标注的有效期内其包装应维持完整”,这段话算是产品老化试验最直接的权威标准依据了。但这个标准毕竟是个通则性标准,只是提到了应该进行老化试验以确保产品有效期的有效性,却并未提及如何进行老化试验的细节。

其实,以非常科学的角度来分析老化试验过度包装,不难发现这个试验事实上是一个系统的、复杂的和长时间的样品环境调节过程,这跟ASTM D4332里规定的那些试验样品调节过程在本质上是一致的,就是让样品在特定的环境下经过一定时间的调节,然后再对这些经过特定环境调节的样品进行必要的物理、化学、生物和机械性能等方面的试验,用以证明样品经过环境调节的前后是否存在各类性能上的差异。如果用一句简单的话来总结老化试验的话过度包装,应该是:老化试验是一个长时间的、系统的而又不涉及到产品性能试验的环境调节过程。

2.老化试验的分类

老化试验按照性质不同,可以分为真实老化试验(Real Time Aging Testing)和加速老化试验(Accelerated Aging Testing)。顾名思义,前者是在常温环境下,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包装装潢,再将包装完整的产品拿出来做相关的性能试验,并以这个性能试验的结果跟进行老化试验前的样品性能试验结果进行对比,以此来判断产品的有效期是否设计合理。而加速老化试验则是设计一个特定的老化试验环境,从而大大缩短通常非常漫长的老化试验持续时间,这个特定的环境与缩短时间的比例之间存在关联性。

由此可以看出酒品包装,真实老化试验非常简单,但需要的时间非常长,可能并不适合激烈的市场竞争对时效性的要求,所以往往要用到加速老化试验。但真实老化试验是必不可少的,因为它的结果才是最准确和最权威的大族冠华,而加速老化试验的结果只是个过渡,当真实老化试验结果出来后,最终还是要参考真实老化试验结果。本文讨论的重点,则是相对较为复杂的加速老化试验。

3.加速老化试验的依据和方法

在谈MDSP加速老化试验之前,笔者首先要声明的是:这是一门模糊科学数码印刷印后加工,因为试验本身涉及的化学反应过于复杂,并且其理论依据到目前为止还无法得到科学权威的证实。

MDSP加速老化试验依据的相关标准是推出时间并不算很长的ASTM F1980,它是ASTM下属的工作组F02.60(F02是ASTM中有关软包装标准的工作组,而60又是F02工作组中关于MDSP方面的下属工作组)为MDSP加速老化试验而专门制定的一个标准,目前该标准有两个版本活动,分别是最初的1999年5月版和3年后更新过的2002年1月版。ASTM F1980也是第一个正式公开出版的指导如何进行MDSP加速老化试验方面的标准,这对包装加速老化试验发展的进程来说应该算是很大的进步了。当然,这并不是说在这份标准出台之前就没有关于加速老化试验的指导标准或方案,只不过有些方法还不够系统或通用而已。

ASTM F1980的主要内容包括指导如何准备包装加速老化试验方案,以及一些关联性的信息表述和声明等包装贸易,但不涉及真实老化试验方案和一些具体的判断产品包装性能的试验方法。

ASTM F1980里明确提到了加速老化试验的理论依据,在其第六部分的6.3条款中有如下描述:加速老化试验理论以假设材料变质的化学反应遵循Arrhenius反应速率定律为基础。此定律规定,单一过程中温度增加或减少10℃时,化学反应加速比例因子Q10对应增加或减少约一倍。当然,这个理论背后还有些信息性的内容需要了解折页,比如包装材料总会受外界环境因素影响;比如要精确确定Arrhenius理论中的加速比例因子Q10是个非常复杂的过程,需要材料反应的动力学模型,所以在MDSP中一般使用比较保守的Q10值,如2.0。 

在这里,笔者就不再详细描述这个复杂的Arrhenius理论了厂商信息,只给出一个简单计算方法的案例,供读者自行学习。

如Arrhenius理论所说,“10℃的温度改变将会导致化学反应速度改变一倍”,所以,加速老化速率(Accelerated Aging Rate,简称AAR)的计算公式为:

AAR=Q10(Te - Ta)/10

其中色彩,Te为试验控制环境温度(Elevated Temperature),Ta为正常环境温度(Ambient Temperature)。

由此,加速老化试验持续时间(Accelerated Aging Time Duration,简称AATD)应当为:

AATD=Desired Real Time/AAR

这里,AATD为对应有效期的加速老化试验持续时间。举个例子包装物流,假如产品设计的有效期是3年,正常环境温度是22℃,而预定的加速老化试验环境温度是55℃,加速老化因子Q10取2.0,则AAR计算如下:

AAR=2.0(55-22)/10 =9.85

则每1年的老化试验测试时间为

AATD=365天/9.85=37.06天

即AATD为38天/年(注:计算时遇小数点加1取整)

所以可变数据印刷,模拟3年的老化试验测试时间是38×3=114天。

在实际进行加速老化试验时应注意以下有关加速老化理论的事项:

(1)当老化试验环境温度超过50℃时立体印刷,反应速率与温度的关系可能就不再是呈线性比例了,这也就是为什么老化温度不能太高的原因。当然,如果老化温度设定得太低,那就和真实老化试验差不多了,所以一般情况下票证印刷,为了平衡老化试验持续时间和化学反应稳定性的关系,加速老化试验温度通常设定在55℃,这是笔者查阅很多国外相关文献得到的结论,ASTM F1980里推荐不要超过60℃。

(2)正如前面所述,加速老化试验是一门模糊科学出版动态,而含有多种化学成分的包装材料在加速老化过程中的反应速率也可能是多样化的,但实际操作起来是搞一刀切的,只假设Q10为2.0即可。

(3)过高的试验温度会使包装材料出现在常温下不可能出现的问题,从而导致老化试验出现非常规的并且是难以预测的失败,这也是加速老化试验温度不能超过60℃的原因之一。

(4)目前还没有已出版的权威科学文献能证明老化试验理论对包装材料是有效的。当然数码印刷机,既然ASTM能出版相关标准,也充分说明了虽然MDSP加速老化试验理论无法在科学上被完全证明,但在实际工业生产操作中,MDSP加速老化试验的结果还是可靠的,或者至少是有参考价值的。

加速老化试验的方法并不是唯一的立体印刷,笔者查阅资料的过程中还发现,某些现存的针对具体产品的测试环境也有所区别,如有温度40℃、湿度60%环境下两周时间的,有温度70℃、湿度15%和85%交替变换环境下两周时间的,有温度60℃、湿度80%环境下一周时间的金属包装,但这些方法无法找到理论依据,可能更多的是依靠经验的积累而总结出来的,并且产品及其预期的流通过程针对性很强,对MDSP加速老化试验研究的参考价值不大。

4.加速老化试验实际操作中的关注点

MDSP加速老化试验在实际操作中也是很有讲究的,这意味着并不是仔细阅读完一份ASTM F1980就能懂得如何正确地进行加速老化试验的具体操作了裁切,下面的一些事项值得在实践操作中重点关注:

(1)在加速老化试验进行前,必须有一份负责人签字的书面试验方案,详细说明该如何进行试验。

(2)试验中用到的检测仪器和设备要进行参数校准并做记录。

(3)当描绘材料和包装性能的老化作用时,了解这种老化作用的变化趋势是非常有用的,因为这能让试验设计者及时探知出现问题的测试时间点并采取措施补救机构/组织,而不是白白浪费很大的人力物力成本却仅仅得到一个试验失败的结论性报告。所以虽然按照要求,加速老化试验测试时间点的数量最低只要设定1个即可(零时间点的测试除外),即产品预期的有效期。但在实际操作中,往往要设3个测试时间点,以此来把握老化作用的趋向。比如产品设计的有效期是3年水墨平衡,可以考虑设定6、12、24和36个月这四个加速老化试验模拟测试时间点。

(4)初始的、灭菌的及加速老化的包装样品里面可以没有产品或用模拟产品替代,当然最好还是使用最终的完整产品,这样虽然成本高一点,但试验结果最能模拟实际情况,因而也最权威、可信;当然油墨,在某些情况下可能一定要用最终的完整产品进行试验。

(5)应选择经过工艺验证过的样品做老化试验,因为这样的样品最值得信赖,是连续稳定的。而如果用不能确保质量连续稳定的样品做老化试验,试验所需要的时间成本可能不是每家企业都负担得起的。

(6)样品灭菌应使用验证过的灭菌程序,因为灭菌过程可能会影响包装材料或系统的稳定性喷墨印刷,所以应当使用最恶劣的灭菌状态,这包括灭菌参数最恶劣和灭菌次数增加两种情况。

(7)虽然Arrhenius理论本身并没有提及湿度在化学反应加速中的作用,但结合包装材料和产品特性来具体考虑,加速老化试验中应该考虑湿度的影响,也就是要将湿度控制在常规范围内。

(8)完成加速老化试验的样品不能立即进行各项性能试验印前工艺,应参照ASTM D4332进行样品调节,一般来说是在常规环境,即温度(23±2)℃、湿度50%±5%的环境下调节24小时;结合实际情况,有些样品还需要进行运输试验,运输试验方案应参照ISTA(International Safety Transit Association平版印刷,国际安全运输协会)系列试验方案中的合适者,而且用于运输试验的样品必须是完整的样品。

(9)应当对照原始包装的性能要求来评估加速老化试验后样品的包装性能,并得出加速老化试验后样品是否合格的结论。

5.加速老化试验的结果评估

最后剩下来的问题可能就是如何进行加速老化试验的结果评估,这个结果评估存在以下两种情况:

(1)如果加速老化试验结果符合验收标准,则产品的有效期取决于真实老化试验的结果CTP,这也是符合预期常规情况的。

(2)如果加速老化试验结果不符合验收标准,那么有以下两个选择:第一是调查产品包装工艺生产过程,重新设计产品或包装,尝试验证更短的产品有效期;第二是等真实老化试验结果,如果真实老化试验结果是通过的色序,那么在这种情况下,只能证明我们设计的加速老化试验比实际情况更严格和保守。

真实老化试验结果也有同样模式的评估问题:如果真实老化试验结果符合验收标准,那么包装的有效期就是经过验证的;如果真实老化试验结果不符合验收标准,储存期限必须减少到已经通过真实老化试验的最长时间,这也就是在前面提到的要多设定几个老化试验测试时间点以掌握老化试验变化趋势的重要性。如果产品根据有风险的加速老化试验数据(即加速老化试验通过印前工艺,真实老化试验没有通过的情况)已经被投放到市场中,必须进行细致的评审并收集证明文件,而且应采取适当的补救措施来规避相关市场风险。