PVC输液器中DEHP析出因素的实验研究

王军，吴艳，包世勇，姜红强，沈国理，陈宁清

1 浙江省医疗器械审评中心，杭州市，310009

2 武警浙江省总队医院，杭州市，310051

0 引言

静脉输液是临床治疗过程中最主要的给药方式，而输液器是必不可少的一种医疗器械。PVC材料由于价格低廉、易获取，是制造高分子医疗器械最重要的原材料之一。但是由于其是一种极性非结晶性高聚物，因此热稳定性差，不易加工，必须经过改性增塑才能使用，应用最广泛的PVC增塑剂是DEHP（邻苯二甲酸二(2-乙基-己基）酯），由于DEHP与塑料分子之间是由氢键或范德华力连接，彼此保持独立的化学性质，因此遇水或油脂类物质就会析出，而且DEHP的危害也是众所周知的，主要体现在急性毒性、致癌、致畸、致突变作用、生殖发育毒性、血液系统不良影响[1]，欧盟在2015年也更新了含有DEHP或其它增塑剂的PVC医疗器械的安全性评价，并且分析了影响DEHP析出的因素[2]。美国早已于2001年9月完成对DEHP的安全性评价，提出肠外接触途径的可耐受摄入量为0.6 mg/(kg.d)，肠内接触途径的可耐受摄入量为0.04 mg/(kg.d)[3]。正是由于DEHP的危害性非常大，对于其在医疗产品中的析出研究变得非常迫切。课题组在前期的摸索中，建立了PVC材质导管类医疗器械预期用途、储存时间等因素对DEHP析出影响的实验模型[4]，本研究旨在通过模拟临床输液过程，研究影响PVC输液器的DEHP析出因素，考察其在静脉输液过程中DEHP析出的量，评价PVC输液器的安全性。

1 仪器与材料

1.1 仪器

GC-MS（厂商：Thermo Fisher；型号：Trace1300-ITQ900）

1.2 试剂

无水乙醇采购于阿拉丁（优级纯，纯度≥99.8%，500 mL/瓶）。正己烷采购于Sigma（HPLC级，4 L/瓶）。DEHP标准品采购于坛墨质检（纯度99.0%）。0.9%氯化钠注射液（500 mL，4.5 g），采购于辰欣药业股份有限公司。

1.3 PVC输液器

采购某医疗器械有限公司生产的一次性使用输液器（带针）。

1.4 溶液的配制

1.4.1 模拟浸提液的制备

（1）乙醇-水溶液（0.937 3～0.937 8 g/mL）的配制：量筒量取优级纯无水乙醇（99.8%）220 mL，超纯水280 mL，配置成500 mL溶液，混匀后备用。

（2）取0.9%氯化钠注射液500 mL。

1.4.2 DEHP标准溶液的制备

称取DEHP标准样品1.0 mg，移入5 mL容量瓶中，用正己烷定容，得到200 μg/mL的DEHP溶液，然后利用200 μg/mL的DEHP溶液作为母液，采用正己烷逐级稀释得到5 μg/mL、10 μg/mL、20 μg/mL、50 μg/mL、100 μg/mL、200 μg/mL六个浓度梯度的标准溶液。

1.4.3 样品溶液的制备

本实验采用单因素分析法进行分析。模拟临床静脉输液过程，一端插入玻璃输液瓶，另一端接戴塞空玻璃输液瓶，收集浸提液，控制输液滴速，分别采用乙醇/水溶液、0.9%生理盐水作为输注液，收集在不同条件下输液器的浸提液，然后分别取1 mL浸提液于50 ℃、0.08 MPa条件下进行真空干燥，待完全干燥后取出，冷却至室温，加入1 mL正己烷涡旋溶解1 min，取上清溶液待检。

2 测试方法

2.1 测试设备条件

色谱条件：GC-MS（厂商：Thermo Fisher；型号：Trace1300-ITQ900）；色谱柱、柱温等条件按照YY/T 0927—2014《聚氯乙烯医疗器械中邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）溶出量测定指南》推荐的技术参数。

2.2 测试样品浸提液的制备

参照参考文献[4]中表2的参数设置进行测试样品浸提液的制备。

2.3 标准曲线的绘制

将5 μg/mL、10 μg/mL、20 μg/mL、50 μg/mL、100 μg/mL、200 μg/mL六个浓度梯度的标准品溶液按2.1项下色谱条件测定，以峰面积积分值(A)为纵坐标，浓度(C)为横坐标绘制标准曲线，如图1，得回归方程为 y =184 642.878 5x-1 137 626.370 8（R2=0.999 4）。结果表明，DEHP 检测浓度在 5～200 μg/mL范围内与峰面积积分值呈良好的线性关系。

图1 DEHP浓度对GC-MS峰面积的标准曲线Fig.1 Standard curve of DEHP concentration versus GC-MS peak area

3 结果与讨论

3.1 不同储存时间和不同储存温度下输液器的DEHP析出研究

DEHP在不同储存时间下析出结果如图2所示，从图2中可以看出随着储存时间延长，DEHP析出逐渐增多，这与DEHP与PVC之间不稳定的结合力有关。常温储存24个月的PVC输液器在模拟浸提条件下，DEHP析出达到43.983 428 1 μg/mL。这一结果与INOUE等[5]在2005年做的对不同储存时间下血袋中的DEHP析出情况研究结果一致。另外，在PVC输液器储存期间，限制储存温度也是非常有必要的，DEHP在不同储存温度下析出结果如图3所示。从图3中可以看出随着储存温度的升高，DEHP析出浓度由1.570 9 μg/mL增加到7.322 2 μg/mL，同时更重要的储存温度从30 ℃升高到70 ℃时，DEHP析出量有着非常明显的提高，这可能是由于储存温度高于DEHP增塑的PVC输液器的玻璃化转变温度（Tg）（根据文献[5]，含有15.2%的DEHP，其Tg温度大约为32.4 ℃）加速了DEHP分子链段的势能，使其脱离PVC分子主体，游离于溶剂中，这也符合TAKEHISA[5]在2005年做的关于温度与DEHP析出量的研究结论。

图2 不同储存时间结果Fig.2 Results of diあerent storage time

图3 不同储存温度结果Fig.3 Results of diあerent storage temperature

3.2 浸提液体积和滴速对输液器中DEHP析出的影响

由图4可知，DEHP的析出受浸提体积的影响，随着浸提液的不断浸提，更多的DEHP进入溶剂相中，500 mL、1 000 mL、2 000 mL的浸提液对输液器浸提后DEHP析出总量分别达到了15 643.39 μg、26 815.84 μg、42 520.31 μg，其中2 000 mL的浸提液对输液器浸提后DEHP析出浓度达到了21.76 μg/mL。从图5中可以得知，DEHP的析出与滴速有着明显的关系，降低滴速即增加浸提液与PVC输液器间的浸提时间，更多的DEHP析出，当滴速降低到30滴/min时，DEHP析出浓度达到了40.83 μg/mL，这与KAMBIA等[7]研究在肠外营养输注治疗期间DEHP析出情况一致，研究人员发现在流速为177 mL/h时的DEHP析出量是流速为215 mL/h的2倍左右。

图4 不同浸提液体积结果Fig.4 Results of diあerent leaching solution volume

3.3 环境温度、浸提液性质和浸提时间段对输液器中DEHP析出的影响

DEHP的析出动力学符合菲克定律[7]（Mt /M∞= 2（Dt/πl2)1/2，其中Mt代表DEHP析出量，D值为分散系数。从图6中可以看出随着浸提温度的提升，DEHP的析出量有着显著提高，特别是当环境温度达到25 ℃时，DEHP析出量是15 ℃或20 ℃时的三倍左右，这与DEHP析出动力学中的分散系数有关。正如KIM等[8]在2002年对DEHP析出与D值的关系研究结果，从其结果可知D值大小受到溶剂和浸提温度的影响。这一结果也和很多研究得出一致的结论[8-9]。

图5 不同滴速结果Fig.5 Results of diあerent drop rate

图6 不同浸提温度结果Fig.6 Results of diあerent leaching temperature

图7 不同浸提液结果Fig.7 Results of diあerent leaching solution

同时，我们也对不同溶剂与DEHP析出量的关系做出了研究，研究表明同等条件下，PVC输液器在0.9%生理盐水中的浸提量远低于在乙醇/水溶液中的析出，如图7推测应该是DEHP在生理盐水中的D值低于在乙醇/水中造成的原因，这一结果与JOSH[10]的研究成果高度一致，其研究结果表明DEHP在甲醇、叔丁醇、异丙醇、乙醇中的D值（单位：cm2/s）分别是1.52×10-8、5.43×10-9、5.06×10-9、6.18×10-9，D值的不同也造成在不同浸提液中DEHP析出量差异显著。

为了进一步研究PVC输液器模拟输液过程中DEHP析出随时间的变化趋势，我们对在同一条件下浸提的输液器的浸提液进行分时段提取，测试结果如图8所示，在浸提一开始DEHP析出显著，随着时间延长析出量增高；另外从析出速率可以看出，前15 min中DEHP析出速率都达到了1.5 μg/(mL.min)左右，但随着时间的延长，析出速率逐渐降低，最后60 min只有0.25 μg/(mL.min)左右。这一结果也与JOSH[10]的研究结果非常相似，这说明DEHP的析出存在饱和点，当PVC表面DEHP分子析出后，内部的DEHP会依靠浓度差迁移出到表面，但是随着浸提液中的DEHP浓度达到饱和后，内部的DEHP分子析出受阻，析出速率变缓。

图8 DEHP析出随时间的变化趋势Fig.8 DEHP precipitation trends over time

3.4 EO灭菌/非灭菌状态下输液器中DEHP析出检测

正如DINE等[7]研究结果所述，灭菌方式影响DEHP的析出，因此为了考察PVC输液器生产制造过程中常用的EO灭菌对DEHP析出的影响，经过分析测试得出以下结论：经过EO灭菌的输液器的DEHP析出浓度（13.206 1 μg/mL）低于未灭菌的输液器（16.596 08 μg/mL）。这可能是由于EO灭菌过程中热效应的影响，导致部分表面DEHP脱离PVC主体结构游离出来，因此在后续的模拟静脉输液的过程中析出量降低。

4 结论

本文模拟临床输液方式，研究在不同储存时间、储存温度、浸提液体积、浸提液性质、环境温度、滴速、灭菌过程影响下输液器浸提液中DEHP析出行为，结果显示随着储存时间延长、储存温度的升高，DEHP析出量逐渐升高，两种情况下最高值分别达到43.98 μg/mL和7.32 μg/mL；随着溶剂量、环境温度的增加以及滴速的降低，DEHP析出量逐渐升高，DEHP的析出符合菲克定律；DEHP在溶剂的分散系数不同导致在乙醇/水溶液和0.9%氯化钠溶液中的析出量有着显著差异；EO灭菌的热效应也会减少DEHP在模拟浸提液中的析出；此外，我们也研究了输液不同时间段的DEHP析出行为，随着时间的延长，DEHP逐渐析出，但是会达到一个饱和平台，随后浓度会出现下降趋势。参照美国FDA的研究指南，以70 kg成年人为例，其DEHP的耐受值为42 mg/d，以80滴/min、25℃的环境温度进行输液，当输液量达到2 000 mL时，DEHP的析出总量已经略超出耐受值，但远小于GB 14232.1—2004 《人体血液及血液成分袋式塑料容器 第1部分：传统型血袋》中描述的DEHP限值（15 mg/100 mL）。虽然从研究结果看，在一定条件下输液量达到2 000 mL时DEHP析出量才略超出允许的限量，但是考虑到其危害性巨大，仍然应该为逐步选择替代产品，发展环保型增塑剂而继续努力。