Приложение D (справочное). Рекомендации по проведению исследований химических свойств материалов методами экстракции

Приложение D
(справочное)

Рекомендации
по проведению исследований химических свойств материалов методами экстракции

D.1 Общие положения

Получение информации при исследовании химических свойств МИ и/или его конструкционных материалов, как правило, представляет собой двухэтапный процесс, при проведении которого МИ или материал экстрагируют, и затем экстракт подвергают химическому анализу для определения экстрагируемых веществ. Экстракцию выполняют с целью формирования профиля экстрагируемых веществ, который равен или превышает профиль выщелачиваемых веществ, образующихся при клиническом применении МИ, при этом не вызывая негативных последствий для материала (таких как деградация) или профиля экстрагируемых веществ (таких как изменение химического состава экстрагируемых веществ). Определяют профиль экстрагируемых веществ, который, по меньшей мере, такой же, как и профиль выщелачиваемых веществ МИ, и учитывают выщелачиваемые вещества и их концентрации. При определенных условиях (например, при выполнении исчерпывающей экстракции) в профиле экстрагируемых веществ может быть сильно преувеличено фактическое высвобождение химических веществ из материала, т.е. экстрагируемые вещества представляют все возможные выщелачиваемые вещества при их максимально возможной концентрации. При этом следует учитывать, что все выщелачиваемые вещества необязательно будут присутствовать в профиле экстрагируемых веществ. Условия и параметры методов исследования экстрагируемых веществ значительно отличаются от условий и параметров моделируемой экстракции, включая применяемые растворители и методы экстракции, поэтому ими невозможно полностью выявить каждое выщелачиваемое вещество, наблюдаемое при проведении исследования методом моделируемой экстракции. Это необходимо учитывать при планировании анализа экстрагируемых веществ и определении точки завершения процесса исследования химических свойств материала (согласно рисунку 1).

Исследование химических свойств материала МИ является общим термином, представляющим несколько отдельных действий с различными целями (например, анализ композиционного состава, формирование профиля экстрагируемых веществ), поэтому применяют различные методы проведения экстракции, средства осуществления которых зависят от целей исследования. Таким образом, методы экстракции, применяемые для определения композиционного состава материалов МИ, отличаются от методов экстракции, используемых для определения свойств экстрагируемых веществ МИ в условиях его клинического применения.

Характеристику химических свойств МИ/материала проводят со следующими целями:

- определение конфигурации МИ или композиционного состава конструкционных материалов (методами рассасывания, растворения или исчерпывающей экстракции);

- определение наихудшего профиля экстрагируемых веществ МИ/материала, общего количества экстрагируемых веществ (при выполнении исчерпывающей экстракции) либо максимального количества веществ, которые могут быть экстрагированы при заданных условиях исследования, превышающих клинические условия применения МИ (метод преувеличенной или ускоренной экстракции);

- определение профиля экстрагируемых веществ МИ/материала в условиях клинического применения (при выполнении моделируемой экстракции);

- корреляции результатов исследований химических свойств МИ/материала с результатами биологических испытаний, проведенных по стандартам серии ISO 10993.

Далее в настоящем приложении приведены рекомендации по условиям и параметрам проведения экстракции, необходимым для достижения указанных целей.

Вне зависимости от типа экстракция является сложным процессом, на который влияют различные факторы, включая время, температуру, соотношение площади поверхности образца и объема экстрагента, свойства экстрагента и распределения веществ в пробе. Как правило, условия экстракции не должны изменять объект исследования, если это не обосновано, так как эти изменения могут повлиять на количество и/или тип экстрагируемых веществ, высвобождаемых из исследуемого МИ. Таким образом, при выборе экстрагента следует учитывать химические свойства исследуемого материала для того, чтобы избежать или усилить (например, при исследованиях растворимости) солюбилизацию основного материала.

В соответствии с ISO 10993-12:2012, 3.8, условия экстракции должны быть, по меньшей мере, такими же агрессивными, как условия клинического применения МИ. При этом для исследований экстрагируемых и выщелачиваемых веществ следует избегать применения в качестве экстрагента таких растворителей, которые могут вызвать значительное набухание и/или нарушить целостность исследуемого МИ/материала. Значительное набухание МИ/материала может привести к уменьшению количества экстрагента, что может повлиять на концентрацию экстрагируемых веществ и привести к неточным результатам исследований. Следует учитывать, что во время экстракции может произойти уменьшение количества экстрагента вследствие его испарения. При этом не рекомендуется компенсировать количество испарившегося экстрагента путем добавления новых порций экстрагента после завершения экстракции, а рекомендуется применять соответствующие меры по предотвращению испарения экстрагента (например, закрыть контейнеры с образцами) или измерить конечный объем экстракта для дальнейшего выполнения расчетов на устройстве, применяемом для определения экстрагируемых веществ. Результат измерения объема экстрагента с целью учета компенсации его потери при экстракции вследствие набухания МИ/материала может быть недостоверным, так как количество экстрагента, повлиявшее на набухание МИ/материала, неизвестно и его трудно определить. В любом случае следует измерить окончательный объем экстракта и включить эти данные в отчет для выполнения дальнейших вычислений на устройстве, применяемом для определения экстрагируемых веществ. Также следует учитывать, что чрезмерное набухание МИ/материала может вызвать его разрушение, образование твердых частиц, экстрагируемых и выщелачиваемых веществ, которых в другом случае не было бы. Поэтому чрезмерное набухание МИ/материала при экстракции может привести к получению недостоверных результатов измерений.

Выбор экстрагента зависит от конкретных целей исследований методами экстракции. Для исследования имплантатов долгосрочного контакта, как правило, применяют в качестве экстрагентов как минимум два растворителя различной полярности, например полярный и неполярный растворители, соответствующие ISO 10993-12. Для исследований МИ/материала, не контактирующего с организмом пациента, допускается применять один экстрагент, характеристики которого подобны характеристикам среды, в которой предполагается клиническое применение МИ. В любом случае выбор экстрагента для исследований должен быть обоснован и задокументирован.

Примечание - В некоторых странах, таких как США, для исследований имплантатов долгосрочного контакта рекомендуется использовать в качестве экстрагентов растворители трех видов (например, полярный, неполярный и полуполярный), если требуется.

Перечень растворителей, применяемых в качестве экстрагентов для исследований МИ/материалов, приведен в таблице D.1. Растворители, приведенные в таблице D.1, являются рекомендуемыми, их применение в качестве экстрагентов не является обязательным.

МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ - При использовании опасных растворителей необходимо соблюдать требования охраны труда.

Таблица D.1 - Перечень растворителей, применяемых в качестве экстрагентов для исследований МИ/материалов

	Растворитель a	Индекс полярности [50]	Точка кипения, °С b
Полярный	Вода c	10,2	100
Полуполярный	Диметилсульфоксид	7,2	189
	Ацетонитрил	5,8	82
	Метанол	5,1	65
	Ацетон	5,1	56
	Этанол d	4,3	78
	Тетрагидрофуран	4,0	65
Полуполярный	n-пропиловый спирт	4,0	97
	i-пропиловый спирт	3,9	82
	Дихлорметан	3,1	41
Неполярный	Толуол	2,4	111
	Циклогексан	0,2	81
	Гептан	0,1 e	98
	n-Гексан	0,1	69
a Данный растворитель рекомендуется применять в качестве экстрагента, его применение в качестве экстрагента - необязательное требование. b Точка кипения не всегда связана с полярностью растворителя (например, см. [49]), ее значение необходимо для осуществления выпаривания растворителя из экстракта (например, для получения НЛО при проведении исчерпывающей экстракции). c Физиологический и водный буферный растворы, такие как фосфатно-буферный физиологический раствор (PBS), также считают полярными растворителями. Следует учитывать, что конкретные значения их индекса полярности не определены, при этом наличие относительно небольших количеств растворенных солей не должно значительно изменить их экстрагирующую способность. d Водные растворы этанола будут иметь индексы полярности между индексами полярности чистого этанола и воды; их индексы полярности можно вычислить по формуле (D.1). Например, 20 %-ный раствор этанола aq) будет иметь индекс полярности 9,0. e См. [32].

Индекс полярности, разработанный Снайдером, был эмпирически выведен из данных о растворителях, как правило, используемых в методах хроматографии (неподвижные фазы в ГХ и подвижные фазы в ЖХ) [49]. Были предложены другие схемы классификации для определения экстрагирующей способности растворителей. Например, Хансен (Hansen) расширил параметр растворимости Гильдебранда '' [36] с учетом эффекта дисперсионных сил, дипольных моментов и водородных связей. Если известны параметры растворимости Хансена как для материалов, так и для растворителей, то можно выполнить оценку взаимодействия между материалами и растворителями; материалы с аналогичными параметрами растворимости могут взаимодействовать друг с другом, что приводит к сольватации, взаимному проникновению или набуханию. Любое из этих свойств материалов и растворителей допускается использовать для обоснования выбора экстрагента для исследований. Stults и др. (см. [52]) собрана информация о совместимости пластиков и эластомеров с некоторыми используемыми растворителями.

Индекс полярности бинарных смесей вычисляют на основе индекса полярности (P) и объемной доли (Ф) каждого растворителя смеси [49] по формуле

,

(D.1)

где Ф _A - молярная доля растворителя A;

P _A - индекс полярности растворителя A;

Ф _B - молярная доля растворителя B;

P _B - индекс полярности растворителя B (Amd.1:2022).

D.2 Подходы к определению конфигурации медицинского изделия или композиционного состава конструкционных материалов

Термины "композиционный состав", применяемый к материалу, и "конфигурация", применяемый к МИ, являются синонимами, так как они оба означают, какие химические вещества содержатся в исследуемом МИ и в каких количествах. Как правило, применяют методы неразрушающего контроля для определения композиционного состава и конфигурации МИ, для этого выполняют солюбилизацию исследуемого образца и проводят химический анализ полученного раствора. Солюбилизацию образца, если необходимо, проводят несколькими методами, включая рассасывание или растворение.

Для определения элементного состава керамических, металлических или полимерных материалов рекомендуется применять метод рассасывания образца с использованием соответствующего химического вещества (например, сильной кислоты, основания или фермента). При рассасывании образца химическая форма его составляющих, как правило, нарушается, и составляющие переходят в свою элементарную форму. Метод рассасывания образца, как правило, не применяют для оценки экстрагируемых веществ, при этом данным методом можно получить информацию о композиционном составе материала и установить абсолютное и максимальное общее количество элементарных веществ, содержащихся в образце.

Метод растворения, как правило, применяют для определения химического состава полимерных материалов или природных макромолекул с использованием соответствующего органического растворителя и установления неповрежденных органических и/или неорганических составляющих в образце. После растворения исследуемого образца с применением подходящего экстрагента проводят анализ экстракта. Анализ экстракта рекомендуется проводить, выполнив повторную преципитацию самого полимера антирастворителем и фильтрацию. Метод растворения, как правило, не применяют для оценки клинического действия МИ (за исключением тех случаев, в которых МИ/материал растворяется при клиническом использовании), при этом данным методом можно получить информацию о композиционном составе материала и установить абсолютное и максимальное общее количество составляющих в образце. Если применение данного метода предусмотрено в исследовании, то следует рассмотреть возможность проведения совместной преципитации химических компонентов (составляющих), отличных от основного полимера.

Комбинации растворителей/антирастворителей для исследования полимеров приведены в таблице D.2 (см. также [28]-[31], [33], [43]).

Таблица D.2 - Комбинации растворителей/антирастворителей для исследования полимеров

Полимер	Растворитель a	Антирастворитель a
Полиэтилен (высокой плотности)	Ксилол b, декалин b, трихлорбензол b	Ацетон, метанол, эфир
Полиэтилен (низкой плотности)	Толуол	Метанол, ацетонитрил
Полипропилен (общий)	Толуол	Метанол, ацетонитрил
Полипропилен (атактический)	Общие углеводороды	Этилацетат, изопропиловый спирт
Полипропилен (изотактический)	Ксилол b, декалин b, трихлорбензол b	Ацетон, метанол, эфир
Полибутадиен	Углеводороды, бензол	Бензин, спирты, эфиры, кетоны
Полиизопрен	Бензол	Бензин, спирты, эфиры, кетоны
Полиамиды	Гексафторизопропанол, муравьиная кислота, диметилформамид, м-крезол	Метанол, ацетонитрил
Полиуретаны	Диметилформамид	Метанол, эфир
Полиэстеры (за исключением полиэтилентерафталата)	Толуол, хлороформ, бензол	Метанол, этанол, изопропиловый спирт, эфир
Политилентерафталат	Тетрагидрофуран, м-крезол, о-хлорофенол	Метанол, ацетон
Поликарбонат	тетрагидрофуран, дихлорметан	Метанол, этанол, ацетонитрил
Поли(метил метакрилат)	Толуол, хлороформ, ацетон, тетрагидрофуран	Метанол, этанол, ацетонитрил, петролейный эфир
Поли(винил хлорид)	Толуол, тетрагидрофуран, дихлорметан	Метанол, этанол, гексан, ацетонитрил
Поли(винилиден хлорид)	Тетрагидрофуран, диоксан, кетоны, бутилацетат	Углеводороды, спирты, фенолы
Поли(виниловый спирт)	Вода, формамид	Бензин, ароматические углеводороды, спирты
Полистирол	Толуол, хлороформ, циклогексанон, дихлорметан	Метанол, этанол, ацетонитрил (Amd.1:2022)
Поли(акрилонитрил-бутадиен-стирол)	Толуол, ацетон	Метанол, этанол, ацетонитрил (Amd.1:2022)
Полисульфон	Тетрагидрофуран	Градиент тетрагидрофуран - вода
Резины	Толуол, хлорированные углеводороды	Метанол, ацетонитрил кетоны, эфиры
Эфиры целлюлозы	Ацетон, эфиры	Алифатические углеводороды
a ABS = поли(акрилонитрил-бутадиен-стирол); ACN = ацетонитрил; AE = этилацетат; DCM = дихлорметан; DMF = диметилформамид; HFIP= гексафторизопропанол; PET = поли(этилен терефталат); ТСВ = трихлорбензол; THF = тетрагидрофуран; MeOH = метанол; EIOH = этанол; iPrOH = изопропиловый спирт (Amd.1:2022) b Исследования проводят при высокой температуре (> 130 °C).

В настоящем приложении не приведены дополнительные сведения о методах рассасывания и растворения, так как эти методы значительно отличаются при применении к каждому конкретному материалу.

Рекомендации по проведению исчерпывающей экстракции приведены в ISO 10993-12:2012, приложение D. Методом исчерпывающей экстракции определяют максимальные количества экстрагируемых веществ, которые могут быть высвобождены (экстрагированы) из МИ/материала, таким образом устанавливают верхнюю границу количества выщелачиваемых веществ, которые потенциально могут быть высвобождены из МИ/материала при клиническом применении/в течение срока службы. Во многих случаях методом исчерпывающей экстракции можно получить такие же результаты, что и методами рассасывания и растворения, при этом не выполняя солюбилизацию МИ.

Для исследования имплантируемых МИ долгосрочного контакта рекомендуется применять метод исчерпывающей экстракции. Применение метода преувеличенной экстракции необходимо обосновать. Следует учитывать, что если общее количество экстрагируемых веществ после исчерпывающей экстракции (или обоснованной преувеличенной экстракции) имплантируемого МИ долгосрочного контакта превышает допустимую дозу суточной экспозиции, то необходимо выполнить, например, следующее: оценить проведением повторного анализа методом моделируемой экстракции кинетику экстракции для определения максимального количества вещества, высвобождаемого в сутки, или провести исследование выщелачиваемых веществ, если это возможно. Для получения конкретных данных о кинетике экстракции, необходимых для оценки риска МИ/материала, рекомендуется проконсультироваться с токсикологом.

Метод исчерпывающей экстракции (см. 3.15) заключается в проведении последовательной экстракции образца в соответствующих условиях и с применением соответствующего экстрагента до тех пор, пока количество вещества, экстрагируемого из МИ/материала, на следующем этапе экстракции, определяемое гравиметрическим или другим методом, составит менее 10 % от количества экстрагируемого вещества в исходном экстракте. Получение требуемого 10 %-ного количества для каждого отдельного экстрагируемого вещества может быть затруднено с аналитической и практической точки зрения (например, если 10 %-ный уровень менее значения стандартной неопределенности в LOQ методе). Таким образом, может возникнуть необходимость определения 10 %-ного уровня альтернативными способами (например, по общей площади пика, общей концентрации ООУ, НЛО). Применение альтернативных способов должно быть обосновано. В некоторых случаях 10 %-ный уровень невозможно получить при проведении допустимого числа последовательных экстракций. В этих случаях допускается использовать альтернативные способы экстракции (например, с применением экстрагента с большей экстрагирующей способностью) для того, чтобы получить 10 %-ный уровень после проведения допустимого числа последовательных экстракций. Также рекомендуется определить воздействие МИ на организм пациента в течение срока службы МИ на основе последовательно экстрагируемых веществ в заданных количествах, даже если 10 %-ный уровень не получен.

В ISO 10993-12:2012, приложение D, приведен перечень экстрагентов [метанол, ацетон, изопропанол-гексан (50:50) и гексан], которые рекомендуется применять, если необходимо, в предварительных исследованиях с целью оптимизации числа последовательных экстракций, а также установлены условия экстракции и тип экстрагента (включая указанные выше), в которых не происходит изменение химических свойств образца и экстрагируемого вещества. Вне зависимости от конкретных выбранных параметров экстракции, на каждом этапе исчерпывающей экстракции следует применять единые параметры экстракции.

Для выполнения отдельных этапов последовательной исчерпывающей экстракции применяют различные методы и оборудование. Методы жидкой экстракции, применяемые для исследований полимеров, разделены на две категории - "традиционные" и "современные". Традиционные методы, включая экстракцию Сокслета, кипячение с использованием обратного холодильника, экстракцию при встряхивании и обработке ультразвуком, являются простыми методами, в которых применяют стандартное лабораторное оборудование. Так как традиционные методы применяют в течение продолжительного времени, их возможности и эффективность подтверждены и задокументированы. При этом данные методы имеют существенные недостатки, включая низкую эффективность и длительность проведения экстракций, а также применение больших количеств вредных веществ в качестве экстрагентов. Данные недостатки отсутствуют у современных методов экстракции, включая микроволновую экстракцию, экстракцию при высоком давлении и экстракцию сверхкритическими флюидами, в которых, как правило, используют оборудование для повышения температуры и/или давления до заданных значений, необходимых для проведения экстракции или улучшения экстрагирующей способности экстрагента [26], [51]. При этом следует учитывать, что современные методы не обязательно лучше традиционных. При использовании традиционного или современного метода необходимо учитывать их технические и практические особенности и соответствие клиническому применению МИ.

Рекомендуется проводить минимальное число последовательных экстракций с применением добавок и ингредиентов, не подверженных деградации.

Методами исчерпывающей экстракции определяют составляющие образца и количества этих составляющих. При проведении исчерпывающей экстракции экстрагируемые и выщелачиваемые вещества рассматривают как общее выщелачивание, т.е. в профиль исчерпывающих экстрагируемых веществ включают "все составляющие (экстрагируемые вещества) МИ, являющиеся полностью выщелачиваемыми веществами" в условиях клинического применения. Профиль исчерпывающих экстрагируемых веществ необходим для оценки токсикологического риска в условиях клинического применения только конкретных МИ (например, имплантатов долгосрочного контакта, как указано ранее). При этом во многих случаях выщелачивание МИ в условиях клинического применения не является исчерпывающим, и, таким образом, по результатам исследований альтернативными методами экстракции, такими как преувеличенная или моделируемая экстракция, можно сформировать соответствующий профиль экстрагируемых веществ для оценки токсикологического риска других МИ. Следует учитывать, что в условиях клинического применения некоторые МИ (такие, как рассасывающиеся МИ) могут способствовать химическому преобразованию составляющих в другие вещества, например в продукты деградации или побочные продукты. Если такое же химическое преобразование не происходит во время исследования образца методами экстракции (например, исчерпывающей экстракцией/растворением), то результаты, полученные методом исчерпывающей экстракции, не являются точными и не отражают в полной мере воздействие химических веществ на пациента во время клинического применения МИ. В таких случаях для оценки безопасности МИ могут потребоваться данные о потенциальных промежуточных и окончательных химических продуктах, включая продукты деградации, в сочетании с данными о химических свойствах материалов и процессе имплантации. Информацию о процессе/продуктах деградации следует включать в оценку токсикологического риска любого МИ, даже если продукты деградации в экстрактах не обнаружены.

D.3 Метод преувеличенной экстракции для определения наихудшего профиля экстрагируемых веществ

В соответствии с 3.16 экстрагируемые вещества определяют как вещества, высвобождаемые из МИ или конструкционного материала с применением экстрагентов и/или в лабораторных условиях. При этом условия экстракции для определения конфигурации МИ и композиционного состава материала, как правило, являются более жесткими, чем условия клинического применения МИ, поэтому экстрагируемые вещества, выявляемые в исследованиях, не обязательно будут определены в качестве выщелачиваемых веществ из МИ в условиях клинического применения. В разделе 5 приведены рекомендации по проведению оценки МИ с наихудшим профилем выщелачиваемых веществ, т.е. полного выщелачивания из МИ всех ингредиентов и добавок. Если по результатам оценки токсикологического риска посредством моделирования наихудшего профиля выщелачивания веществ из МИ установлено, что риск, связанный с общим количеством ингредиентов и добавок, является приемлемым, то оценку риска завершают и МИ считают пригодным для клинического применения без проведения дополнительных исследований его химических свойств.

Если по результатам оценки токсикологического риска МИ методом исчерпывающей экстракции установлено, что МИ с наихудшим профилем выщелачиваемых веществ не является безопасным, то следует провести менее жесткую и более соответствующую клиническому применению МИ преувеличенную экстракцию для определения профиля выщелачиваемых из МИ веществ. Условия преувеличенной экстракции наиболее точно отражают условия клинического применения МИ. При этом метод преувеличенной экстракции рекомендуется применять для исследований МИ с ограниченным и длительным сроком службы.

Метод преувеличенной экстракции применяют с целью получения профиля экстрагируемых веществ из МИ, который, по меньшей мере, является настолько же полным и сложным, как и наихудший профиль выщелачиваемых веществ. Это означает, что профиль экстрагируемых веществ включает все выщелачиваемые вещества и количества экстрагируемых веществ соответствуют или превышают наибольшие количества выщелачиваемых веществ. Методом преувеличенной экстракции определяют в рамках одной экстракции наибольшее количество экстрагируемых веществ, которые потенциально могут высвобождаться из МИ/материала как выщелачиваемые вещества во время клинического применения. Преувеличенную экстракцию проводят в условиях, в которых один или более параметров экстракции превышен(ы) по сравнению с условиями клинического применения. Например, преувеличенную экстракцию рекомендуется проводить с применением одного или более условия(ий), приведенного(ых) ниже:

- температура экстракции превышает температуру клинического применения МИ (т.е. ускоренная экстракция, см. D.4);

- длительность экстракции превышает длительность клинического применения МИ;

- у применяемого экстрагента экстрагирующая способность превышает экстрагирующую способность раствора, который опосредует контакт между пациентом и МИ при его клиническом применении;

- соотношение "площадь поверхности МИ/объем контактного раствора" при проведении экстракции превышает соотношение "площадь поверхности МИ/объем контактного раствора", воздействующее на пациента в условиях клинического применения;

- проведение исчерпывающей (последовательной) экстракции МИ кратковременного или длительного контакта.

Для планирования и обоснования условий и параметров преувеличенной экстракции необходимо применять достоверные и точные данные. Следует учитывать, что условия и параметры преувеличенной экстракции, выбранные для исследования одних МИ/материалов, могут быть неприменимы для исследований других МИ/материалов.

Если применение преувеличенной экстракции невозможно обосновать или невозможно экспериментально подтвердить ее результаты, то данный метод не рекомендуется применять для получения информации о химических свойствах материала с целью проведения оценки токсикологического риска МИ.

При применении метода преувеличенной экстракции необходимо учитывать эффект преувеличения как при планировании исследования, так и при интерпретации результатов. Одним из способов учета преувеличения является применение коэффициента преувеличения (значение, на которое в методе преувеличенной экстракции увеличивают значения параметров клинического применения МИ). При этом допускается применять другие способы. Коэффициент преувеличения устанавливают на основе оценки условий и параметров экстракции, а также условий и параметров клинического применения МИ. Коэффициент преувеличения следует использовать для корректировки результатов исследований методом преувеличенной экстракции для оценки токсикологического риска экстрагируемых веществ. Если количество экстрагируемых из образца веществ в два раза превышает количество веществ, экстрагируемых из клинически применяемого МИ, или соотношение площади контактной поверхности образца и объема контактного раствора при экстракции увеличено в два раза по сравнению с клинически применяемым МИ, то необходимо учитывать данное преувеличение при предоставлении данных об экстрагированных веществах для оценки токсикологического риска МИ. Следует учитывать, что при значительном преувеличении соотношения "площадь поверхности образца/объем контактного раствора" невозможно выполнить пропорциональное преувеличение профиля экстрагируемых веществ и сложно вычислить коэффициент преувеличения. Также при количественной оценке преувеличения условий и параметров экстракции следует контролировать получение равновесных концентраций экстрагируемых веществ (т.е. поддержание условий достаточного разбавления исследуемых растворов).

В настоящем стандарте не приведены рекомендации по проведению преувеличенной экстракции для исследования конкретных МИ вследствие большого разнообразия МИ и их назначения. При этом ниже приведены некоторые рекомендации, которые следует учитывать при выборе условий и параметров преувеличенной экстракции МИ/материалов.

При выборе и обосновании экстрагента для проведения преувеличенной экстракции следует учитывать pH (для водных сред) и полярность (для органических и модельных органических сред). Показатель pH является параметром преувеличенной экстракции только для кислотных или щелочных экстрагируемых веществ (т.е. показатель pH экстрагента не влияет на экстракцию нейтральных или неионизируемых экстрагируемых веществ). Для исследования экстрагируемых кислотных веществ (например, стеариновой кислоты) методом преувеличенной экстракции рекомендуется использовать экстрагент со значением pH более значения pH раствора, применяемого для обеспечения контакта МИ с пациентом при клиническом применении. Для исследования экстрагируемого щелочного вещества (например, дибензиламина) методом преувеличенной экстракции рекомендуется использовать экстрагент со значением pH менее значения pH раствора, применяемого для обеспечения контакта МИ с пациентом при клиническом применении. Показатель pH не влияет на уровень аккумуляции нейтрального экстрагируемого вещества при условии, что данное нейтральное соединение не является реактивным в зависимости от значения pH.

Полярность экстрагента является параметром преувеличенной экстракции при исследовании нейтральных экстрагируемых веществ. Например, при проведении преувеличенной экстракции рекомендуется использовать экстракт со значительным содержанием спирта по сравнению с раствором, применяемым для обеспечения контакта МИ с пациентом при клиническом применении.

Одним из параметров преувеличенной экстракции является температура (см. D.4).

Условия и параметры преувеличенной экстракции не должны изменять профиль экстрагируемых веществ. Например, проведение преувеличенной экстракции при максимальных значениях температуры может привести к распаду экстрагируемых веществ или изменению материалов МИ (например, отверждение, сшивка или деградация полимерных конструкционных материалов МИ, изменение физического состояния материала при температуре стеклования), любое из которых может привести к измененному профилю экстрагируемых веществ.

Если в методе экстракции преувеличены несколько параметров (например, температура и площадь поверхности), то необходимо учесть и обосновать возможность одновременного выполнения нескольких измерений.

Так как при значительно преувеличенных условиях и параметрах экстракции могут быть получены измененные профили экстрагируемых веществ, то рекомендуется при необходимости минимизировать преувеличения, уменьшая потенциальные осложняющие эффекты, такие как деградация. Коэффициент преувеличения условий и параметров экстракции зависит от конкретного МИ и условий его клинического применения, поэтому для каждого конкретного МИ/материала в отчете об исследовании следует представить заключение о том, является ли преувеличение условий и параметров экстракции обоснованным или чрезмерным. Следует учитывать, что чрезмерное преувеличение условий и параметров экстракции может привести к получению профиля экстрагируемых веществ, корреляцию которого с профилем экстрагируемых веществ, получаемым в условиях клинического применения МИ, невозможно выполнить. Изменение характеристик и свойств образца и/или экстрагируемых веществ в процессе экстракции не допускается, поэтому в отчете об исследовании следует привести обоснование преувеличения любых условий и параметров экстракции с учетом возможности изменений физических и химических характеристик образца и/или экстрагируемых веществ в процессе исследований.

При проведении оценки токсикологического риска МИ применение параметров и условий преувеличенной экстракции должно быть обосновано и задокументировано. В обоснование применения параметров и условий преувеличенной экстракции, приведенное на основе научных данных, рекомендуется включать сведения о проведенных соответствующих исследованиях.

В отчете следует приводить подробное описание любых преувеличений параметров и условий, происходящих в процессе экстракции или исследования экстрактов, для обеспечения получения надлежащих и точных результатов оценки риска и безопасности МИ, а также для подтверждения того, что преувеличенные параметры и условия экстракции должным образом учтены при оценке риска и безопасности МИ.

D.4 Методы моделируемой и ускоренной экстракции для определения профиля экстрагируемых веществ

Метод преувеличенной экстракции применяют для определения наихудшего профиля выщелачиваемых из МИ веществ. Если при оценке токсикологического риска (см. раздел 5) установлено, что риск применения МИ с наихудшим профилем экстрагируемых веществ является допустимым, то оценку риска завершают, МИ признают пригодным для клинического применения по назначению и исследования его химических свойств дополнительно не проводят.

Если при оценке токсикологического риска подтвержден риск применения МИ с наихудшим профилем экстрагируемых веществ, то далее определяют профиль выщелачиваемых из МИ веществ. Профиль выщелачиваемых веществ определяют методом моделируемой экстракции, условия проведения которой приблизительно одинаковы с условиями клинического применения МИ или условиями ускоренной экстракции, длительность которой менее длительности клинического применения МИ.

Метод моделируемой экстракции применяют для определения профиля экстрагируемых веществ, который совпадает с профилем выщелачиваемых веществ при клиническом применении МИ. Методом моделируемой экстракции устанавливают фактическое количество экстрагируемых веществ, которые будут высвобождаться как выщелачиваемые вещества из МИ/материала во время клинического применения/срока службы. Моделируемую экстракцию проводят в тех случаях, когда условия клинического применения невозможно обеспечить в лаборатории или в условиях потенциального клинического применения образец невозможно исследовать аналитическими методами на выщелачиваемые вещества. Если условия клинического применения можно смоделировать в лаборатории и полученный экстракт исследовать аналитическими методами на выщелачиваемые вещества, то допускается не проводить моделируемую экстракцию, а рекомендуется выполнить исследование выщелачиваемых веществ.

Моделируемую экстракцию проводят при параметрах и условиях (т.е. температуре и длительности), имитирующих условия клинического применения МИ. Моделируемую экстракцию допускается проводить с применением экстрагента, экстрагирующая способность которого приблизительно одинакова с экстрагирующей способностью раствора, используемого для обеспечения контакта между пациентом и МИ в условиях клинического применения. Рекомендации по применению условий, параметров и экстрагентов в методе преувеличенной экстракции приведены в D.3, их допускается использовать в методе моделируемой экстракции с учетом места и категории контакта МИ с организмом пациента. Например, если при клиническом применении МИ предполагается:

- контакт с кровью пациента, то в качестве экстрагента рекомендуется применять раствор этанола в воде. Если применяют раствор "этанол/вода", то необходимо подтверждение сопоставимости количеств целевых выщелачиваемых веществ по отношению к крови (например см. [38]). Допускается в качестве экстрагента применять другие растворы, если требуется;

- использование водного раствора для обеспечения контакта МИ с организмом пациента, то соответствующим (оптимальным) имитирующим экстрагентом является физиологический раствор с заданным значением pH или солевой раствор с заданными значением pH и химическим составом. Если при клиническом применении для обеспечения контакта МИ с организмом пациента предполагается использование нескольких растворов с различными значениями pH (например, наборы инфузионных растворов), то следует применять два экстрагента с заданными значениями pH, например раствор со значением pH, равным 2, и буферный раствор со значением pH, равным 10 (см [40]). Если в клинической практике применяют растворы, у которых диапазон значений pH менее указанного диапазона, то в качестве экстрагентов для моделируемой экстракции допускается использовать растворы с диапазоном меньших значений pH;

- использование липофильного раствора (например, липидных эмульсий, лекарственных средств, содержащих такие агенты, как полисорбат 80) для обеспечения контакта МИ с организмом пациента, то необходимо определить и обосновать применение соответствующего экстрагента для проведения исследований методом моделируемой экстракции. Во многих случаях в качестве экстрагента рекомендуется использовать раствор с заданным соотношением "спирт/вода". С целью определения и обоснования количественного соотношения "спирт/вода" в органоподобных растворах рекомендуется использовать соответствующую информацию, например [38].

Информация о растворителях, которые рекомендуется использовать для имитации биологических жидкостей, приведена в [24], [44], [47]. В настоящем стандарте не приведены рекомендации по применению в методе моделируемой экстракции в качестве экстрагентов растворов, подходящих для МИ, контактирующих с кожными покровами или тканью/костью/дентином. Применение любого раствора в качестве экстрагента в методе моделируемой экстракции должно быть установлено и обосновано для каждого конкретного МИ/материала.

В план исследований методом моделируемой экстракции следует включать условия и параметры, соответствующие условиям и параметрам клинического применения МИ. Например, в моделируемой экстракции используемое соотношение "площадь поверхности образца/объем экстрагента", по возможности, должно соответствовать соотношению "площадь поверхности МИ/объем контактного раствора", применяемому в клинической практике. Например, для инфузионных систем рекомендуется применять площадь поверхности МИ и объем инфузата. При этом невозможно обосновать соотношение "площадь поверхности имплантируемых МИ/объем контактного раствора", так как сложно установить объем физиологической жидкости, которая будет контактировать с МИ на протяжении всего периода его нахождения в организме пациента. Следует учитывать, что моделируемую экстракцию не выполняют последовательно, за исключением МИ повторного или многократного применения.

Исследование некоторых МИ (например, МИ долгосрочного контракта) рекомендуется проводить методом ускоренной моделируемой экстракции. Например, ускоренную экстракцию проводят при температуре, превышающей температуру клинического применения МИ, и с длительностью менее длительности клинического применения. Ускоренную экстракцию следует проводить в условиях теплового воздействия на образец, аналогичных условиям теплового воздействия на МИ при клиническом применении (т.е. передача тепловой энергии должна быть одинакова). Дополнительно ускорению процесса экстракции способствует взбалтывание образца или применение рециркулирующих или текучих растворов в качестве экстрагентов. При этом параметры указанных ускорителей процесса экстракции при проведении количественной оценки учесть невозможно.

Если метод ускоренной экстракции необходимо осуществить путем моделирования условий и параметров длительного и инвазивного контакта МИ с организмом пациента, то для подтверждения и обоснования применения данного метода требуется наличие данных о кинетике экстракции.

Ускоренную экстракцию длительностью менее 24 ч нецелесообразно применять для исследования МИ кратковременного контакта, для исследования таких МИ используют условия и параметры их клинического применения. Ускоренную экстракцию длительностью менее трех дней нецелесообразно применять для исследования МИ, длительность контакта которых составляет три дня или менее, для исследования таких МИ используют условия и параметры их клинического применения. Метод ускоренной экстракции целесообразно применять для исследования МИ, длительность контакта которых составляет более трех дней.

Условия и параметры ускоренной экстракции должны быть полностью и четко обоснованы. Следует учитывать, что одинаковое обоснование использования условий и параметров ускоренной экстракции может быть неприемлемо для исследования различных МИ/материалов.

В настоящем стандарте не приведены общие для всех МИ/материалов рекомендации для разработки и обоснования применения условий и параметров ускоренной экстракции, а также коэффициентов их ускорения. Для разработки и обоснования применения условий и параметров ускоренной экстракции, а также коэффициентов их ускорения для конкретных МИ/материалов следует использовать данные, полученные при анализе источников информации в области химии.

При выборе условий и параметров, а также при проведении ускоренной экстракции следует учитывать воздействие высоких температур и других параметров на кинетику экстракции и обеспечить идентичность исследуемых экстрагируемых веществ экстрагируемым веществам МИ, применяемого в клинической практике. Оптимальными условиями и параметрами ускоренной экстракции являются такие, которые сокращают длительность экстракции до значения, меньшего, чем продолжительность клинического применения МИ, при этом не приводят к изменению химических характеристик самого МИ или профиля и количества экстрагируемых веществ. Модель или принцип, применяемая(ый) для установления коэффициентов ускорения или преувеличения, следует обосновать и задокументировать.

D.5 Экстракции, проводимые для установления корреляции между результатами исследований химических свойств и результатами биологических исследований

Как правило, корреляцию между результатами исследований химических свойства МИ/материала и результатами биологических испытаний проводят с целью:

- установления причины получения конкретного результата биологического испытания по определению химического вещества;

- подтверждения точности результата биологического испытания по определению химического вещества или набора химических веществ.

Коэффициент корреляции между значениями химических характеристик МИ/материала [как правило, это профиль экстрагируемых веществ (качественное и/или количественное содержание экстрагируемых веществ)] и результатами биологического испытания будет лучше, если исследование химических свойств материала и биологическое испытание проведены с применением одного и того же экстракта. Для получения приемлемых результатов корреляции исследования следует проводить методами экстракции, установленными в ISO 10993-12:2012 (раздел 10, приложение C). По возможности, необходимо применять одинаковые условия и параметры получения экстракта в биологическом испытании и исследовании химических свойств материала. Данное требование, как правило, выполнимо для таких параметров экстракции, как соотношение "площадь поверхности образца/объем экстрагента", время экстракции и длительность экстракции. При выборе экстрагента, пригодного как для одного, так и для другого исследования (испытания), могут возникнуть трудности. В ISO 10993-12:2012, C.7, установлено, что растворители, выбранные для экстракции (для биологического испытания), должны быть пригодными для использования в определенных биологических тест-системах. При этом следует учитывать, что данное требование может затруднить проведение исследования химических свойств конкретного МИ/материала, так как экстрагент, подходящий для биологического испытания, может быть неприемлемым для исследования химических свойств. В таких случаях следует применять модельный экстрагент для проведения исследования химических свойств МИ/материала или скорректировать экстракт для биологического испытания таким образом, чтобы он стал приемлемым для проведения исследования химических свойств МИ/материала аналитическими методами. При этом модельный экстрагент должен иметь экстрагирующую способность, аналогичную экстрагирующей способности экстрагента, использованному в биологическом испытании. Если применяют химическую обработку экстракта (например, дериватизацию), то необходимо соблюдать осторожность во избежание изменения химических свойств одного или более экстрагируемых веществ.

В ISO 10993-12:2012, 10.3.5, приведены следующие экстрагенты, подходящие для биологического испытания, включая:

- полярные растворители, такие как вода, физиологический раствор, культуральная среда, не содержащая сыворотку;

- неполярные растворители, такие как свежее рафинированное растительное масло;

- дополнительные растворители, такие как этанол/вода, этанол/физиологический раствор, полиэтиленгликоль 400 (разбавленный до физиологического осмотического давления), диметилсульфоксид и культуральная среда с сывороткой.

Экстракты, полученные с применением указанных экстрагентов, используют как для исследования химических свойств, так и биологических испытаний МИ/материалов, поэтому необходимо установить корреляцию между результатами этих исследований (испытаний). Такие экстракты могут содержать воду, физиологический раствор, этанол/воду, этанол/физраствор и диметилсульфоксид.

Другие экстрагенты, приведенные ранее, могут быть пригодными или непригодными для применения в исследовании химических свойств МИ/материалов аналитическими методами. Если установлено, что экстрагент пригоден для применения в исследовании химических свойств МИ/материалов аналитическими методами, то этот экстрагент следует применять и для биологического испытания, и для исследования химических свойств. Если экстракт, полученный с применением экстрагента, невозможно исследовать аналитическими методами, то для исследования химических свойств МИ/материала необходимо использовать модельный экстрагент.

Так как модельный экстрагент применяют для обнаружения химических агентов, ответственных за результат биологического исследования, то любой модельный экстрагент, обеспечивающий достижение этой цели, является пригодным. Растворители, которые рекомендуется применять в качестве модельных экстрагентов для исследования химических свойств материалов МИ, соответствующие требованиям по своим экстрагирующим способностям и пригодные для проведения исследований аналитическими методами, приведены в таблице D.3. Следует учитывать, что применение данных модельных экстрагентов не гарантирует получение требуемых результатов исследования, при этом их использование обеспечивает возможность проведения исследования и, как правило, получение положительных результатов. При применении выбранных модельных экстрагентов следует предоставлять обоснование с результатами биологических испытаний, подтверждающими, что данные химические вещества не оказывают биологического действия на образец. Также для этих целей в обосновании допускается приводить сведения из научной литературы.

Данные рекомендации по применению модельных экстрагентов относятся исключительно к установлению корреляции результатов биологического испытания и исследования химических свойств МИ/материалов и могут быть не пригодны при формировании профиля экстрагируемых веществ для оценки токсикологического риска МИ/материалов. Так как релевантность модельных экстрагентов может варьироваться в зависимости от целей исследований, то допускается применять другие модельные экстрагенты, если они соответствуют двум требованиям: экстракт, полученный с применением таких экстрагентов, можно исследовать аналитическими методами, и экстрагирующие способности этих экстрагентов аналогичны экстрагирующим способностям заменяемых экстрагентов.

Таблица D.3 - Растворители, рекомендуемые в качестве модельных экстрагентов для применения при корреляции результатов исследования химических свойств и биологического испытания МИ/материалов

Растворитель, применяемый в качестве модельного экстрагента в биологическом испытании	Растворитель, применяемый в качестве модельного экстрагента в исследовании химических свойств
Вода f	Вода
Физиологический раствор f	Физиологический раствор
Этанол/вода f	Этанол/вода
Этанол/физиологический раствор f	Этанол/физиологический раствор
Диметилсульфоксид f	Диметилсульфоксид
Культуральная среда, не содержащая сыворотку	1/9 (объем/объем) этанол/физраствор a
Растительное масло	1/1 (объем/объем) этанол/вода b) (см. [25])
Полиэтиленгликоль 400 e	1/3 (объем/объем) этанол/вода c) (см. [38])
Культуральная среда, содержащая сыворотку	2/3 (объем/объем) этанол/физраствор d (см. [38])
a Как правило, культуральная среда содержит все элементы, которые необходимы для роста большинства бактерий, включая источник углерода (такой как глюкоза), воду, различные соли и источник аминокислот и азота (например, говяжий, дрожжевой экстракт). Для обеспечения солевой составляющей культуральной среды в модельном экстрагенте следует применять физиологический раствор. Для применения культуральной среды в качестве модельного органического экстрагента рекомендуется добавлять этанол в количестве 10 % от общего объема. b Данный раствор применяют в качестве модельного экстрагента для экстракции материалов, предназначенных для упаковки пищевых продуктов. Этот модельный экстрагент (1/1 этанол/вода) пригоден для исследования большинства полимеров; при этом для исследований полиолефинов, соответствующих 21 CFR 177.1520, и этиленвинилацетатных сополимеров, соответствующих 21 CFR 177.1350, следует применять модельный экстрагент, содержащий 95 %-ный или 100 %-ный этанол. c Выявлено, что "гликоли (такие, как полиэтиленгликоль и пропиленгликоль) являются слабыми растворяющими агентами, поэтому вместо них допускается использовать раствор этанол/вода с содержанием этанола 25 % или менее". Таким образом, раствор этанол/вода соотношением 1/3 следует применять в качестве подходящего моделирующего экстрагента вместо полиэтиленгликоля 400. d Установлено, что 40 %-ный (по объему) раствор "этанол/вода" является подходящим модельным экстрагентом для исследований МИ/материалов, взаимодействующих с кровью и ее компонентами, включая сыворотку. Таким образом, для корреляции результатов исследования химических свойств и биологического испытания МИ/материалов, взаимодействующих с кровью и ее компонентами, включая сыворотку, следует применять раствор "этанол/вода" с объемным содержанием этанола 40 %. e И связанные с ним водные растворы. f Данные растворители являются подходящими для получения экстрактов, пригодных для исследования и выявления экстрагируемых веществ из материалов с применением аналитических методов. Таким образом, не требуется подтверждать пригодность этих растворителей для применения их в качестве модельных экстрагентов при установлении корреляции результатов исследования химических свойств и биологического испытания МИ/материалов. Примечание 1 - Растворители, приведенные в настоящей таблице, предназначены для применения в качестве модельных экстрагентов исключительно в целях корреляции результатов биологического испытания и исследования химических свойств МИ/материалов. Данные растворители не предназначены для применения с целью определения профиля экстрагируемых или выщелачиваемых веществ МИ/материалов, при этом в некоторых случаях эти растворители допускается использовать для этих целей. Данные растворители рекомендуется использовать для установления корреляции результатов исследования химических свойств и биологического испытания большого числа МИ/материалов, при этом следует учитывать, что ни один из указанных растворителей не применим к каждому МИ и каждому случаю его клинического использования. Таким образом, применение в качестве экстрагентов указанных в настоящей таблице или любых других растворителей должно быть подтверждено и обосновано для каждого конкретного МИ/материала. Примечание 2 - Растворители приведены в настоящей таблице в качестве примеров и не являются обязательными для применения с целью установления корреляции результатов исследования химических свойств и биологического испытания МИ/материалов.

В ISO 10993-12:2012, 10.3.5 примечание 1, указано, что для биологического исследования МИ/материалов "можно использовать другие экстрагенты, соответствующие свойствам и применению изделия или методам определения опасности, при наличии сведений об их действии на материал и биологическую систему". Если эти "другие экстрагенты" пригодны как для биологического испытания, так и для исследования химических свойств МИ/материала, то такие экстрагенты допускается применять для проведения данного исследования (испытания). Если эти "другие экстрагенты" не пригодны для исследования химических свойств МИ/материала аналитическими методами, то следует определить и обосновать применение модельного экстрагента.

Вследствие различной чувствительности методов, применяемых для биологических испытаний и исследований химических свойств МИ/материала, для установления корреляции может потребоваться выполнить корректировку некоторых параметров экстракции, таких как отношение экстрагируемой площади поверхности МИ/материала к объему экстрагента.