Приложение D (справочное). Исчерпывающая экстракция полимерных материалов для биологической оценки

Приложение D
(справочное)

Исчерпывающая экстракция полимерных материалов для биологической оценки

D.1 Общая часть

Полимерные материалы часто содержат небольшое количество химических веществ низкой молекулярной массы (LMWC), таких как катализаторы, ускорители процесса или другие добавки [19], остаточные мономеры, олигомеры и т.д. Значительной токсикологической проблемой при биологической оценке полимерных материалов является токсичность любых выщелачиваемых веществ, которые могут мигрировать из полимера в человеческий организм во время использования изделия. Эта концепция выведена из соглашения полимерной группы OECD по вопросам угрозы здоровью и исключения полимеров из испытаний (см. [17]).

Отчет выделил следующие четыре параметра, которые важны для оценки угрозы здоровью, вызванной применением полимеров:

a) среднечисловой молекулярный вес полимера:

b) содержание химических составляющих с низким молекулярным весом;

c) наличие реакционных функциональных групп (см. [18]);

d) наличие биодоступных металлов.

Примечание - LMWC определяют как химические вещества низкого молекулярного веса с молекулярным весом, не превышающим 1000 Da.

При биологической оценке полимерных изделий для приготовления исследуемых образцов необходимы определенные методы экстракции (кроме исследований по имплантации, гемосовместимости прямого контакта и цитотоксичности прямого контакта). Приложение С указывает на то, что преувеличенная экстракция применима при определении риска. Исчерпывающая экстракция с применением органических растворителей является другим методом, который может быть полезным при определении риска полимерных изделий, особенно предназначенных для долгосрочного использования.

Данный метод обоснован следующими факторами.

- для определения риска рекомендуется, чтобы при наибольшей возможности общее количество экстрагируемого вещества было получено из полимерного изделия и применено соответственно к каждой тест-системе;

- несколько научных работ показали, что биологические жидкости, такие как сыворотка, имеют активность, сравнимую с органическими растворителями, например этанол и метанол при экстракции химических веществ (фталат, 4,4'-метилендианилин, бисфенол-А) из полимерных материалов [20], [23], [25], [26];

- экстракция органическими растворителями обычно применяется в области полимерного анализа для идентификации и численного определения LMWC полимеров.

D.2 Выбор подходящих растворителей для экстракции LMWC из полимерных изделий

Существует широкое разнообразие полимеров и их добавок. Таким образом, нет единого универсального растворителя, применимого для исчерпывающей экстракции всех полимеров. Стандартные методы отделения LMWC от высокополимерных фракций, регулярно применяющиеся в области полимерного анализа, помогают при выборе подходящих растворителей для исчерпывающей экстракции.

Типичным методом является предварительное выполнение ступенчатой экстракции для выбора подходящего органического растворителя, чтобы затем экстрагировать поперечно-сшитые полимеры. Выбранный растворитель должен растворять максимальное количество неполярных LMWC, но не сам полимер. Необходимо убедиться в том, что растворитель не вызывает химического изменения материала, создавая, таким образом, артефакты. Для подробной информации по ступенчатой экстракции с применением различных растворителей приведены ссылки [27] и [33]. Рекомендации по применимым в описанном выше случае растворителям изложены в ссылках [27], [28] и [33]. Как правило, ими являются метанол, этанол, ацетон, метилэтилкетон, хлороформ (2-пропанол/гексан), диэтиловый эфир и гексан (от полярного до неполярного). LMWC сточки зрения токсикологии являются жирорастворимые соединения с коэффициентом разделения или логарифмом коэффициента по октанол/вода в 2,0 или более, так как эти химические соединения могут не так быстро выделяться по сравнению с полярными химическими соединениями. Скорость миграции этих LMWC с большой вероятностью контролируется процессами диффузии в полимере, если во внешней фазе не было разделения. Ситуация эквивалентна миграции в бесконечный объем и соответствует условиям исчерпывающей экстракции (см. [21] и [22]). Следующий набор полярных и неполярных растворителей может быть применен для предварительных опытов по растворению большинства LMWC с токсикологическим риском: метанол, ацетон, 2-пропанол/гексан (50 : 50) и гексан. Для высокосшитых полимеров желательно использовать растворители, которые вызывают набухание полимеров, так как они способствуют своевременному завершению опыта.

Летучесть растворителя является дополнительным фактором при выборе растворителя для экстракции. Растворители с высокой точкой кипения не являются применимыми, так как можно ожидать разложения LMWC при испарении растворителя из экстракта для получения осадка испарения, процесса, который применим к биологическим тест-системам.

D.3 Другие аспекты выбора условий экстракции

D.3.1 Для определения остаточного содержания LMWC в полимерных материалах необходимо провести исчерпывающую экстракцию, как описано в D.3.3. Это предоставит максимальное количество экстрагируемого вещества на пробный образец (худший вариант), которое затем следует использовать для дальнейшей химической характеристики и токсикологических исследований.

D.3.2 Экстракцию проводят при 37°С или при повышенных температурах для ускорения опыта. Тем не менее следует помнить, что повышенные температуры могут вызвать химические реакции (или разложение), что приводит к образованию дополнительных соединений в экстракте. Также при выборе повышенных температур следует помнить о том, что во время экстракции не должно происходить дополнительных полимеризации или поперечного сшивания полимеров.

D.3.3 При исчерпывающей экстракции длительность экстракции не может быть предписана заранее, но возможно применить следующий метод. Проводится серия последовательных экстракций путем обработки пробного образца раствором на определенный период времени, заменяя раствор на свежий и повторно подвергая образец обработке на определенный период времени, повторяя процесс. Когда содержание осадка при n-й последовательной экстракции составит одну десятую (0,1) содержания при первой экстракции, экстракция признается завершенной. Возможно, что этого не произойдет из-за предельно медленной миграции материала с более высоким молекулярным весом. Индивидуальные содержания осадка складывают для получения суммарного значения и путем пропорции пробный образец/раствор сравнивают с уровнями образца и, наконец, с изделием в целом. Общее содержание остатка из изделия регистрируется как "процент экстрагируемого вещества".

D.4 Применение остатка, полученного в результате исчерпывающей экстракции при биологической оценке

Полученный таким образом остаток растворяют в подходящем растворен могут в дальнейшем использовать как пробный образец при биологической оценке в следующих целях:

a) будучи пробным образцом в биологических исследованиях, остаток часто является смесью химических веществ. Применяя остаток в различных биологических методах исследования, можно оценить потенциальный риск в каждой биологической конечной точке. Применение остатка в тест-системах описано в соответствующих разделах ISO 10993 и его приложениях, например ISO 10993-3 и ISO 10993-10;

b) для химической характеристики данные химического анализа остатка предоставляют полезную информацию для характеристики материала и/или его химических компонентов (см. ISO 10993-18). Такая информация иногда может привести к заключению, что в дальнейших испытаниях нет необходимости, основываясь на токсикологической эквивалентности материалу, испытанному клинически.