医疗器械包装测试案例

作者进行了一项综合研究，以评估使用杜邦™ Tyvek® 2FS™、Tyvek® 40L、两种常用医用纸（大于80克医用透析纸和60克直封型医用透析纸）制成的成型 - 填充 – 热封（FFS）柔性泡罩包装的性能。在两个研究阶段共测试了大约2,800个包装。

在研究第一阶段中，定义了所有四款泡罩包装材料组合的热封工艺窗口范围和生产四款包装的最佳工艺参数。所有四款材料组合均符合规定的要求（最小热封强度，密封完整性，剥离性能和目视检测要求），但热封强度性能存在一些差异。涵盖研究第一阶段的白皮书已于2018年10月出版。

在完成基本评估之后，根据定义的标称工艺参数加工制成柔性泡罩，并用于包装选定的医疗器械（输血器），随后进行灭菌（双循环环氧乙烷灭菌或伽马辐射灭菌）。包装测试由独立并认证的实验室根据ISO 11607中列出的标准进行。

图1. 包装输血器的样品

在灭菌前后进行包装完整性和包装强度测试; 环境标准条件模拟和随后的托盘模拟运输测试（序列A）; 以及潮湿环境条件模拟和随后的纸箱模拟运输测试（序列B）。序列B的目的是评估高湿度条件是否可能对包装材料以及热封产生负面影响，并可能导至无菌破坏的风险增加。标准统计方法适用于样本量的定义。

包装完整性

包装完整性报告显示四款测试的泡罩材料组合中的三款测试不合格。几例由医用纸（大于80克医用透析纸和60克直封型医用透析纸）制成的泡罩在经过标准环境模拟（序列A）后托盘运输测试以及潮湿环境条件下的运输测试（序列B）均发生气泡泄漏测试（ASTM F2096）。一例用Tyvek® 40L制成泡罩在序列B测试后报告显示不合格，用Tyvek® 2FS™ 制成的泡罩全部合格。

完整性测试的结果表明增加纸张的克重不一定会降低包装失效的风险。湿气或潮湿的环境条件对运输后包装完整性有负面影响，特别是对于纤维素基材料。（以上泡罩的完整性测试不合格项仅发生在伽马辐射灭菌和运输测试后。）

图2.医用纸泡罩包装的完整性失效示例

四款泡罩材料组合的所有样品均通过染料渗透测试，确认所有泡罩热封的完整性。

目视检查

目视检查包装材料颜色稳定性和热封质量。在四款测试的泡罩材料组合中，两款医用纸在伽马辐射灭菌后显示出不同程度的黄化。这表明伽马辐射对纸的外观产生负面影响，可能与纤维素或其他组分的降解有关。用Tyvek® 40L或Tyvek® 2FS™制成的泡罩均没有显示任何明显的变色。

图3.医用纸泡罩包装灭菌后颜色变化

根据ASTM F1886检测方法，在灭菌前和灭菌后检查所有泡罩包装热封，没有报告异常。

包装强度分析

对每款泡罩材料组合的热封强度结果（ASTM F88）进行核查分析，以确定每款泡罩材料组合的灭菌（环氧乙烷或伽马辐照）以及潮湿环境模拟以及随后的运输测试是否对数据趋势有影响。

Tyvek® 40L泡罩和Tyvek® 2FS™泡罩的热封强度介于3 N / 15 mm和4 N / 15 mm之间，具有正常的可变性，而且在每种条件下灭菌后热封强度保持稳定。

大于80克医用透析纸泡罩的热封强度处于同一水平，但变化区间大，甚至在灭菌后和潮湿环境条件下以及随后的运输测试中发现变化区间进一步扩大。

与其他泡罩材料组合相比，60克直封型医用透析纸泡罩的热封强度最低（约2N / 15mm）。对数据趋势有影响。

对每种泡罩材料组合检查爆破强度结果（ASTM F2054）进行核查分析，以确定灭菌（伽马辐射灭菌）和/或潮湿环境调节以及随后的运输测试是否可能对数据趋势产生影响。

与其他泡罩材料组合相比，Tyvek® 2FS™泡罩包装的爆破强度最高，60克直封型医用透析纸泡罩具有最低的爆破强度。除Tyvek® 40L泡罩外的所有泡罩材料组合，均观察到在灭菌和潮湿环境模拟以及随后的运输测试后爆破强度降低。

爆破试验

在运输过程中，由于海拔高度和温度变化而发生压力变化，这可能导至包装无菌破坏的风险增加。基于ASTM F1140改进的爆破强度测试进行的实验证明了高透气性对包装的爆破强度产生积极影响。

该实验非常清楚地证明了高透气性包装的好处，例如使用Tyvek® 40L制成的包装，降低了运输和搬运过程中包装破裂的风险。

结论

根据研究阶段2的结果，可以得出结论，基于风险的包装性能测试计划（例如，包括运输测试前的潮湿环境模拟）对于确保所有器械包装符合要求是必不可少的，例如符合新的MDR和ISO 11607要求。根据风险评估选择测试条件，该风险评估考虑器械和包装生命周期中从制造到使用的所有可能的挑战。重要的是要考虑所有风险方面，例如运输或极端环境条件和/或灭菌方式和剂量，以确定适当的包装材料和设计。强烈建议在开始任何验证工作之前进行预筛选测试，以避免代价高昂的重新验证和商业化延迟。

作者：Nicole Kaller，Laetitia Clerc，朱雪燕，秦蕾，