• SteriTrade

Тестирование рабочих характеристик медицинской упаковки

Пост обновлен 2 авг. 2018 г.

Изучение медицинской упаковки — снижение риска повреждений путем тестирования рабочих характеристик упаковки, изготовленной из различных материалов

Автор: Николь Каллер (Nicole Kaller), инженер по упаковке, Отдел защиты медицинской и фармацевтической продукции DuPont, ЕБВА


Обзор

Упаковка для медицинских изделий, подвергаемых финишной стерилизации, также известная как стерильная барьерная система (СБС), должна выполнять две основные функции. Во-первых, позволить проведение стерилизации, а во-вторых, поддерживать стерильность, сохраняя целостность упаковки на всех этапах вплоть до использования в здравоохранении.

Измерить уровень стерильности нелегко, поэтому разработка и производство упаковки должны валидироваться и контролироваться. ISO 11607 «Упаковка для медицинских изделий, подвергаемых финишной стерилизации», Часть 1 касается материалов изготовления и разработки, а Часть 2 определяет валидацию процесса упаковки согласно стандартам, признанным администрацией США по пищевым продуктам и лекарственным веществам, а также требованиям Европейской директивы по медицинскому оборудованию. В этих стандартах также перечислен ряд методов испытаний (см. приложение Б), которые могут быть использованы для проведения тестирования медицинского оборудования для валидации и качественной оценки.

Потеря целостности упаковки может иметь серьезные последствия, от порчи дорогостоящей продукции и вплоть до угрозы здоровью пациента. СБС, в качестве одной из первых линий защиты от инфекции во время инвазивных процедур, является ключевым элементом успешного предотвращения внутрибольничных инфекций. Однако в случае нарушения целостности упаковки эта линия обороны оказывается прорвана, и пациенты подвергаются серьезному риску. Внутрибольничные инфекции являются серьезной проблемой, в результате которой, по оценкам Европейского центра профилактики и контроля заболеваний (ЕЦПКЗ), в Европе ежегодно гибнет до 37 000 человек. Выбор упаковочного материала, способного предоставить наилучший из возможных уровней защиты, проходящего надлежащие тесты и процесс валидации, является важнейшим шагом для обеспечения целостности упаковки и предотвращения внутрибольничных инфекций.

В данной статье рассматривается ход и результаты исследования, выполненного для оценки эффективности стандартных пакетов со швом типа «шеврон», произведенных компанией DuPont™ из материалов Tyvek® 1073B, Tyvek® 2FS™, а также пяти видов наиболее часто используемой упаковочной бумаги для медицинских изделий . Двумерный пакет с угловым швом был выбран предметом исследования потому, что у данной конфигурации немного конструктивных параметров, поэтому в основу исследования можно положить характеристики материала, а не детали конструкции.

Исследование состояло из двух фаз, всего было протестировано 8 715 пакетов. Целью Фазы 1 было определение окна запечатывания закрывающего шва и выполнение оценки характеристик запечатывания перед стерилизацией. Данный анализ проводился независимой, нанятой по контракту компанией, предоставляющей услуги по упаковке.

Во время Фазы 2 пакеты были подвергнуты визуальной оценке, проверке на целостность шва (тесты на проникновение красителя и на утечку воздуха), а также проверке на прочность запечатывающего (сварного) шва. Тестирование упаковки проводилось до и после стерилизации (оксидом этилена (ОЭ) и гамма-излучением); после ускоренного старения на 1, 3 и 5 лет; после воздействия условий окружающей среды и последующей транспортировки. Все испытания проводились независимой аккредитованной лабораторией в соответствии с признанными стандартами, перечисленными в ISO 11607.

Как показывают данные, после проведения данного испытания у трех из пяти видов упаковочной бумаги для медицинских изделий наблюдалась потеря целостности после транспортировки. Все нарушения целостности, которые наблюдались только после Гамма стерилизации, были связаны с проколами и/или складками бумаги. Ни один из пакетов, сделанный из Tyvek® 1073B или Tyvek® 2FS, не потерял целостности.

Для данного исследования применялись следующие критерии отбора материалов: были выбраны лучшие и/или наиболее часто используемые виды упаковочной бумаги для медицинских изделий. Для исследования материалов Tyvek® фирмы DuPont™ были выбраны материалы для медицинской упаковки с минимальной и максимальной основной массой (Tyvek® 1073B and Tyvek® 2FS™).

Двумерный пакет со швом типа «шеврон» был выбран предметом исследования потому, что у данной конфигурации немного конструктивных параметров. Таким образом, в результате можно исследовать различия в характеристиках материала, не провоцируя дискуссии о преимуществах дизайна.

Система для переливания крови была выбрана потому, что она, как правило, упаковывается в подобные пакеты

Пакеты были приобретены у различных изготовителей стерильной упаковки (ИСУ), которые предложили соответствующие упаковки из материалов Tyvek® или другие материалы для медицинской упаковки в комплекте с соответствующей пленкой. Вся пленка была на полиэстерной или полиэтиленовой (ПЭТ/ПЭ) основе. Для обеспечения снимаемости ПЭТ/ПЭ пленки с интегрированным снимающимся слоем сваривались с непокрытым материалом Tyvek®.

Вторичная упаковка была оценена контрактным поставщиком услуг по упаковке, компанией, ответственной за заполнение и запечатывание (закрывающий шов), а также организацией, проводившей стерилизацию.

Была проведена стерилизация двух типов — оксидом этилена и гамма-излучением. Были проведены стандартные циклы стерилизации, проводимые контрактным поставщиком услуг по упаковке. Также было решено проводить двойной цикл стерилизации, поскольку часто таковы требования валидации.

Все тесты упаковки в течение Фазы 1 были проведены контрактным поставщиком услуг по упаковке. Все тесты упаковки в течение Фазы 2 были выполнены независимой аккредитованной испытательной лабораторией.

Фаза исследований 1: определение окна запечатывания и оценка упаковочных швов

Целью Фазы 1 было определение окна запечатывания и оценка упаковочных швов пакетов. При оценке упаковочных швов оценивалась обрабатываемость, окно запечатывания и прочность швов. Данный анализ проводился до стерилизации выбранным контрактным поставщиком услуг по упаковке.

Определение окна запечатывания

Первым шагом Фазы 1 было определение окна запечатывания для завершающего четвертого шва, известного как запечатывающий шов, для всех семи комбинаций материалов для пакетов. Использовалась ротационная запечатывающая машина с определенной скоростью 10 м/мин и контактным давлением в 100 N. Температура данной машины может варьировать от 0 до 220 °C.

Окно запечатывания для завершающего шва («D») было определено следующим образом:

• Первоначальная оценка прочности шва (максимальная прочность шва при N/15 мм) трех предварительно сваренных швов (на основе 10 пакетов; 1 измерение на шов) из каждой комбинации материалов указало необходимую прочность шва запечатывания («D»). Средние показатели трех предварительно сваренных швов (A, B, C), так же как и средние данные только швов типа «шеврон» в («C»), были записаны.

Шов C

Все образцы

15,00 мм

Шов типа «шеврон»

Шов B

Шов A

Шов D​

• Завершающие швы запечатывались при разной температуре, в зависимости от свойств комбинированных материалов. Два замера прочности шва и визуальный осмотр проводились для установки температуры. Абсолютный минимум, необходимый для прочности шва, был установлен в пределах 1,5 N/15 мм (на основании DIN EN 868-5:2009).

• Окно процесса запаковки (диапазон температур в °C) было определено по завершающему шву («D») на основании прочности шва и визуального наблюдения. Критерии прочности шва должны соответствовать минимум 1,5 N/15 мм при принятии прочности изначально сваренного шва «C» за образец. При визуальном наблюдении учитывалось отсутствие уплотнений и разрывов на швах. Оптимизированные параметры процесса (номинальные параметры) были установлены в пределах окна запечатывания с возможным колебанием ±5 °C.

• Все образцы для дальнейшей оценки были обработаны с учетом заданных номинальных параметров процесса.

Оценка запечатанного шва.

Далее все образцы были оценены на обрабатываемость, прочность шва, целостность запечатывания, наличие визуальных повреждений и отслаиваемость. Все четыре шва пакета (A, B, C и D) были проверены.

Обрабатываемость была оценена контрактным поставщиком услуг по упаковке на основе его опыта.

Результат Фазы 1

Температурный диапазон окна запечатывания и оптимальные параметры процесса запечатывания завершающего шва («D») были успешно определены для всех семи комбинаций материалов. По итогам данного исследования было обнаружено, что большая часть пакетов из медицинского упаковочного материала имеет более широкое окно запечатывания (завершающий шов «D»), чем пакеты, сделанные из непокрытого Tyvek® и 60 г бумаги / 11 г лаковой сетки. См. Рис 4.

Однако окончательное окно запечатывания для пакетов из всех комбинаций материалов было определено при номинальной температуре сварки с допуском в ±5 °С в соответствии с общими правилами контрактного поставщика услуг по упаковке.

Контрактный поставщик услуг по упаковке оценил пакеты из непокрытого материала Tyvek® и еще из трех из пяти типов медицинской бумаги для упаковки на «Отлично» по критерию обрабатываемости. Еще два вида пакетов из медицинской бумаги для упаковки (113 г армированная бумага / 13 г полное покрытие и 80 г армированная бумага/ 3 г полное покрытие) были оценены на «Хорошо» с комментарием контрактного поставщика услуг по упаковке о визуальном несоответствии этих пакетов критериям качества.

Различия в отслаиваемости также наблюдались между различными пакетами из разных комбинаций материалов, но согласно комментариям контрактного поставщика услуг по упаковке, все отклонения находятся в пределах определенной нормы процедуры тестирования.

Все пакеты из всех комбинаций материалов соответствуют требованиям прочности запечатывания (минимум 1,5 N/15 мм). Образцами с наивысшей прочностью запечатывания признаны комбинации 100 г бумага / 10 г лаковая сетка, а также пакет из 80 г армированной бумаги / 3 г полного покрытия.

Важно отметить, что уровни прочности шва зависят от соответствующих производственных спецификаций пакета, упаковочных машин и типа покрытия/пленки.

Все образцы пакетов из семи комбинаций материалов прошли испытание на проникновение краски, подтверждающие целостность всех швов (A, B, C и D). Также все образцы прошли визуальную проверку.

Следующие этапы

С завершением Фазы 1 и подтверждением того, что пакеты из всех семи комбинаций материалов соответствуют указанным требованиям, Фаза 2 может быть начата. Для Фазы 2 пакеты были отправлены в независимую аккредитованную лабораторию, при этом в них уже находились системы для переливания крови, и каждый пакет был запечатан завершающим швом («D»), что было сделано контрактным поставщиком услуг по упаковке с соблюдением всех номинальных условий процесса.

Заполненные, запечатанные пакеты были затем упакованы в соответствующие упаковочные коробки и транспортные ящики, совместимые с соответствующим выбранным методом стерилизации, а затем отправлены контрактному подрядчику для стерилизации либо ОЭ, либо гамма- излучением. После чего пакеты были отправлены в независимую аккредитованную лабораторию для тестирования Фазы 2.

Кроме того, контрактным поставщиком услуг по упаковке были отправлены в независимую аккредитованную лабораторию незаполненные, не стерилизованные пакеты для эталонного тестирования.

Фаза исследований 2: итоговая оценка эффективности упаковки

В Фазе 2 исследуются характеристики упаковки пакетов с запечатанными в них системами для переливания крови. Все комбинации материалов Фазы 1 также тестируются в Фазе 2.

Был создан протокол исследования, определяющий тестовые параметры, необходимые для оценки пакетов. Обо всех результатах, не соответствующих протоколу, составлялся доклад.

До Фазы 2 пакеты были подвергнуты стерилизации либо ОЭ, либо гамма-излучением. Незаполненные, не стерилизованные пакеты также были исследованы для получения эталонных данных.

Тестирование упаковки проводилось в независимой аккредитованной лаборатории при следующих условиях: до и после стерилизации (оксидом этилена (ОЭ) и гамма-излучением); после ускоренного старения на 1, 3 и 5 лет; после воздействия условий окружающей среды и последующей транспортировки.

Как показано на Рис. 6, пакеты были проверены на целостность и прочность. Все образцы были визуально осмотрены и проверены на прочность и целостность швов методами введения красителя и утечки воздуха.

Тест транспортировки

Перед тестом транспортировки соответственно заполненные и простерилизованные пакеты находились в условия окружающей среды, определенных в ASTM D4332-01 в течение семи дней (на основе данных о перевозке по миру).

После того как пакеты были подвергнуты воздействию окружающей среды, был проведен тест транспортировки в соответствие с ASTM D4169-09 и международным стандартам тестирования.

Перевозка по миру с использованием различных средств транспорта была взята за основу при проведении данного теста и выборе его условий. Тест базируется на основе Гарантированного уровня качества I (высокая интенсивности испытаний и низкий уровень происшествий) согласно ASTM D4169-09 Циклу распространения 13 (DC-13).

Критерии приемлемости перед началом следующих тестов

Перед началом Фазы 2 необходимо принять следующие критерии приемлемости для пакетов.

• После хранения:

¡ Наружная коробка после предварительного хранения не должна иметь признаков порчи Клейкая лента должна быть на месте.

• После транспортировки:

¡ Некоторые незначительные повреждения боковых сторон и углов внешней упаковочной коробки допускается; однако транспортная коробка и запечатанная коробка завода-изготовителя должны быть нетронуты. Допускаются повреждения внешнего картона или картонных прокладок.

¡ Не допускается повреждение пакетов.

• Тестовые образцы пакетов после транспортировки:

¡ Все пакеты оцениваются визуально. Повреждения пакетов фиксируются в докладе.

¡ Если на поверхности упаковки были обнаружены складки, то пакеты необходимо проверить на утечку воздуха.

¡ Пакеты с потенциальными повреждениями швов должны быть проверены красителем.

¡ Прочие пакеты подвергаются визуальному осмотру и тестированию на прочность швов.

Ускоренное старение

Ускоренное старение проводится в соответствии с ASTM F1980-07 Стандартное руководство по ускоренному старению стерильных барьерных систем для медицинских инструментов. Старение основано на предположении, что химические реакции проходят в соответствии с уравнением скорости реакции Аррениуса. На основе моделирования кинетики материалов данное уравнение утверждает, что повышение или понижение температуры гомогенных процессов на 10 °C приводит к 2x или 1/2 x изменениям, в том числе в скорости химических реакций (Q10 = 2). Это относится и к сроку годности

Следующее тестирование упаковки было проведено по окончании периода, эквивалентного 1-, 3- и 5-летнему старению продукции.

Результат Фазы 2

Внешний осмотр (после всех сред: пре-стерилизации, пост-стерилизации [ОЭ, гамма-излучение]; после тестирования транспортировки [ОЭ, гамма-излучение] и после ускоренного старения на 1, 3 и 5 лет [ОЭ, гамма-излучение])

Из семи пакетов из комбинаций материалов, все пять пакетов из медицинской бумаги показали пожелтение в разной степени после гамма-стерилизации и после гамма-ускоренного старения (фотографии на Рис. 11). Это показывает, что гамма-излучение оказывает негативное влияние на внешний вид пакета, что, вероятно, связано с деградацией целлюлозы или других ингредиентов.

Ни один из пакетов, сделанный из непокрытого Tyvek® 1073B или непокрытого Tyvek® 2FS™, не показал изменений цвета.

Качество швов — визуальный осмотр, целостность и плотность (после всех сред: пре-стерилизации, пост-стерилизации [ОЭ, гамма-излучение]; после тестирования транспортировки [ОЭ, гамма-излучение] и после ускоренного старения на 1, 3 и 5 лет [ОЭ, гамма-излучение]).

Все протестированные пакеты из комбинации материалов прошли визуальную инспекцию швов после пре-стерилизации, пост-стерилизации [ОЭ, гамма-излучение]; после тестирования транспортировки[ОЭ, гамма-излучение] и после ускоренного старения на 1, 3 и 5 лет [ОЭ, гамма-излучение]).

Все протестированные пакеты из комбинации материалов также прошли тестирование с красителем швов после пре-стерилизации, пост-стерилизации [ОЭ, гамма-излучение]; после тестирования транспортировки [ОЭ, гамма-излучение] и после ускоренного старения на 1, 3 и 5 лет [ОЭ, гамма-излучение]).

Однако один пакет, составленный из следующей комбинации: 80 г армированная бумага / 3 г полное покрытие показал наличие каналов в шве после ускоренного пятилетнего старения с помощью гамма-излучения.

Также у некоторых бумажных пакетов оказались повреждены швы. В основном это наблюдалось у пакетов, сделанных из 113 г армированной бумага / 13 г полного покрытия после ОЭ и гамма-стерилизации.