ISO 10993-15:2000标准概述

人体环境通常含有钠、钾、钙和镁的阳离子以及氯化物、碳酸氢盐、磷酸盐和有机酸的阴离子，浓度一般在2×10-3-150×10-3mol之间。同时还存在一系列有机大分子，如蛋白质、酶和脂蛋白。在这样的生物环境中，金属材料可能会发生降解，而且不同的降解产物可能以不同的方式与生物系统相互作用。因此，降解产物的鉴定和定量对于评估医疗器械生物学性能非常重要。本标准适用于在体外加速降解测试中，评估金属或合金医疗器械由于化学改变产生的降解产物，并为测试设计提出了基本要求。

降解测试方法

1. 总原则

为了鉴定和定量医疗器械中金属和合金的降解产物，本标准描述了两个过程：第一个过程是动电位测试和恒电位测试结合，用于研究材料的一般电化学行为，同时确定电位/电流密度曲线上的某些特定点（如击穿点Ep）；第二个过程是浸入测试，用于化学降解测试材料，并产生待分析的降解产物。

2. 先决条件

电化学降解速率对于测试条件、仪器、样本条件和制备中的细小变动都非常敏感。因此，电化学降解试验应该由经验丰富的实验人员，在配备适当的实验室中进行，包括维护和校准测试设备，以及验证设备方法和操作条件。

测试和样本制备

1.  测试溶液（电解质）

选择的测试溶液（电解质）应和医疗器械的预期用途相匹配，其中用到的所有化学物质都必须是分析级别，且溶解于2级水中。通常，首选的电解质溶液是等渗的0.9%生理盐水，其它选择包括人造唾液或人造血浆（本标准的附录C列举了具体配方，见下图）。

2. 测试样本制备

首先，测试样本必须来源于最终产品或其组分，且至少为两份（考虑到两种测试方法），同时样本制备要符合ISO 10993-12标准要求，这是首要前提。其次，材料组成、加工和表面处理都会对降解速率产生影响，所以测试样本的形状和表面积都至关重要。

具体来说，测试样本如果以最终产品为参照，那么可选择圆形、矩形截面条或扁平试样、或单个自由表面用于测试；如果以产品组分为参照，则对形状没有要求，但要在可控条件下测试。暴露在电解质中的样本表面积，精度要优于10％，以保证准确性且可重复测量降解速率。特别要注意的是，样本的表面状态要和终产品完全一致，并记录在报告中。

电化学测试

1. 仪器和装置

在电化学测试中，用到的仪器和装置主要包括：测试皿、恒电位扫描仪、电位测量仪、电流测量仪、工作电极、反电极、参比电极和pH计。标准附录B给出了电解槽的示意图，如下。

2. 样本制备和测试条件

将测试样本安装在防水电极支架中，让样本表面仅与电解质接触。注意避免由于在安装件和样品之间形成缝隙而产生腐蚀条件。在测试之前，用乙醇超声清洗样品10-15分钟，并用2级水冲洗后转移至测试池中，然后用电解质溶液填满测试池。

如果电化学行为在10℃-50℃范围内对温度敏感，则将电解质电池保持在(37±1)℃环境下。在开始测试前，用约100cm3/min的速率通入无氧氮气或氩气不少于30分钟，来降低电解质中的氧气浓度。同时，通过鼓泡气体或机械搅拌，避免电解质溶液产生浓度梯度。如果使用气体搅拌，注意不要让气泡粘附在测试样本表面。另外，因为磁力搅拌器会干扰电化学测试皿，所以要评估其对测试的影响。

3. 动电位测量

在浸入工作电极后，测量开路电位不少于2小时。扫描速率应为1.0mV/s，但在扫描速率影响不大的测试中，可提高到10mV/s。记录电位/电流密度曲线，至最大值为2000mV或最大电流密度为1.0mA.cm-2。为确保一致性，反转扫描至开路电位，然后重复测试回到2000mV或1.0mA.cm-2。如果曲线不可再现，则继续循环5-10次。记录对数电流密度/电位曲线和击穿电位(Ep)，

4. 恒电位测量

在测试时间内，将新测试样品保持在恒定电极电位，并记录电流密度/时间曲线。 用于确定降解产物的电位应为击穿电位(Ep)+50mV。根据所研究的材料，极化持续时间应为1小时或5小时。测量并记录电解液的体积。

浸入测试

浸入测试用到的装置主要是测试皿和pH计。在测试过程中，测试样品应放在单独的玻璃容器中，选择合适的尺寸使电解质体积/样品表面积比应小于1ml/cm2，且完全覆盖样品，样品不能接触玻璃表面。样品制备过程中，应尽量避免生物污染。在测试开始时，测量含有测试样品的电解质的pH值，然后密闭测试皿以防止蒸发，并在(37±1)℃下保持(7±1)天。最后取出样品并测量残留电解质的pH值。

测试分析和测试报告

在低功率显微镜（>50X）下观察测试样品，记录样品表面的变化。使用足够灵敏度（至少为1x106）的分析方法，例如原子吸收、ICP或质谱法对电解质进行定性和定量分析，记录并报告在量化限度以上检测到的成分。如果存在可能有生物危害的成分，但未进行量化，则需要进行其他分析。此外，在分析中应考虑反电极上的沉积物。

最终，一份完整的测试报告应该至少包括以下内容：1）测试样品的完整识别，包括化学成分；2）样品暴露表面积与电解质体积比；3）电解质组成和pH，用于电化学测试的天然或参比电极的描述；4）用于浸入试验的电解质组成、初始和最终pH；5）电解质温度；6）电流密度与电位曲线；7）开路电位；8）击穿电位Ep和击穿电位下的电流密度；9）扫描率；10）电流密度与时间曲线，总测试时间；11）曲线描述；12）样品表面或电解质的变化描述；13）电解质中降解元素的分析结果，包括降解速率，以ug/cm^2/h（静电试验）或mg/cm^2/7天（浸入试验）进行记录报告；14）电解质的化学分析方法；15）参比电极类型；16）测试时间、人员姓名和签名；17）保密协议18）原始数据保存；19）数据偏移说明。