体外循环管路中新型增塑剂的常规物性比较及分析

党玺芸 黄敏菊 汤智 程娟 国家食品药品监督管理总局广州医疗器械质量监督检验中心 （广东 广州 510663）

体外循环管路中新型增塑剂的常规物性比较及分析

党玺芸 黄敏菊 汤智 程娟 国家食品药品监督管理总局广州医疗器械质量监督检验中心 （广东 广州 510663）

选用了三种增塑剂邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯（DEHP）、环己烷-1，2-二甲酸二异壬基酯（DINCH）、乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC）改性的医用PVC原料，测试其热稳定性、拉伸强度、断裂伸长率、硬度；并基于其对应的医用产品-体外循环管路，比较其外观、断裂力、耐温、耐压、疲劳测试的差别，确认从材料角度新型增塑剂替代的可行性。

一次性使用体外循环管路 增塑剂 力学性能 热稳定性

在PVC一次性体外循环管路中，添加增塑剂能够改善材料的加工性能，调节材料的力学性能，提高产品的柔软度和透明性。最常用的增塑剂是DEHP。但越来越多的研究证明，DEHP并不安全，甚至会对人体造成一定程度的危害[1]。体外循环管路作为常用的医疗器械Ⅲ类产品，其功能和性能要求越来越高，使得新型替代增塑剂成为必然。本文考察的是体外循环管路产品中添加的两类新型增塑剂：乙酰柠檬酸三丁酯和环己烷-1,2-二甲酸二异壬基酯，与DEHP增塑的产品进行常规性能比较，为替代可能性提供依据。

1.实验

1.1 主要原料

DINCH、ATBC、DEHP，医用级原料，深圳B医用材料有限公司；

PVC体外循环管路，成人型（含DEHP）/成人型（含ATBC）/成人型（含DINCH），宁波A医疗器械有限公司。

1.2 设备及仪器

电子分析天平，BS210，北京赛多利斯有限公司；高温老化箱：WA，上海蓝豹仪器有限公司；磁力加热搅拌器，D-10S，精度0.5˚C，巩义市予华仪器有限公司；硬度计，LA-D，上海钜晶仪表有限公司；英斯特朗材料试验机，T3365，英斯特朗公司。照明放大镜，T130，上海光学仪器有限公司；拉力试验机，LTS，上海衡怡仪器有限公司；正负压测试装置，MD1，济南兰光设备有限公司；滚压式血泵，暨华血液透析装置有限公司。

刚果红试纸；外径17mm/长度≥150mm试管；玻璃管：长100 mm，内径2mm～3mm；橡胶塞：中心钻一个能插人玻璃管的孔；10 L甲基硅油；秒表。

1.3 性能测试

分别对DEHP和DINCH、ATBC增塑的医用原料和体外循环管路成品进行以下试验，见表1，表2。

表1. 原料测试项目及制样试验项目 检测依据 形式刚果红法热稳定时间 GBT2917.1-2002 粒料，片材均可，后续处理拉伸性能 GB/T1040.1-2006 片材，厚度：2.0mm硬度 GB/T2411-2008 片材，厚度：＞5mm

表2. 成品测试项目及方法试验项目具体描述外观 目测：塑化均匀性，无扭结，呈透明或半透明断裂力 20mm标距，100mm/min应变速率，记录最小断裂力耐压性 将管路充满水，分别施加60、100、150、200、250kPa的正压和60、93. 3 kPa的负压，观察是否漏液常规条件：A：0˚C，3分钟 →40˚C，3小时严苛条件：B：-10˚C，3分钟 → 50˚C，3小时极端条件：C：-15˚C，1小时 → 60˚C，5小时上述环境取出恢复至室温，施加100kPa正压，观察裂纹、变形、断裂使用寿命 以蒸馏水为介质，在透析机或血泵上分别以100、200、500mL/min的流速运转72小时，观察是否破裂、漏液耐温性

表3. 添加三种增塑剂PVC原料的性能结果增塑剂 DEHP DINCH ATBC拉伸强度(MPa) 19.2 21.1 19.7断裂伸长率(%) 325 330.7 303.6邵氏硬度(HA) 76.7 86 73.6热稳定时间(min) 88 72.3 76.3

表4. 三种增塑剂增塑的体外循环管路成品性能序号 DEHP ATBC DINCH 1透明，无扭结、无生产失效 半透明，无扭结、无生产失效 半透明，无扭结、无生产失效2～240.8N 发生断裂 ～204.4N 发生断裂 ～168.2N 发生断裂3正压60～200 kPa无漏液负压60～93.3 kPa无扁瘪正压60～150 kPa无漏液负压60～93.3 kPa无扁瘪正压60～250 kPa无漏液负压60～93.3 kPa无扁瘪A：无变形B：无变形C：破裂，扭曲5 4 A：无变形B：无变形C：无变形A：无变形B：无变形C：出现细微裂口均无变形，能正常使用 500mL/min后出现略微扁瘪 500mL/min后出现略微扁瘪

2.结果及分析

2.1 原料试验

三种增塑剂PVC原料的测试结果见表3。增塑剂种类对PVC拉伸强度及断裂伸长率影响不是很大，三种增塑剂差异小（拉伸强度最大相差9.89%，断裂伸长率最大相差27.1%），对PVC的增塑效果相差不大。不过，增塑剂对硬度影响较大，DINCH比DEHP、ATBC所制备的PVC片材邵氏硬度高出将近10度左右。

DINCH增塑的PVC其拉伸强度和断裂伸长率均优于DEHP，特别适用于一些需要硬度较高的场合，比如止液型输液器的滴斗、人工心肺机体外循环主管道。ATBC的柔韧性和DEHP较相近，适用于硬度要求低、拉伸强度较高的场合，比如体外循环管路的补液管路、输液器的主管道。

三种增塑剂的热稳定性时间存在一定的差异。DEHP的增塑PVC热稳定时间88分钟，而DINCH和ATBC增塑的PVC热稳定时间略低，也能达到平均70分钟以上。其中，ATBC增塑的医用PVC相比DEHP的热稳定性时间降低了12%。DINCH增塑的PVC其热稳定性最低，热稳定性时间降低了17%。三种增塑剂都是可以接受的。在后期的加工成型、高温灭菌以及射线灭菌过程中基本不会经历大于150分钟、180˚C的热过程，因此可以认为增塑剂品种对一次性PVC医用制品热稳定性的影响不大。

2.2 成品试验

三种增塑剂增塑PVC体外循环管路成品测试结果见表4。

三种增塑剂的PVC成品管路在一般使用条件下差异性很小，均能满足要求。但在某些特殊极端测试条件下，DEHP管路的透明度、拉伸性能、耐温性、抗疲劳均优于另外两个增塑剂；DINCH管路的耐压性优于其他，拉伸强度和抗疲劳性能略低。

3.结论

DINCH、ATBC这两种无毒环保增塑剂所制备的PVC均能达到医用PVC材料物理性能要求，可针对不同的使用环境，生产吹塑薄膜袋类、导管类等产品，实现在一次性输液器、一次性体外循环管路等产品中对DEHP的替代[2]。

[1] US Food and Drug Administration.Safety assessment of Di (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) released from PVC medical devices[R].Washington,D.C.:Center for Devices and Radiological Health,2001.

[2] 刘彦坤,王小萍,罗远芳,等.聚氯乙烯环保型增塑剂的研究进展[J].化工进展,2008,27(1):74-77.

The Performance Comparison and Analysis of the New Plasticizer on Extracorporeal Blood Circuits

DANG Xi-yun HUANG Min-ju TANG Zhi CHENG Juan Guangdong Medical Device Quality Surveillance and Test Institute (Guangdong Guangzhou 510663)

The heat stability, tensile strength, elongation at break and hardness of DEHP, acetyl tributyl citrate (ATBC) and di-isononyl cyclohexane-1,2-dicarboxylate (DINCH) were tested based on GB15593-1995 standard. The differences of their appearance, fracture strength, heat resistance, pressure proof, and fatigue properties were obtained after the practical tests to confrm the alternating possibilities for perspective of materials.

disposable PVC extracorporeal blood circuit, plasticizer, mechanical property, heat stability

1006-6586(2017)14-0011-03

TQ414

A

2017-06-16