顶空气相色谱法同时测定一次性医疗器械产品中的环氧乙烷和2-氯乙醇的残留量

北京市医疗器械检验所（101111） 林红赛 黄永富 岳卫华

1 引言

环氧乙烷是经环氧乙烷灭菌的医疗器械产品的主要残留物，2-氯乙醇为环氧乙烷灭菌过程中衍生的有机物质。目前，国内医疗器械产品注册检验过程中，除部分产品有明确的行业标准要求外（如人工晶体），2-氯乙醇还是非强制性检测项目；而在CE认证中，一般要求提供2-氯乙醇的测试报告。事实上已有越来越多的资料表明2-氯乙醇的毒性不亚于环氧乙烷，故进行2-氯乙醇的检测十分必要。

GB/T 16886.7-2001[1]给出了经环氧乙烷灭菌的医疗器械单位产品上环氧乙烷灭菌残留物（包括环氧乙烷和2-氯乙醇）的允许限量，已有不少文献报道了单独检测环氧乙烷或2-氯乙醇的方法[2][3][4][5][6]，但同时测定这两种残留物的方法尚无文献报道。本文将探讨环氧乙烷灭菌残留物即环氧乙烷和2-氯乙醇同时测定的气相色谱方法，并以一次性使用动脉止血压迫器为例，测试了其环氧乙烷灭菌残留物的含量，并进行了相关方法学的考察。

2 材料和方法

附图 Headspace-gas chromatography of standard solution

Agilent 7890A气相色谱仪，配氢火焰离子化检测器（安捷伦科技有限公司）；7697顶空进样器（安捷伦科技有限公司）；电子天平（梅特勒-托利多公司）；涡旋振荡器（IKA公司）；环氧乙烷标准品，纯度100%，购自中国食品药品检定研究院，2-氯乙醇，色谱级，纯度≥99%，默克公司生产；实验用水为去离子水。

2.1 实验条件 DB-624色谱柱（30m×250μm×1.4μm），柱温：100℃保持6min，进样口温度：200℃，检测器温度：250℃；氮气：25mL/min，氢气：30mL/min，空气：400mL/min；分流比：20∶1；柱流速：1mL/min。顶空平衡温度：80℃，平衡时间：30min。

2.2 标准储备液的制备 取外部干燥的100mL容量瓶，加入约60mL蒸馏水，加瓶塞，称重，精确到0.2mg。用预冷的0.2mL注射器移入约0.2mL环氧乙烷，不加瓶塞，轻轻摇匀，盖好瓶盖，称重，前后两次称重之差即为溶液中所含环氧乙烷的质量，加水至刻度配制成浓度为1809μg/mL作为储备液。同法，配制浓度为1208μg/mL的2-氯乙醇储备液。使用时根据需要再用去离子水稀释成标准工作液。

2.3 样品的制备 称取一次性使用动脉止血压迫器1.0g，剪碎，置于顶空瓶中，加入1mL去离子水，密封。

3 结果

3.1 色谱柱的选择及系统适应性试验 为了能在同一色谱条件下用同一色谱柱一次将环氧乙烷和2氯乙醇进行分离，先后考察了极性的Wax色谱柱（25m×250μm×0.2μm）和中等极性的DB-624色谱柱（30m×250μm×1.4μm）的分离效果，实验发现环氧乙烷与溶剂中的某杂质在Wax毛细管柱上不能完全分开，而中等极性的DB-624色谱柱能实现很好的分离，各峰之间的分离度均大于1.5。

取环氧乙烷和2-氯乙醇的储备液配制成标准工作混合溶液一份，按2.1项下的色谱条件进样测定，记录色谱图，结果表明两组分分离度良好，环氧乙烷保留时间为2.3min，理论塔板数大于18000，2-氯乙醇保留时间为4.4min，理论塔板数大于40000，色谱图见附图。

附表1 Linear relationship of two sterilization residuals

附表2 Results of recovery test

3.2 线性范围 取环氧乙烷和2-氯乙醇的储备液配制成标准工作混合溶液，其中环氧乙烷的标准工作液浓度依次为1.35675μg/mL、2.7135μg/mL、5.427μg/mL、10.854μg/mL、21.708μg/mL，2-氯乙醇标准工作液浓度依次为3.775μg/mL、7.55μg/mL、15.1μg/mL、30.2μg/mL、60.4μg/mL。

取标准工作混合溶液按2.1项下色谱条件进样，各组分线性回归方程和相关系数见附表1。

3.3 精密度实验 取同一浓度标准溶液6份，于6个顶空瓶中各加入标准溶液1mL，密封，摇匀，按2.1项下的色谱条件进样，测定环氧乙烷和2-氯乙醇的色谱峰面积，RSD分别为4.7%和2.7%（n=6）。

3.4 加样回收率实验 精密称取已知环氧乙烷和2-氯乙醇残留量的样品1.0g，置于顶空瓶中，共6份，分别精密加入混合标准溶液（环氧乙烷浓度5.427μg/mL，2-氯乙醇浓度15.1μg/mL）1mL，密封，摇匀，按2.1项下色谱条件测定，按外标法计算，环氧乙烷和2-氯乙醇的平均回收率分别为96.2%和93.7%（n=6）。

3.5 样品测定 取样品，按2.3项下制备样品，按2.1项下的色谱条件测定，按外标法计算样品中环氧乙烷和2-氯乙醇的残留量，结果显示样品中环氧乙烷为未检出，2-氯乙醇含量为21.54μg/g。

4 讨论

4.1 方法的建立 本文建立了一次性医疗器械灭菌残留物的顶空气相色谱检测方法，该方法兼有样品处理和分析的功能，由于只取顶空瓶中气体部分进样，避免了样品溶液中复杂基质对色谱柱的干扰；所建方法在同一色谱柱，同一色谱条件下对两种灭菌残留溶剂有很好的分离，达到了快速检测的目的，可以作为一次性医疗器械灭菌残留物的质量控制方法。

4.2 方法的选择 2-氯乙醇是一种含卤素的电负性较强的化合物，电子捕获检测器对其有更高的灵敏度。本文为同时检测环氧乙烷和2-氯乙醇，选择了对二者均有响应的FID检测器。

对于2-氯乙醇，FID的灵敏度低于ECD[3]，所以对灵敏度要求更高的测试可以选择电子捕获检测器。过程检验或快速检测选用FID检测器，可实现环氧乙烷和2-氯乙醇的残留量同时的快速检测，有效地提高了检验效率。

4.3 样品的检测 一次性使用动脉止血压迫器的测试结果说明样品中环氧乙烷含量很低，而2-氯乙醇含量为0.22mg/套。国际标准ISO 10993-7:2008[7]中对于短期接触医疗器械的环氧乙烷和2-氯乙醇限量值分别定为4mg/套和9mg/套，样品的测试结果符合该标准要求。但测试结果同时说明在样品已基本检测不出环氧乙烷残留的情况下，2-氯乙醇仍有一定的残留量，原因可能是环氧乙烷沸点低（13.2℃，99.5kPa），常温常压下即为气态，极易挥发，2-氯乙醇沸点高（95℃～98℃，97.8kPa），较环氧乙烷难挥发，故样品中吸附的2-氯乙醇比环氧乙烷难解析。本文的研究结果说明，经环氧乙烷灭菌的产品其环氧乙烷可能解析完全，但产品仍有残留一定量的2-氯乙醇的可能，故对于经环氧乙烷灭菌的产品除进行环氧乙烷测试外还要格外关注2-氯乙醇残留的可能，以保证环氧乙烷灭菌产物的有害残留物质水平得以控制，产品的安全得以保证。