光化学术中手套的生物考评探索

作者：谭帅霞 王进 单位：株洲时代新材料科技股份有限公司

1实验

1．1原材料和化学试剂天然浓缩乳胶（高氨，60％干胶含量）直接购买；光引发剂（PI）由BASF提供；丙酮、乙腈和二氯甲烷，分析级，购于SigmaAldrich；其他试剂购于SigmaAldrich，未经进一步纯化直接使用。高效液相－质谱分析仪用水和乙腈，梯度淋洗级，购于AcrosOrganics（赫尔，比利时）。液质联用仪用其他试剂购于SigmaAldrich，未经纯化直接应用。1．2预硫化天然乳胶的紫外光辐照预硫化首先用去离子水对光引发剂和硫醇进行乳化，然后在一个蓄存容器中加入40kg高氨天然橡胶乳胶（40％干胶含量）及一定量光引发剂和三硫醇（胶料质量的1％）作为交联剂，室温下磁力搅拌2h进行乳化。紫外光辐照预硫化在一个特制的降膜反应器中进行（如图1示）。该中试规模装置由一个反应器管构成，紫外灯垂直照射，一个偏心螺杆泵将乳胶连续不断从储存箱输运到降膜反应器的顶端随之由于重力作用，0．2～0．5mm厚乳胶薄膜连续不断流延制得。乳胶薄膜的辐射和预硫化分别在240nm和460nm光照循环中完成。1．3紫外光辐照预硫化手术手套的制备将0．5％酚类抗氧化剂加入预硫化乳胶中，通过中试规模用特制的浸胶机从预硫化乳胶制得医用手套。具体实施步骤如下：（1）陶瓷手套模型用酸碱溶液清洗、中和及烘干后，将手型模型浸入到包含氯化钙（凝结剂）、碳酸钙（脱模剂）和阳离子表面活性剂的凝结剂溶液中，然后将手型模具烘干，浸入预硫化乳胶基体中，在凝结剂作用下形成大约0．2～0．3mm厚乳胶手套。（2）将手套模型连同形成的乳胶手套浸入热水中（过滤）以去除反应过程中的化学残留物，降低成品的蛋白质水平，然后浸入玉米淀粉粉末浆中以避免手套粘在一起，并帮助手套自动脱模。（3）脱模的医用手套，包装后，用钴60辐照消毒（25kGy标称剂量）。1．4生物测试1．4．1家兔的急性皮肤刺激研究急性皮肤刺激研究旨在通过紫外预硫化手套与家兔皮肤紧密接触，检测手套可能存在的急性皮肤刺激和腐蚀性。试验依据ISO10993－10（医用设备的生物学评定：第10部分刺激和迟延型超敏反应的试验，2002），在奥地利技术研究所开展（AITSeibersdorf）。1．4．2皮肤过敏性研究皮肤过敏性研究通过九剂量局部封闭敷贴法（皮肤致敏性测试Buehler法）依据ISO10993－10（医用设备的生物学评定：第10部分刺激和迟延型超敏反应的试验，2002）进行。1．4．3毒理性研究通过细胞的毒理性评估紫外光预硫化手套的体外相容性。毒理性测试（盐湖城，UT）依据ISO10993－5（医疗器械的生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验，1999）在Nelson实验室（盐湖城，美国犹他州）开展。1．5化学测试1．5．1索氏抽提处理为确定三巯基和光引发剂残余量，应用索氏抽提法抽提紫外光交联手术手套以分析其抽提液。本研究中，1％光引发剂和1％三巯基预硫化的手术手套用于分析；同时，一个不包含任何交联剂或其他橡胶添加剂的非交联乳胶手套样品采用相同索氏抽提处理，用于参比评估总硫含量和巯基残余量。每个样品称重后用剪刀裁成大约1×1cm见方小块，将大约15g样品置于索氏抽提器中，用200ml丙酮抽提液（色谱级）在惰性条件下抽提24h。然后，抽提液用PTFE微滤膜（0．45μm微孔）过滤，旋转蒸发仪（40℃，450mbar）浓缩，在40℃条件下真空干燥至恒重后称量，在8℃下保存以备后续分析。1．5．2液质联用测定光引发剂含量热电高效多级离子阱液质联用仪、色谱检测仪器带真空脱气机、四元泵、自动进样器（20μL样品定量环）和紫外可见二极管阵列检测器（所有配件来于热电原产，波士顿，美国），质谱检测仪是热电高效多级离子阱串联质谱离子阱质谱仪，带ESI电喷雾离子源。分离柱是HypersilGOLDC18热电原装色谱柱（长150mm，内径2．1mm，粒径3μm）。液质联用系统进样量10μL。淋洗液为水和乙腈的梯度液。用50％乙腈（二苯基氧化膦光引发剂的洗脱液）的等度洗脱11min后，浓度在1min内升为100％浓度乙腈，并保持100％浓度13min，以确保索氏抽提液完全洗脱。柱温：30℃，流速：200μL／min。电喷雾检测器采用正模式。200μL／min的总离子流未经分流，直接导入质谱界面。氮气应用作为雾化气和干燥器。电喷雾电压：6500V，毛细电压：5V，毛细温度：200℃，管镜阀值：40V。所有分析物溶解在乙腈溶液10mg／100mL（梯度淋洗级）原液中，保存在室温避光环境下，注射前用0．2μmPTFE滤头过滤使用。紫外可见检测器通过改变光引发剂注入量（0．1～1．0μg）进行校准。注入量与相应峰面积满足严格的线性关系，其回归系数r2＝0．99975。索氏抽提液中光引发剂的识别通过其质荷比m／z＝317处信号确定。1．5．3元素分析仪测定三巯基含量手术手套抽提液中全硫含量用C／H／N／S元素分析仪EA1108碳氢氮硫氧元素分析仪（CarloErba仪器）检测。2～3mg样品中硫限量约为0．05％，不确定度小于0．02％。测试在维也纳大学的微分析实验室开展。

2结果和讨论

2．1生物测试在皮肤刺激性研究中，没有出现动物全身中毒和动物死亡。皮肤检测试验表明，所有经测试材料，阴性对照的控制处理区域在测试前和每一个检测时段的皮肤检测均正常。没有红斑、焦痂或水肿出现，计算得出主要刺激指数是0．0，从而，紫外光交联手套评定为无刺激级。皮肤过敏性研究由九剂量局部封闭敷贴试验（皮肤致敏性测试Buehler法）的潜在致敏等级确定。所有动物阴性对照群和测试材料群的测试材料处理区域表现正常。没有受试动物受到刺激或致敏。皮肤致敏性测试表明，在当前测试条件下，紫外预硫化手术手套为无刺激性和无致敏性。紫外预硫化乳胶的毒理性研究，仅仅对紫外预交联医用手套的稀释提取液进行了湿毒理性反应观察。对照样品和医用手套提取液结果见表1。阳性对照和阴性对照结果反映了细胞的敏感度。显微镜观察结果显示，仅在预交联手套抽提液的1∶2稀释液中，偶尔有几个细胞被溶解，说明紫外预交联手套仅有微弱毒性。而在1∶4及更稀释液中，细胞形貌表现正常，并可以在组织培养板重新附着、生长。生长的细胞甚至无法与阴性对照样品中未处理的细胞区分。2．2化学测试残余三巯基含量（包含自由和氧化巯基基团）用元素分析仪定量检测。由于天然乳胶中蛋白质本身已含有硫醇基团和其他含硫基团，一个不含有橡胶助剂的非交联乳胶手套的抽提液用于进行参比试验。交联乳胶手套中总硫含量和硫醇含量即为非交联参照抽提液中硫含量和硫醇含量减去交联乳胶分析物的浓度。非交联手套（包含非交联化学物）和紫外预交联手套抽提液三巯基含量如表2所示。元素分析仪检测结果表明，紫外交联医用手套中的残余三巯基含量不超过120ug／g。手套抽提液中的光引发剂含量用高效液相色谱－质谱联用仪定量分析。大约60ug／g光引发剂从紫外光预交交联乳胶手套中抽提出来。为了进一步得到光引发剂的裂解产物，相关研究工作仍在继续。由于光引发剂和硫醇－烯交联剂在丙酮中的高溶解性，索氏抽提获得的化学物含量可能需要考虑与皮肤接触的生物有效量。当前的索氏抽提分析并不能全面反映化学残余量的生物有效量，但也证明了乳胶手套的预交联为自由基交联，而非共价交联。

3结论

天然乳胶应用光化学预硫化旨在制备医用手套，尤其是手术手套时，不应用常规硫化处理剂，如活性剂、促进剂，从而避免由促进剂，如二硫代氨基甲酸盐、秋兰姆类或巯类添加剂等引起的过敏接触性皮炎。依据化学残余物的抽提液分析，光交联硫化手套的总残余量（180μg／g）远低于普通硫黄预硫化天然乳胶的总促进剂量。为评估生物相容性，依据ISO标准，对紫外光硫化医用手套进行了刺激研究和皮肤敏感型测试。动物研究显示没有出现皮肤红肿或水肿现象，评定紫外光预交联手套无刺激性。良好的皮肤相容性用九剂量Buehler试验得到了进一步证实，依据2001／59／EC指令，试验结果评定医用手套非“R43与皮肤接触可能致敏”级。而毒理性测试显示紫外预交联天然乳胶医用手套表现为低潜在毒性。尽管紫外光固化手术手套无法从体外细胞方面评估其相容性，但是其低潜在毒理性和良好皮肤相容性和低化学残余物证实了，相比于传统硫黄硫化橡胶医用设备，紫外预硫化交联具有更大的优势。