化學部分(2012)(學生)培訓班

化學性能測定的基礎知識

授課教師::劉芬菊

一、基本概念二、化學檢測的目的和意義三、化學檢測方法一、化學性能的基本概念

（一）概述根據(jù)醫(yī)療器械中華人民共和國GB/T14233.1-2008醫(yī)用輸液、輸血、注射器具檢驗方法第1部分：化學分析方法（二）來源：

高分子合成材料的生產(chǎn)工藝，通常分為制造基本原料:單體、合成、聚合以及加工成型4個階段。由于不同的工藝路線、化學原料和接觸方式，會出現(xiàn)不同的衛(wèi)生學問題。1.PVC塑料早在50年代，就采用了軟體PVC制造輸液（血）醫(yī)療產(chǎn)品。PVC屬多組合塑料，它由氯乙烯單體聚合而成。和其他塑料一樣，在原料PVC的生產(chǎn)中，聚合物中有游離的氯乙烯單體存在。從2003年到2009年，我國的醫(yī)療器械市場增長近50%,醫(yī)用塑料也隨之增長。由于這一趨勢不斷上升，形成醫(yī)用產(chǎn)品巨大的潛在市場。

隨著人們的健康意識不斷增強，醫(yī)療保險制度的逐步完善，對醫(yī)用產(chǎn)品要求會更高。為了達到使用要求，對原材料進行必要的改性和改進成型加工工藝是很有必要的。本部分內容主要介紹醫(yī)療器械的化學性能基礎知識和實驗方法，希望在化學指標實驗過程中引起我們的重視。

2.聚氯乙烯(PVC)

PVC有良好的耐化學藥品性、力學性能和電性能，但其耐光和熱穩(wěn)定性差。通過加工改性的PVC塑料，可廣泛用來制作貯血袋、輸血袋，以及血液導管、人工腹膜、人工尿道、袋式人工肺、心導管及人工心臟等制品。

在PVC加工過程中加入的穩(wěn)定劑鉛鹽對血有毒性，會引起嚴重貧血；鎘鹽亦存在毒性作用。（1）鉛、鎘主要通過呼吸道和消化道進入人體并產(chǎn)生危害。（2）鉛、鎘對人體的影響是全身性的、多系統(tǒng)的,也就是說長期接觸低濃度的鉛、鎘亦會導致免疫、生殖、神經(jīng)等系統(tǒng)的損害,鉛、鎘的毒性及其危害雖已引起醫(yī)學界的高度重視。3.低密度聚乙烯(LDPE)

LDPE（實際上是有乙烯與少量高級烯烴在催化下于高壓或低壓下聚合而成的聚合物，是聚乙烯的第三大類品種），其結晶度約為65%,軟化點為115℃，主要適用于注塑、擠塑及吹塑；用于和其它塑料共混改性及醫(yī)用包裝袋、靜脈輸液容器等。4.高密度聚乙烯(HDPE)

定義：高密度聚乙烯（HighDensityPolyethylene，簡稱為“HDPE”），是一種結晶度高、非極性的熱塑性樹脂。原態(tài)HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀。HDPE具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學品的特性。例如腐蝕性氧化劑（濃硝酸），芳香烴（二甲苯）和鹵化烴（四氯化碳）。該聚合物不吸濕并具有良好的防水蒸汽性，可用于包裝用途。HDPE具有很好的電性能，特別是絕緣介電強度高，很適用于電線電纜。比如中到高分子量等級具有極好的抗沖擊性，在常溫甚至在-40F低溫度下仍然發(fā)揮良好的性能。HDPE最高使用溫度為100℃，可以煮沸消毒，質堅韌，機械強度比低密度聚乙烯(LDPE)高。主要用于制作人工肺、人工氣管、人工喉、人工腎、人工尿道、人工骨、矯形外科修補材料及一次性醫(yī)療用品。（三）發(fā)展趨勢預測

在加工技術方面應著重解決以下問題：

1)通過選擇合適的原材料、加工助劑、加工條件，使材料具有良好的加工性、穩(wěn)定性、安全性，達到醫(yī)用要求。

2)通過表面改性，提高材料與人體的組織相容性。

3)通過改性，提高材料的消毒性能，使材料可進行輻射消毒。

4)特殊用途的聚烯烴共聚物的研究應用。

5)高精度、高自動化成型加工設備的研制開發(fā)。

二、化學檢測的目的和意義

（一）檢測目的：為了保障醫(yī)療器械在臨床使用的安全、有效。應用化學的方法檢測及評價與人體接觸的醫(yī)療器械的性能，保證材料滿足其生物性能外，同時嚴格評價其化學性能。（二）意義：

1.醫(yī)療器械的定義：醫(yī)療器械是指單獨或者組合使用于人體的儀器、設備、器具、材料或者其他物品，包括所需要的醫(yī)療軟件.其醫(yī)療器械用于人體體表及體內的作用不是直接用藥理學、免疫學或者代謝的手段獲得，但是可能包括這些手段參與并起一定的輔助作用。原因：醫(yī)療安全是醫(yī)療質量的前提和最基本的要求，沒有醫(yī)療安全，就談不上醫(yī)療質量；而醫(yī)療質量是保障醫(yī)療安全的基礎，沒有優(yōu)質良好的醫(yī)療質量就無從談起醫(yī)療安全，因而醫(yī)療質量與醫(yī)療安全是相輔相成的。傳統(tǒng)的醫(yī)療質量是指醫(yī)療服務的及時性、安全性和有效性，是通過臨床技術科室和醫(yī)務人員遵循醫(yī)療管理規(guī)章制度、執(zhí)行操作規(guī)程和技術規(guī)范、實施有效評價和控制所達到的醫(yī)療技術效果。

如果不注意醫(yī)療器械的安全性，就談不上醫(yī)療安全，很可能對病人造成直接的、無法挽回的后果，甚至危及病人生命。因此，對醫(yī)療安全的認識要高于對一般醫(yī)療質量的認識，必須從新的高度、新的角度認識醫(yī)療安全問題。舉例：醫(yī)療器械中的微粒檢測已非常廣泛應用，特別從90年代應用于大輸液中不溶性微粒的檢測，后來在注射器、輸液器、輸血袋已經(jīng)等一次性使用的醫(yī)療器械中使用；因為醫(yī)療器械中的微粒多為不溶性物質，不溶于水，不參與體內的代謝過程，一旦進入人體可終身殘留。

除此之外；如果將不溶性的微粒通過靜脈進入人體后可引起血管栓塞、靜脈炎、過敏反應等，嚴重者昏迷、甚至危及生命，因此，控制這些醫(yī)療器械中不溶粒子的含量尤為重要。（三）醫(yī)療器械化學性能在使用過程中的意外風險

1.醫(yī)療器械使用者在嚴格按照產(chǎn)品性能規(guī)范、符合其要求的條件下使用時，醫(yī)療器械發(fā)生故障不能按照預期的意愿達到所期望的目的（是指按照企業(yè)在標簽、產(chǎn)品說明書等資料中提供的數(shù)據(jù)在使用時應實現(xiàn)的功能）。2.醫(yī)療器械引發(fā)的醫(yī)患爭議：

由于“疑似輸液、輸血、注射、藥物等引起不良后果的”，按照《醫(yī)療事故處理條例》第十七條規(guī)定，“醫(yī)患雙方應當共同對現(xiàn)場實物進行封存和啟封，封存的現(xiàn)場實物由醫(yī)療機構保管；需要檢驗的，應當由雙方共同指定時、依法具有檢驗資格的檢驗機構進行檢驗；雙方無法共同指定的，由衛(wèi)生行政部門指定”化學檢驗中常用的基本概念1.恒重______恒重是指供試品連續(xù)兩次干燥或熾灼后稱重的差異在0.3mg以下的重量；干燥至恒重的第二次及以后各次稱重均應在規(guī)定條件下繼續(xù)干燥1小時后進行；熾灼至恒重的第二次稱重應在繼續(xù)熾灼30分鐘后進行。

2.pH值

pH值(1)對液體而言表示某溶液或物質所含酸或堿的成分

pH值分為：0----14范圍，一般從0----7,7-----14為堿性，７為中性．(2)對于皮膚____pH值代表皮膚的干燥與油性,正常

皮膚表面在4.5—6.6之間.越干燥的皮膚pH越高.3.滴定終點定義:簡稱終點(endpoint)。

滴定分析中，當?shù)味ㄖ恋犬旤c時，往往沒有任何外觀效果可供判斷，常借助于指示劑的顏色變化來確定終止滴定，此時指示劑的變色點，即為滴定終點。

滴定終點與等當點不一致所產(chǎn)生的誤差，稱為終點誤差(endpointerror，滴定誤差)。4.重金屬(1)定義定義1：密度在4或5以上的金屬，即元素周期表中原子序數(shù)在24以上的金屬。定義2：一般指比重大于4.0，工業(yè)上常用的、對生物體有毒性的金屬元素。如汞、鎘、鉛、銅和鉻等。(2)重金屬的危害重金屬離子對活的有機體具有嚴重的毒理效應,所以重金屬離子污染給人類帶來了嚴重的威脅。重金屬對人體的危害,一方面通過醫(yī)療器械的使用直接人體，影響機體健康。另一方面,間接污染農產(chǎn)品和水產(chǎn)品,通過食物鏈對人體健康構成威脅。重金屬能抑制人體化學反應酶的活動,使細胞質中毒,從而損害神經(jīng)組織,還可直接導致組織的中毒,損害人體解毒功能的關鍵器官——肝、腎等組織。

鉛:是重金屬污染中毒性較大的一種，一但進入人體很難排除。直接傷害人的腦細胞，特別是胎兒的神精板，可造成先天大腦溝回淺，傷害人的腦細胞，致癌致突變等,造成智力低下；對老年人造成癡呆等．例如:生產(chǎn)蓄電池過程產(chǎn)生的空氣和水源污染.(工廠與居民區(qū)>500m）汞：食入后直接沉入肝臟，對大腦視力神經(jīng)破壞及大。天然水每升水中含0.01毫克，就會強烈中毒。含有微量的汞飲用水，長期食用會引起蓄積性中毒。鎘：導致高血壓，引起心腦血管疾病；破壞骨鈣，引起腎功能失調。鋁：積累多時，對兒童造成智力低下；對中年人造成記憶力減退；對老年人造成癡呆等。

５．水中污染物

水中的污染物非常復雜多樣，自來水中的有毒有害物質大約有一千二百多種，按類大致可分為五類：（1）鐵銹、泥沙、漂浮物；（2）農藥、化肥、洗滌劑；（3）病毒、細菌、有機物；（4）異色、異味、無機物；（5）放射性、病毒、細菌、微粒子。

放射性物質超標五千多倍2013年2月28日新華社發(fā)布：根據(jù)日本福島發(fā)布消息：第一核電站港灣內的大龍六線魚體內檢出放射性銫濃度達到每千克樣品51萬貝克，相當于食品一般食品的5100倍，這是最高紀錄。目前，福島附近對海域巨型章魚開展科學實驗，對其他魚類禁止捕撈。

6.氯化物氯化物的定義:在無機化學領域里是指帶負電的氯離子和其它元素帶正電的陽離子結合而形成的鹽類化合物。最常見的氯化物比如氯化鈉（俗稱食鹽）。

臨床意義]

1、血氯化物增高見于：

（1）體內氯化物排出減少

（2）氯化物攝入過多：進食食鹽過量、呼吸性堿中毒、過量注射生理鹽水、高鈉血癥及脫水等。

2、血氯化物降低見于：

（1）體內氯化物丟失過多：如嚴重嘔吐、腹瀉、胃腸造瘺、慢性腎功能衰竭、糖尿病酸中毒、失鹽性腎炎以及腎上腺皮質機能減退、心力衰竭并大量利尿后等。

（2）攝入氯化物過少

3、尿中氯化物的增減與尿鈉一致。

4、腦脊液氯化物減少的同時伴有低鈉血癥；重癥結核性腦膜炎時，腦脊液氯化物含量顯著降低，化膿性腦膜炎時偶見降低，脊髓灰質炎與病毒性腦炎時基本正常。三、化學分析方法(一)基本概念:無機化學反應一般分為兩大類:一類是在反應過程中，反應物之間沒有電子的轉移或得失，如酸堿反應、沉淀反應，它們只是離子或原子間的相互交換；另一類則是在反應過程中，反應物之間發(fā)生了電子的得失或轉移，這類反應被稱之為氧化還原反應。1.單質的氧化值為零。因同一元素的電負性相同，在形成化學鍵時不發(fā)生電子的轉移或偏離。例如S8中的S，Cl2中的Cl，H2中的H，金屬Cu、Al等，氧化值均為零。

2.氫在化合物中的氧化值一般為1，但在活潑金屬的氫化物中，氫的氧化值為－1，如NaH－1。3.氧在化合物中的氧化值一般為－2，但在過氧化物中，氧的氧化值為－1，如H2O－12、BaO－12根據(jù)氧化值的概念，凡是物質氧化值發(fā)生變化的反應，稱為氧化還原反應。氧化值升高的過程稱為氧化，氧化值降低的過程稱為還原。在反應過程中，氧化值升高的物質稱為還原劑（reductant），氧化值降低的物質稱為氧化劑（oxidant）。氧化劑起氧化作用，它氧化還原劑，自身被還原；還原劑起還原作用，它還原氧化劑，自身被氧化。

MnO42-還原為Mn2+時，要減少4個氧原子，在酸性介質中，要與8個H+離于結合生成4個H2O分子。MnO42-＋8H+→Mn2+＋4H2O（二）普通溶液的配制1.基本知識（1）一般溶液均指水溶液，即蒸餾水或雙蒸餾水。特殊溶液或非水溶液應該注明；（2）試劑的配制應根據(jù)需要量，對于臨用前配制的試劑不宜過多，以免造成浪費；（3）配制溶液的所用玻璃器皿必須清潔干燥（4）配制標準溶液時、當量濃度、摩爾濃度等，必須使用電子分析天平稱取和容量瓶配制；（5）試劑瓶上要表明名稱、濃度、時間和用途；（6）試劑一旦取出后，最好不能再放回原瓶，防止不潔吸管污染瓶內試劑，標注溶液要現(xiàn)倒出后吸取，不可直接插入標準瓶液體中；（7）試劑取出后要及時加蓋塞緊，瓶塞不得污染；（8）對不同化學試劑了解其性質，分別保管。（三）百分濃度、摩爾濃度及當量濃度1.百分濃度：即100份溶液中所含溶質的份數(shù)。由于溶液和溶質的單位不同，一般有以下幾種配制方法：（1）重量與體積之比（以W/V）表示：即每100mL溶液中所含溶質的克數(shù)。例如：0.85%氯化鈉溶液，是取氯化鈉0.85g，先溶于水中，后加水至100mL，而不是氯化鈉0.85g加水100mL。（2）容量與容量之比（V/V）：即在100mL溶液中含溶質之毫升數(shù)。例如：75%酒精，是取無水乙醇75mL，加水至100mL。（3）重量與重量之比（W/W）：即每100g溶液中所含溶質的克數(shù)。如過氧化氫水溶液的濃度，即用此法表示。2．摩爾濃度：在1L溶液內好友的物質的量。國際、國內及藥典統(tǒng)一用mol/L來表示。例如高錳酸鉀15.8g溶于1L水中，約為0.1mol/L；40g氫氧化鈉溶于1L水中為1mol/L。3.酸當量濃度：在1l溶液中，含有一個克當量溶質的溶液。所謂一個克當量，即為物質的當量以克表示。以N表示。以下舉例：（1）酸當量溶液：在1000mL溶液中，含有氫（H）離子1.008g的酸量。例：鹽酸的當量溶液：鹽酸克分子量：1008g(H)+35.457(Cl)=36.465g就是鹽酸36.365g,含氫離子1.008g或1g，所以36.465，這就是HCl的克當量。量取36.465g加水至1000mL，即為當量溶液。（2）堿當量溶液：在1000mL溶液中含有一個羥基（OH）離子的堿量。例如：氫氧化鈉當量溶液：NaOH的克分子量：22.997+16+1.008=40.008gNaOH40.008g有OH1個，所以克當量為40.008g稱取NaOH40.008g，溶于蒸餾水中并稀釋至1000mL，即為當量濃度。（四）標準溶液的標定

0.1mol/L氫氧化鈉標準溶液的配制與標定(1)目的要求①掌握配制標準溶液和用基準物質標定標準溶液濃度的方法。②掌握滴定操作和滴定終點的判斷。(五)實驗注意事項

堿式滴定管的使用①檢漏：將堿式滴定管洗凈，裝入蒸餾水，置滴定臺架上直立2min，觀察有無水滴下滴。如有，則更換較大的玻璃珠。②趕氣泡：將標準溶液充滿滴定管后，應檢查管下部是否有氣泡，如有氣泡，可將橡皮管向上彎曲，并在稍高于玻璃珠所在處用兩個手指擠壓，使溶液從尖嘴口噴出，即可除去氣泡。③滴定管的讀數(shù)：將滴定管垂直夾在滴定管夾上，讀數(shù)時，眼睛視線與溶液彎月面下緣最低點應在同一水平上，讀取彎月面的下緣。④堿管操作技能：左手無名指和小指夾住出口管，拇指和食指向側面擠壓玻璃珠所在部位稍上處的橡皮管，使溶液從空隙處流出。注意：上述反應進行緩慢，開始滴定時加入的KMnO4不能立即褪色，但一經(jīng)反應生成Mn2＋后，Mn2＋對該反應有催化作用，促使反應速度加快，通常在滴定前加熱溶液，并控制在70~85℃進行滴定。利用KMnO4本身的顏色指示滴定終點。四、溶出液的制備及注意事項(一）制備方法：制備檢驗液所用的溶出方法要保證被檢驗樣品所測表面都被萃取到。常用的方法有：1.輸液器、輸血器取三套樣品和玻璃瓶連成一循環(huán)系統(tǒng)，加入250ml水并保持在（371）0C，通過一蠕動泵作用于一段盡可能短的醫(yī)用硅膠管上，使水以1L/h的流量循環(huán)2h，收集全部液體放置室溫作為檢驗液。取同樣體積水置于玻璃燒瓶中，以同法制備對照液

2.不超過24h的體內導管

取樣品切成1cm長的段，加入玻璃容器中，按樣品內外總面積（cm2）與水（ml）的比例為2：1的比例加水，加蓋后，在（37±1）0C下放置24h,將浸出液吸出，冷卻到室溫作為檢驗液。取同體積水置于玻璃容器中，以同法制備對照液。3.超過24h的醫(yī)療器械

取樣品厚度均勻部分，切成1cm2的碎片，用水洗凈后晾干，然后加入玻璃容器中，按樣品內外總表面積（cm2）與水（ml）的比為5：1（或2：1）的比例加水，加蓋后置于壓力蒸汽滅菌器中，在（121±1）0C加熱30min，加熱結束后吸出浸提液作為檢驗液。4.使用時間很短的容器(如注射器)

樣品加水至公稱