ASTM F1980

ASTM F1980, veröffentlicht von ASTM International, ist der „Standard Guide for Accelerated Aging of Sterile Barrier Systems and Medical Devices“, also der „Standardleitfaden für die beschleunigte Alterung von sterilen Barrieresystemen und Medizinprodukten“. Die aktuelle Fassung ist ASTM F1980-21. Die Norm hat den Charakter eines Leitfadens (Guide); sie schreibt kein bestimmtes Prüfprotokoll vor, bietet jedoch einen Rahmen und Berechnungsmethoden für die wissenschaftlich fundierte und reproduzierbare Gestaltung von beschleunigten Alterungsversuchen.

Regulatorischer Status und zugehörige Normen: ASTM F1980 wird im Bereich der Sterilisation und Verpackung von Medizinprodukten zusammen mit ISO 11607-1 (Verpackung von Medizinprodukten, die sterilisiert und steril bereitgestellt werden sollen – Teil 1: Anforderungen an Materialien, sterile Barrieresysteme und Verpackungssysteme). Während ISO 11607-1 die Anforderungen an die Haltbarkeit und Stabilität definiert, bietet ASTM F1980 die Methode zur Bewertung dieser Anforderungen unter beschleunigten Bedingungen an. Die Norm ist von der FDA anerkannt und wird häufig zur Begründung der Haltbarkeitsdauer in technischen Unterlagen im Rahmen der EU-MDR (2017/745) verwendet. Aktuelle Überarbeitungen der Version ASTM F1980-21 sowie von der ASTM veröffentlichte zusätzliche Leitfäden sollten vor der Einreichung überprüft werden.

Grundprinzip: Der Arrhenius-Ansatz

ASTM F1980 stützt sich auf die Arrhenius-Gleichung, um die Temperaturabhängigkeit von chemischem Zerfall und Materialalterung zu beschreiben. Da sich der Materialzerfallsprozess bei hohen Temperaturen beschleunigt, lassen sich die Auswirkungen einer Langzeitalterung (bei Raumtemperatur) in kurzer Zeit nachbilden. Dieser Ansatz beruht jedoch auf der Annahme, dass sich der Zerfallsmechanismus im betreffenden Temperaturbereich nicht ändert; die wissenschaftliche Begründung dieser Annahme ist von entscheidender Bedeutung.

Q10-Faktor und beschleunigter Alterungsfaktor (AAF)

In der Praxis wird eine vereinfachte Form der Arrhenius-Gleichung verwendet:

Q10: Ein Koeffizient, der angibt, um wie viel sich die Reaktionsgeschwindigkeit bei einem Temperaturanstieg um 10 °C erhöht. Bei der Verpackung medizinischer Produkte wird in der Regel Q10 = 2 angenommen (die Reaktionsgeschwindigkeit verdoppelt sich bei jedem Anstieg um 10 °C). Diese Annahme muss je nach Materialtyp und Zersetzungsmechanismus begründet werden; für bestimmte Polymere und Klebstoffe können andere Q10-Werte (z. B. 1,8–2,5) besser geeignet sein.
Beschleunigter Alterungsfaktor (Accelerated Aging Factor, AAF): AAF = Q10^{(T_AA − T_RT)/10} wird anhand dieser Formel berechnet. Dabei ist T_AA die beschleunigte Alterungstemperatur und T_RT die Echtzeit- (Raum-)Temperatur.
Beschleunigte Alterungszeit (Accelerated Aging Time, AAT): AAT = Angestrebte Haltbarkeitsdauer / AAF.

Beispiel: Wenn bei 25 °C eine Haltbarkeitsdauer von 3 Jahren angestrebt wird und die Alterung bei 55 °C erfolgen soll (unter der Annahme, dass Q10 = 2 ist): AAF = 2^(55−25)/10 = 2³ = 8. AAT = 3 Jahre / 8 ≈ 137 Tage (ca. 4,6 Monate); die beschleunigte Alterung wird als gleichwertig mit einer 3-jährigen Alterung in Echtzeit angesehen.

Auswahl der Alterungstemperatur

ASTM F1980 empfiehlt eine sorgfältige Auswahl der Temperatur für die beschleunigte Alterung:

Üblicherweise werden 50 °C, 55 °C oder 60 °C verwendet.
Die Temperatur muss unterhalb der Schmelz-, Erweichungs- oder Klebrigkeitszerstörungstemperaturen der im sterilen Barrieresystem verwendeten Materialien liegen. Andernfalls können künstliche Zersetzungen beobachtet werden, die unter realen Einsatzbedingungen nicht auftreten würden.
In einigen Fällen wird empfohlen, zwei verschiedene Temperaturen (z. B. 45 °C und 55 °C) zu verwenden, um die Arrhenius-Beziehung zu validieren.
Bei feuchtigkeitsempfindlichen Materialien muss neben der Temperatur auch die relative Luftfeuchtigkeit kontrolliert werden.

Korrelation mit der Echtzeit-Alterung

Die beschleunigte Alterung sollte durch Echtzeit-Alterungsversuche untermauert werden. ASTM F1980 empfiehlt, die Ergebnisse der beschleunigten Alterung lediglich als Ausgangsdaten zu verwenden und die Haltbarkeit letztendlich anhand von Echtzeitdaten zu bestätigen. Es muss nachgewiesen werden, dass die während der beschleunigten Alterung beobachteten Veränderungen denselben Mechanismus /strong> wie die Veränderungen bei der Echtzeit-Alterung

folgen.

Bewertungsparameter

Nach der beschleunigten Alterung werden die folgenden Eigenschaften des sterilen Barrieresystems bewertet (gemäß ISO 11607-1):

Sichtprüfung (Integrität, Klebeverbindungen, Kennzeichnung)
Integrität der mikrobiellen Barriere (z. B. ASTM F1929 Farbstoff-Penetrationstest, ASTM F88 Dichtheitsfestigkeit, ASTM F1140 Berstdruckprüfung, ASTM F2096 Blasenemissionstest)
Schälfestigkeit (peel strength)
Physikalische und mechanische Eigenschaften (Durchstoßfestigkeit, Zugfestigkeit)
Sterilität (zusammen mit der Sterilisationsvalidierung)
Chemische Verträglichkeit (Verträglichkeit von Klebstoff und Material)
Lesbarkeit und Haftfähigkeit der Beschriftung

Die in der Studie berichteten grundlegenden Parameter sind:

Angestrebte Haltbarkeit und Lagerbedingungen
Gewählte Temperatur für die beschleunigte Alterung (T_AA) und Echtzeit-Temperatur (T_RT)
Q10-Wert und wissenschaftliche Begründung
Berechnete AAF- und AAT-Werte
Relative Luftfeuchtigkeit und Umgebungsbedingungen
Während der Alterung überwachte Parameter und Zeitpunkte
Verwendetes steriles Barrieresystem, Material und Sterilisationsverfahren
Ergebnisse der physikalischen, mechanischen und Barriereprüfungen nach der Alterung
Korrelation mit der Echtzeit-Alterung
Daten zu Messunsicherheit und Wiederholbarkeit

Warum wird dies durchgeführt?

ASTM F1980 wird für die folgenden wissenschaftlichen und regulatorischen Zwecke angewendet:

Bestimmung der Haltbarkeit (Shelf Life): Wissenschaftlicher Nachweis, wie lange das sterile Barrieresystem und das Medizinprodukt unter den festgelegten Lagerbedingungen ihre Funktion aufrechterhalten
Konformität mit ISO 11607-1: Nachweis, dass die Leistungsanforderungen des Verpackungssystems über die gesamte Haltbarkeitsdauer hinweg erfüllt werden
MDR-Konformität: Nachweis der Haltbarkeitsbegründung im technischen Dossier gemäß der EU-Medizinprodukteverordnung (2017/745)
Patientensicherheit: Aufrechterhaltung der Sterilitätsgarantie durch Gewährleistung der Integrität der sterilen Barriere bis zum Ende der Haltbarkeitsdauer
Produktentwicklung: Bewertung neuer Verpackungsmaterialien, Klebstoffe und Sterilisationsverfahren
Bewertung von Lieferanten- und Materialwechseln: Neuvalidierung der Haltbarkeitsdauer bei einem Wechsel des Lieferanten für Verpackungsmaterial oder Klebstoff
Verkürzung der Markteinführungszeit: In Fällen, in denen die Echtzeit-Alterung Jahre dauern kann, Unterstützung einer schnelleren Markteinführung des Produkts durch beschleunigte Alterung
Bewertung der Transport- und Lagerbedingungen: Bewertung der Auswirkungen realer logistischer Bedingungen in Verbindung mit Standards für die Distributionssimulation wie ASTM D4169
Unterstützung bei Zulassungsunterlagen: Verwendung als Nachweis der Haltbarkeit und der Verpackungsintegrität bei FDA 510(k)-, EU-MDR- und anderen Anträgen

ASTM F1980 allein garantiert weder die Sterilität noch die gesamte Leistungsfähigkeit des Verpackungssystems. Die Ergebnisse sollten in Verbindung mit Daten aus der Sterilisationsvalidierung (ISO 11135, ISO 11137, ISO 17665), Verpackungstests (ISO 11607-1/2, ASTM F88, F1929, F2096, F1140) und Echtzeit-Alterungsdaten ausgewertet werden.

Als NanoTest planen und führen wir beschleunigte Alterungsversuche gemäß ASTM F1980 im Rahmen unserer akkreditierten Laborinfrastruktur und unseres Qualitätsmanagementsystems mit wissenschaftlicher Sorgfalt durch.

Für Ihre beschleunigten Alterungsversuche gemäß ASTM F1980 können Sie sich an NanoTest wenden, um Informationen zur Versuchsplanung, zur Auswahl der Alterungstemperatur und des Q10-Werts, zur AAF/AAT-Berechnung, zur Probenvorbereitung, zu den Prüfungen nach der Alterung sowie zu den Berichtsprozessen zu erhalten.

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