化学表征中不确定因子（UF）的计算和使用

ISO 10993-18医疗器械材料的化学表征是医疗器械生物相容性评价的重要组成部分。在进行化学表征中的可浸提物和可沥滤物研究中，通常会使用半定量的扫描分析方法，对浓度超过既定报告阈值（分析评价阈值AET）的所有相关分析物进行检测。

在半定量扫描法中，由于没有目标分析物，只能通过替代标准物质的响应，来估计每个待测分析物的浓度。这种分析方法默认所有分析物相互之间以及相对于替代标准物质的响应一致，即所有物质具有相同的响应因子，因此这样计算得到的浓度值可能具有很大程度的不确定性，其定量准确度将随着待测物响应因子和替代标准物质响应因子之间的差异成比例变化。

不确定因子的概念和计算

▉ 引入不确定因子（UF）识别低响应物质

由于可浸提物和替代标准物质的响应因子会有所不同，因此引入不确定因子（Uncertainty factor, UF）对分析评价阈值（AET）进行调整，这样可以增加响应较差的待测物被识别的可能性，以解决半定量扫描法中定量不准确所可能带来的安全性风险。AET的计算方式如下：

AET=(DBT×A/BC)/UF

UF —— 不确定因子

UF值是通过拟用分析方法特有的响应因子数据库建立的，与响应因子的相对标准偏差相关联，公式如下所示：

UF=1/(1-RSD)

RSD为数据库中化合物响应因子的相对标准偏差

根据该公式计算UF值时所用的响应因子数据库，应对数据库中所包含的化合物加以描述和论证，以确定所得到的UF值是否足够保守。

▉ UF值与分析方法的关联

当响应因子的变化过大时，此时虽然能通过公式计算UF值，但过大的响应因子差异说明该分析方法不够理想，所使用的定量方法可能不准确，其科学有效性会受到质疑，不适合用于毒理学风险评估。同时，使用过大的UF值可能使调整后的AET变得很低，以至于分析方法的灵敏度不能满足AET的要求，即分析方法的检出限或定量限大于AET，使AET的概念失去实际价值；即使可以分析，也可能会增加样品的浓缩倍数，导致潜在化合物的损失，并增加基质效应。这种情况下，宜考虑优化方法以减少响应因子的差异。

▉ UF值的设定与研究

尽管不确定因子的概念和计算公式很简单，但设定一个科学有效的、能普遍接受的、并且具有实用价值的UF数值是非常具有挑战性的。Dennis Jenke团队[1]使用了常见的色谱方法（GC/MS、LC/MS-APCI和LC/MS-ESI），对将近1200种物质建立相对响应因子的数据库，结果说明，当将4的UF值应用于GC/MS方法，且将10的UF值应用于LC/MS方法时，扫描法对于化合物的检出覆盖率可以达到97%。

可浸提物的扫描通常是通过使用正交和互补的分析方法完成的，例如同时使用液质联用（LC/MS）和气质联用（GC/MS）分析可浸提物。Jordi团队[2]使用液相色谱耦合紫外检测器（UV）、电雾式检测器（CAD）、四级杆飞行时间质谱检测器（QTOF MS），以及气相色谱耦合氢火焰离子化检测器（FID）、质谱检测器（MS），对具有广泛物理化学性质的217种化合物进行分析。经验证，当使用2作为UF值时，对这些化合物的覆盖率也可达到94%。因此，多种检测方法同时使用可以提高化合物的检出率，可在确定UF值时加以适当考虑。

▉ 最新研究进展

为了提高对医疗器械中挥发性有机物的测试灵敏度，近期美国FDA发表了对动态顶空（DHS）气相色谱-质谱（GC-MS）分析的相关研究[3]，其中包括使用该方法确立挥发性有机物的UF值。通过对76个化合物建立标准曲线，探索使用平均响应因子和线性斜率计算UF值的差异，两种方法得到的UF值在3~5范围内。

目前各国监管机构都对UF数值的选用和理由都给予了高度关注，需要在进行ISO 10993-18可浸提物和可沥滤物研究中着重考虑。

参考文献

[2]  Jordi, Mark Anderson et al. “Reducing relative response factor variation using a multidetector approach for extractables and leachables (E&L) analysis to mitigate the need for uncertainty factors.” Journal of pharmaceutical and biomedical analysis vol. 186 (2020): 113334.

[3]  Wijeweera Patabandige, Milani et al. "Dynamic Headspace GC–MS to Obtain Defined Uncertainty Factors for Volatiles." Biomedical Materials & Devices (2024): 1-6.