化學表征中不確定因子（UF）的計算和使用

ISO 10993-18醫療器械材料的化學表征是醫療器械生物相容性評價的重要組成部分。在進行化學表征中的可浸提物和可瀝濾物研究中，通常會使用半定量的掃描分析方法，對濃度超過既定報告閾值（分析評價閾值AET）的所有相關分析物進行檢測。

在半定量掃描法中，由于沒有目標分析物，只能通過替代標準物質的響應，來估計每個待測分析物的濃度。這種分析方法默認所有分析物相互之間以及相對于替代標準物質的響應一致，即所有物質具有相同的響應因子，因此這樣計算得到的濃度值可能具有很大程度的不確定性，其定量準確度將隨著待測物響應因子和替代標準物質響應因子之間的差異成比例變化。

不確定因子的概念和計算

▉ 引入不確定因子（UF）識別低響應物質

由于可浸提物和替代標準物質的響應因子會有所不同，因此引入不確定因子（Uncertainty factor, UF）對分析評價閾值（AET）進行調整，這樣可以增加響應較差的待測物被識別的可能性，以解決半定量掃描法中定量不準確所可能帶來的安全性風險。AET的計算方式如下：

AET=(DBT×A/BC)/UF

UF —— 不確定因子

UF值是通過擬用分析方法特有的響應因子數據庫建立的，與響應因子的相對標準偏差相關聯，公式如下所示：

UF=1/(1-RSD)

RSD為數據庫中化合物響應因子的相對標準偏差

根據該公式計算UF值時所用的響應因子數據庫，應對數據庫中所包含的化合物加以描述和論證，以確定所得到的UF值是否足夠保守。

▉ UF值與分析方法的關聯

當響應因子的變化過大時，此時雖然能通過公式計算UF值，但過大的響應因子差異說明該分析方法不夠理想，所使用的定量方法可能不準確，其科學有效性會受到質疑，不適合用于毒理學風險評估。同時，使用過大的UF值可能使調整后的AET變得很低，以至于分析方法的靈敏度不能滿足AET的要求，即分析方法的檢出限或定量限大于AET，使AET的概念失去實際價值；即使可以分析，也可能會增加樣品的濃縮倍數，導致潛在化合物的損失，并增加基質效應。這種情況下，宜考慮優化方法以減少響應因子的差異。

▉ UF值的設定與研究

盡管不確定因子的概念和計算公式很簡單，但設定一個科學有效的、能普遍接受的、并且具有實用價值的UF數值是非常具有挑戰性的。Dennis Jenke團隊[1]使用了常見的色譜方法（GC/MS、LC/MS-APCI和LC/MS-ESI），對將近1200種物質建立相對響應因子的數據庫，結果說明，當將4的UF值應用于GC/MS方法，且將10的UF值應用于LC/MS方法時，掃描法對于化合物的檢出覆蓋率可以達到97%。

可浸提物的掃描通常是通過使用正交和互補的分析方法完成的，例如同時使用液質聯用（LC/MS）和氣質聯用（GC/MS）分析可浸提物。Jordi團隊[2]使用液相色譜耦合紫外檢測器（UV）、電霧式檢測器（CAD）、四級桿飛行時間質譜檢測器（QTOF MS），以及氣相色譜耦合氫火焰離子化檢測器（FID）、質譜檢測器（MS），對具有廣泛物理化學性質的217種化合物進行分析。經驗證，當使用2作為UF值時，對這些化合物的覆蓋率也可達到94%。因此，多種檢測方法同時使用可以提高化合物的檢出率，可在確定UF值時加以適當考慮。

▉ 最新研究進展

為了提高對醫療器械中揮發性有機物的測試靈敏度，近期美國FDA發表了對動態頂空（DHS）氣相色譜-質譜（GC-MS）分析的相關研究[3]，其中包括使用該方法確立揮發性有機物的UF值。通過對76個化合物建立標準曲線，探索使用平均響應因子和線性斜率計算UF值的差異，兩種方法得到的UF值在3~5范圍內。

目前各國監管機構都對UF數值的選用和理由都給予了高度關注，需要在進行ISO 10993-18可浸提物和可瀝濾物研究中著重考慮。

參考文獻

[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.