Characterization of Extractables from Dental Bite Guards Using GC-TOFMS

Význam tématu

Charakterizace extractables a leachables (E&L) z lékařských pomůcek je klíčová pro hodnocení chemického rizika a shodu s normou ISO 10993. Identifikace látek, které se mohou uvolňovat ze zařízení do prostředí nebo kontaktu s pacientem, je nezbytná pro posouzení jejich toxikologické relevance a pro řízení bezpečnosti výrobků, jako jsou zubní dlahy dostupné bez předpisu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo demonstrovat workflow založené na GC‑TOFMS pro nontarget screening extractables z komerčních zubních dlah (různých materiálů) v kontextu ISO 10993. Postup zahrnoval přípravu přehnaných extraktů, určení analytického hodnotícího prahu (AET), screening všech vzorků pomocí Pegasus BTX a následné vysoko‑resolucní vyšetření neidentifikovaných komponent nad AET pomocí Pegasus HRT+. Studie ilustruje identifikace běžných aditiv i návrhy struktur u dříve neznámých složek.

Použitá metodika a instrumentace

Popis vzorků a extrakce:

• Materiály: komerčně dostupné over‑the‑counter zubní dlahy vyrobené ze silikonů a etylvinylacetátu.
• Extrakce: 1 g vzorku v 5 mL rozpouštědla; inkubace při 50 °C po dobu 72 hodin s agitací (exaggerated extraction dle ISO 10993).
• Rozpouštědla: hexan a isopropylalkohol; vzorky se v hexanu rozpustily úplně, dále byly zkoumány pouze isopropylalkoholové extrakty.
• Po extrakci: centrifugace 20 min při ~4000 rpm, odběr supernatantu pro analýzu.

Instrumentace:

• Pegasus BTX GC‑TOFMS: primární screening nontarget analýzy, sběr plného m/z spektra, podpora dekonvoluce a vyhledávání v knihovnách.
• Pegasus HRT+ GC‑HR‑TOFMS: high‑resolution a accurate‑mass analýza pro neznámé analyty; více režimový iontový zdroj (MMS™) umožňující získat jak EI, tak CI spektra na stejném přístroji.
• Software: ChromaTOF pro nontarget peak finding, dekonvoluci a výpočet experimentálních retenčních indexů (RI) podle alkane‑standardu.
• Standardy: část FDA CLAP extractables standardů použitá při 10 ppm pro stanovení AET; alkane‑standard pro výpočet RI.

Hlavní výsledky a diskuse

Screening a identifikace:

• Chromatogramy extraktů vykazovaly dominantní intenzivní píky s dalšími nižšími signály; primárně analyzovaný přístup využil dekonvoluci k extrakci čistých spekter i v případě koelucí.
• BHT (butylovaný hydroxytoluen) byl nalezen ve všech vzorcích — vysoká shoda spektra (similarita ~924/1000) a dobré shodné RI (pozorované RI 1516 vs. knihovní 1513), interpretováno jako antioxidant/preservative v materiálu.
• Další identifikované komponenty zahrnovaly erucamid (slip agent), Irganox 1076 (antioxidant), pentadecane a organosiloxany; některé siloxany byly přítomné také v metodickém blanku a byly vyloučeny jako kontaminanty postupů.

AET a intenzitní práh:

• AET byl spočten podle ISO 10993 (vzorec zahrnující DBT, počet zařízení, objem extraktu, klinickou expozici a UF) a v tomto případě vypočten na 10 ppm.
• Pro převod koncentrace na chromatografickou intenzitu byl analyzován subset FDA CLAP standardů při 10 ppm; průměrná výška piku těchto standardů (0.62e8) byla použitá jako intenzitní práh pro rozhodování o hlášení.

Vysokorozlišující analýza neznámých:

• Dva píky v jednom vzorku (Sample D) překročily AET, ale neodpovídaly knihovnám; dekonvoluce poskytla čistší spektra, přesto bez shody.
• Přesné hmotnostní spektra z Pegasus HRT+ (EI a CI) umožnila stanovení molekulárních vzorců a návrh struktur — oleyl palmitamid (lubrikační slip agent) a N,N'‑ethylenedioleamid (bisamid, anti‑fog agent).
• Analýza standardů navržených sloučenin potvrdila identifikace.

Přínosy a praktické využití metody

• GC‑TOFMS poskytuje robustní nontarget workflow vhodný pro screening E&L v souladu s ISO 10993, kombinující chromatografickou separaci, dekonvoluci a knihovní vyhledávání.
• High‑resolution TOFMS (Pegasus HRT+) dodává přesné hmotnostní údaje a CI spektra, které jsou klíčové pro identifikaci sloučenin chybějících v knihovnách a pro návrhy molekulárních vzorců.
• Postup AET + intenzitní práh umožňuje racionální odfiltrování látek s nízkou expozicí a zaměření na analyticky a toxikologicky relevantní složky.
• Workflow zjednodušuje rozhodování při chemické části hodnocení rizik a poskytuje podklady pro další toxikologické nebo migrační studie.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Růst významu vysokého rozlišení a accurate‑mass dat pro nontarget E&L analýzy; širší využití multimodálních ionizačních režimů (EI/CI/APCI) pro bohatší spektrální informace.
• Vylepšení softwarových nástrojů pro automatizované přiřazování vzorců, in‑silico fragmentaci a integraci retenčního indexu s HR‑daty zvýší rychlost a spolehlivost identifikací.
• Rozšíření kvalitních knihoven pro polymery a aditiva používaná v medicínských výrobcích; standardizované referenční směsi usnadní kvantitativní kalibrace AET.
• Implementace kvantitativních následných metod (GC‑MS/MS, LC‑MS/MS) pro přesné stanovení migrace a expozice, a rozšíření testování do simulantních biologických matic.
• Integrace datového řízení rizik do regulativních workflow — lepší dokumentace AET rozhodnutí a transparentní reporting pro soulad s normami a regulačními orgány.

Závěr

Studie demonstrovala efektivní workflow pro identifikaci extractables z over‑the‑counter zubních dlah použitím GC‑TOFMS v kombinaci s dekonvolučním softwarovým zpracováním a HR‑TOFMS. AET byl stanoven na 10 ppm a použit k vyfiltrování analytů, které vyžadují další toxikologické posouzení. Pegasus BTX poskytl citlivý nontarget screening a Pegasus HRT+ umožnil potvrzení a strukturální návrhy u dříve neidentifikovaných složek. Přístup je prakticky použitelný v kontextu ISO 10993 risk managementu a poskytuje robustní základ pro další kvantitativní a toxikologické hodnocení.

Reference

• ISO 10993‑18: Chemická charakterizace materiálů lékařských prostředků (část ISO 10993 týkající se extractables a leachables).
• FDA Center for Devices and Radiological Health, CLAP extractables reference standards (subset použitý pro kalibraci AET v této studii).
• LECO Corporation: Application Note — Characterization of Extractables from Dental Bite Guards Using GC‑TOFMS; Pegasus BTX and Pegasus HRT+ instrumentation, 2025.