ISO 10993-15:2019

Biological evaluation of medical devices — Part 15: Identification and quantification of degradation products from metals and alloys

Évaluation biologique des dispositifs médicaux — Partie 15: Identification et quantification des produits de dégradation issus des métaux et alliages

Le présent document spécifie les exigences générales pour la conception des essais d'identification et de quantification des produits de dégradation issus de dispositifs médicaux métalliques finaux ou d'échantillons des matériaux correspondants prêts pour une utilisation clinique. Le présent document ne s'applique qu'aux produits de dégradation créés par une modification chimique du dispositif métallique final et au moyen d'un essai de dégradation in vitro. En raison de la nature des essais in vitro, les résultats d'essai donnent une approximation du comportement in vivo de l'implant ou du matériau. En raison du caractère accéléré de ces essais, la méthodologie chimique décrite est un moyen de générer des produits de dégradation en vue d'analyses ultérieures. Le présent document s'applique aux matériaux conçus pour se dégrader dans le corps, ainsi qu'aux matériaux qui ne sont pas conçus pour se dégrader. Le présent document n'est pas applicable à l'évaluation de la dégradation qui se produit uniquement suite à des processus mécaniques; les méthodologies de génération de ce type de produit de dégradation sont décrites, le cas échéant, dans les normes des produits considérés. NOTE La dégradation purement mécanique donne principalement de la matière sous forme de particules. Bien qu'ils n'entrent pas dans le domaine d'application du présent document, de tels produits de dégradation peuvent entraîner une réponse biologique et peuvent subir une évaluation biologique telle que celle décrite dans les autres parties de l'ISO 10993. En raison de la grande variété des matériaux métalliques utilisés dans la fabrication des dispositifs médicaux, la présente partie de l'ISO 10993 n'indique aucune technique d'analyse spécifique pour la quantification des produits de dégradation. Le présent document ne traite pas de l'identification d'éléments à l'état de trace (−6 w/w) contenus dans le métal ou l'alliage analysé. Il ne fournit aucune exigence spécifique relative aux niveaux admissibles de produits de dégradation. Le présent document ne couvre pas l'activité biologique des produits de dégradation (pour cela, voir les articles correspondants de l'ISO 10993-1 et de l'ISO 10993-17).

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 25-Nov-2019
• ICS: 11.100.20 - Biological evaluation of medical devices
• Technical Committee: ISO/TC 194 - Biological and clinical evaluation of medical devices
• Drafting Committee: ISO/TC 194/WG 2 - Degradation aspects related to biological testing
• Current Stage: 9020 - International Standard under periodical review
• Start Date: 15-Oct-2024
• Completion Date: 15-Oct-2024

Relations

• Consolidates: ISO 23480:2013 - Tools for pressing — Sliding plates
• Effective Date: 06-Jun-2022
• Revises: ISO 10993-15:2000 - Biological evaluation of medical devices — Part 15: Identification and quantification of degradation products from metals and alloys
• Effective Date: 04-Nov-2015

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10993-15
Second edition
2019-11
Biological evaluation of medical
devices —
Part 15:
Identification and quantification of
degradation products from metals
and alloys
Évaluation biologique des dispositifs médicaux —
Partie 15: Identification et quantification des produits de dégradation
issus des métaux et alliages
Reference number
©
ISO 2019
© ISO 2019
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
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CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: [phone]
Fax: [phone]
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Degradation test methods . 3
4.1 General . 3
4.2 Prerequisites . 3
5 Reagent and sample preparation . 4
5.1 Sample documentation . 4
5.2 Test solution (electrolyte) . 4
5.3 Preparation of test samples . 4
5.3.1 Test samples. 4
5.3.2 Sampling. 4
5.3.3 Sample shape . 4
5.3.4 Sample surface condition . 5
6 Electrochemical tests . 5
6.1 Apparatus . 5
6.2 Sample preparation . 5
6.3 Test conditions . 5
6.4 Potentiodynamic measurements . . 6
6.5 Potentiostatic measurements . 8
7 Immersion test . 9
7.1 Apparatus . 9
7.2 Sample preparation . 9
7.3 Immersion test procedure . 9
8 Analysis .10
9 Test report .10
Annex A (informative) Electrolytes for the electrochemical tests .12
Annex B (informative) Schematic diagram of the electrochemical measuring circuit .13
Annex C (informative) Schematic drawing of an electrolytic cell .14
Bibliography .15
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 194, Biological and clinical evaluation of
medical devices.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 10993-15:2000), which has been
technically revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
a) the document now considers materials designed to degrade in the body as well as materials that
are not intended to degrade;
b) the information on test methods has been amended to consider nanomaterials and relevant
material specific standards;
c) the test solution (electrolyte) has been specified more;
d) the sample shape has been specified more;
e) the immersion test procedure has been expanded;
f) the status of Annex C in the previous edition has been changed and now included as Annex A.
A list of all parts in the ISO 10993 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
iv © ISO 2019 – All rights reserved

Introduction
One of the potential health hazards resulting from medical devices can be due to the interactions of
their electrochemically induced degradation products with the biological system. Therefore, the
evaluation of potential degradation products from metallic materials by methods suitable for testing
the electrochemical behaviour of these materials is a necessary step in the biological performance
testing of materials.
The body environment typically contains cations of sodium, potassium, calcium, and magnesium, and
anions of chloride, bicarbonate, phosphate, and organic acids generally in concentrations between
–3 –3
2 × 10 mol/l and 150 × 10 mol/l. A range of organic molecules such as proteins, enzymes, and
lipoproteins are also present, but their concentrations can vary to a great extent. Earlier studies
assumed that organic molecules did not exert a significant influence on the degradation of metallic
implants, but newer investigations indicate that implant–tissue interactions should be taken into
account. Depending on a particular product or application, altering the pH of the testing environment
may also need to be considered.
In such biological environments, metallic materials may undergo a certain degradation, and the
different degradation products can interact with the biological system in different ways. Therefore, the
identification and quantification of these degradation products is an important step in evaluating the
biological performance of medical devices.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 10993-15:2019(E)
Biological evaluation of medical devices —
Part 15:
Identification and quantification of degradation products
from metals and alloys
1 Scope
This document specifies general requirements for the design of tests for identifying and quantifying
degradation products from final metallic medical devices or corresponding material samples finished
as ready for clinical use.
This document is applicable only to those degradation products generated by chemical alteration of the
final metallic device in an in vitro degradation test. Because of the nature of in vitro tests, the test results
approximate the in vivo behaviour of the implant or material. The described chemical methodologies
are a means to generate degradation products for further assessments.
This document is applicable to both materials designed to degrade in the body as well as materials that
are not intended to degrade.
This document is not applicable to evaluation of degradation which occurs by purely mechanical
processes; methodologies for the production of this type of degradation product are described in
specific product standards, where available.
NOTE Purely mechanical degradation causes mostly particulate matter. Although this is excluded from the
scope of this document, such degradation products can evoke a biological response and can undergo biological
evaluation as described in other parts of ISO 10993.
Because of the wide range of metallic materials used in medical devices, no specific analytical
techniques are identified for quantifying the degradation products. The identification of trace elements
–6
(<10 w/w) contained in the specific metal or alloy is not addressed in this document, nor are specific
requirements for acceptable levels of degradation products provided in this document.
This document excludes the biological activity of the degradation products. (See instead the applicable
clauses of ISO 10993-1 and ISO 10993-17).
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 3585, Borosilicate glass 3.3 — Properties
ISO 3696, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods
ISO 8044, Corrosion of metals and alloys — Basic terms and definitions
ISO 10993-1, Biolo
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 10993-15
Deuxième édition
2019-11
Évaluation biologique des dispositifs
médicaux —
Partie 15:
Identification et quantification des
produits de dégradation issus des
métaux et alliages
Biological evaluation of medical devices —
Part 15: Identification and quantification of degradation products
from metals and alloys
Numéro de référence
©
ISO 2019
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: [phone]
Fax: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés

Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Méthodes d'essai de dégradation . 3
4.1 Généralités . 3
4.2 Conditions préalables . 3
5 Réactif et préparation des échantillons . 4
5.1 Documentation relative aux échantillons . 4
5.2 Solution d'essai (électrolyte) . 4
5.3 Préparation des échantillons pour essai . 4
5.3.1 Échantillons pour essai . 4
5.3.2 Échantillonnage . 4
5.3.3 Forme des échantillons . 4
5.3.4 État de surface de l'échantillon . 5
6 Essais électrochimiques. 5
6.1 Appareillage. 5
6.2 Préparation de l'échantillon . 5
6.3 Conditions d'essai. 6
6.4 Mesurages potentiodynamiques. 6
6.5 Mesures potentiostatiques . 8
7 Essai d'immersion . 9
7.1 Appareillage. 9
7.2 Préparation de l'échantillon . 9
7.3 Mode opératoire de l'essai d'immersion . 9
8 Analyse .10
9 Rapport d'essai .10
Annexe A (informative) Électrolytes pour les essais électrochimiques .12
Annexe B (informative) Schéma du circuit de mesurage électrochimique .14
Annexe C (informative) Schéma d'une cellule électrolytique .15
Bibliographie .16
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO, participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l'Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 194, Évaluation biologique et clinique
des dispositifs médicaux.
Cette seconde édition annule et remplace la première édition (ISO 10993-15:2000), qui a fait l'objet
d'une révision technique.
Les principales modifications par rapport à l'édition précédente sont les suivantes:
a) le document prend désormais en considération les matériaux conçus pour se dégrader dans le
corps, ainsi que les matériaux qui ne sont pas conçus pour se dégrader;
b) les informations ayant trait aux méthodes d'essai ont été modifiées pour prendre en considération
les nanomatériaux et les normes pertinentes spécifiques aux matériaux;
c) les spécifications relatives à la solution d'essai (électrolyte) ont été précisées;
d) les spécifications relatives à la forme des échantillons ont été précisées;
e) le mode opératoire de l'essai d'immersion a été complété;
f) le statut de l'Annexe C dans l'édition précédente a été modifié et cette annexe figure désormais
dans l'Annexe A.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 10993 se trouve sur le site web de l'ISO.
Il convient que l'utilisateur adresse tout retour d'information ou toute question concernant le présent
document à l'organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l'adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
iv © ISO 2019 – Tous droits réservés

Introduction
Un des risques potentiels pour la santé, posé par les dispositifs médicaux, peut être dû aux interactions
des produits de dégradation induits par une réaction électrochimique avec le système biologique. Par
conséquent, l'évaluation de produits de dégradation potentiels issus de matériaux métalliques, à l'aide
de méthodes convenant à l'essai de comportement électrochimique de ces matériaux, est une phase
nécessaire à l'essai de qualité biologique des matériaux.
Le milieu corporel contient toujours des cations de sodium, de potassium, de calcium et de
magnésium, des anions de chlorure, de bicarbonate et de phosphate, ainsi que des acides organiques,
−3 −3
à des concentrations généralement comprises entre 2 × 10 mol/l et 150 × 10 mol/l. Une variété
de molécules organiques telles que les protéines, les enzymes et les lipoprotéines sont également
présentes, mais leurs concentrations peuvent être très variables. Des études antérieures ont conclu
que les molécules organiques n'avaient pas d'influence significative sur la dégradation des implants
métalliques. Cependant, des études plus récentes ont indiqué qu'il convient de prendre en compte
les interactions entre implants et tissus. En fonction d'un produit particulier ou d'une application
particulière, il peut également être nécessaire de prendre en compte une modification du pH du milieu
d'essai.
Dans ces milieux biologiques, les matériaux métalliques peuvent subir une certaine dégradation et les
différents produits de dégradation peuvent interagir avec le système biologique de différentes façons.
Par conséquent, l'identification et la quantification de ces produits de dégradation constituent une
phase importante dans l'évaluation de la qualité biologique des dispositifs médicaux.
NORME INTERNATIONALE ISO 10993-15:2019(F)
Évaluation biologique des dispositifs médicaux —
Partie 15:
Identification et quantification des produits de
dégradation issus des métaux et alliages
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie les exigences générales pour la conception des essais d'identification
et de quantification des produits de dégradation issus de dispositifs médicaux métalliques finaux ou
d'échantillons des matériaux correspondants prêts pour une utilisation clinique.
Le présent document ne s'applique qu'aux produits de dégradation créés par une modification chimique
du dispositif métallique final et au moyen d'un essai de dégradation in vitro. En raison de la nature des
essais in vitro, les résultats d'essai donnent une approximation du comportement in vivo de l'implant
ou du matériau. En raison du caractère accéléré de ces essais, la méthodologie chimique décrite est un
moyen de générer des produits de dégradation en vue d'analyses ultérieures.
Le présent document s'applique aux matériaux conçus pour se dégrader dans le corps, ainsi qu'aux
matériaux qui ne sont pas conçus pour se dégrader.
Le présent document n'est pas applicable à l'évaluation de la dégradation qui se produit uniquement
suite à des processus mécaniques; les méthodologies de génération de ce type de produit de dégradation
sont décrites, le cas échéant, dans les normes des produits considérés.
NOTE La dégradation purement mécanique donne principalement de la matière sous forme de particules.
Bien qu'ils n'entrent pas dans le domaine d'application du présent document, de tels produits de dégradation
peuvent entraîner une réponse biologique et peuvent subir une évaluation biologique telle q
...