医疗器械生物学评价

医疗器械生物学评价1976年美国国会最早立法，授权食品药物管理局（FDA）管理医疗器械，并实行售前审批制度。随后西欧、日本、加拿大、澳大利亚等政府也相继进行强制性管理。1979年:美国国家标准局和牙科协会发布“口腔材料生物学评价标准”1982年:美国材料试验协会发布“生物材料和医疗器械的生物学评价项目选择标准”.1984年:国际标准化组织（ISO）颁布“口腔材料生物学评价标准”，加拿大颁布了“生物材料评价试验方法标准”1986年:美国、英国和加拿大的毒理学和生物学专家制定了“生物材料和医疗器械生物学评价指南”1987年:美国药典（USP）发布了“医用塑料的生物学评价试验方法（体外）”1988年:又发布了“医用塑料的生物学评价试验方法（体内）”1989年:英国发布了“生物材料和医疗器械的生物学评价标准”1990年:西德发布了“生物材料的生物学评价标准”。1992年:日本完成了“生物材料和医疗器械的生物学评价指南”。ISO在1989年:制定“生物材料和医疗器械生物学评价标准”。17个有关标准：10993－1（1997）生物学评价和试验；10993-2（1997）动物保护要求；10993－3（1997）遗传毒性、致癌性和生殖毒性试验；10993－4（1992）和血液相互作用试验；10993—5（1998）细胞毒性试验（体外）；10993－6（1999）植人后局部反应试验；10993—7（1995）环氧乙烷灭菌残留量；10993－8（1998）生物学试验的参照材料选择和确定指南；10993－9（1999）潜在降解产物的鉴别和限定；10993－10（1995）刺激和致敏试验；10993－11（1997）全身毒性试验；l0993－12（1996）样品制备和参照材料；l0993－13（1998）聚合物降解产物的鉴别和限定；10993－14（1997）陶瓷制品降解产物的鉴别和限定；10993—15（1997）涂层和未涂层金属和合金降解产物的鉴别和限定；l0993－16（1997）降解产物和可沥滤物毒性动力学研究设计；l0993—17工业化灭菌的医疗器械中戊二醛和甲醛残留量（未完成）；10993—18（1997）材料化学特性。我国1994年正式组团参加并申请由观察会员国成为正式会员国。医疗器械生物学评价标准GB/T16886（ISO10993）生物学评价试验原则:选择和评价任何用于人体的材料和器械，都需要有一套评价程序，对直接或间接与人体接触的医疗器械，在设计程序中应包括生物学评价。GB/T16886涉及到医疗器械和材料的使用安全性。作为器械和材料总体评价与开发的一部分，用以评价器械和材料的生物学反应，用于确定器械和材料在常规应用中对组织的影响。医疗器械生物学危害分为两个方面，一是材料带来的生物学危害，二是器械的机械故障引起的生物学危害。一、GB/T16886适用范围不涉及与病人身体不直接亦不间接接触的材料和器械，也不涉及由于机械故障所引起的生物学危害。二、常用词的定义和术语1、医疗器械：（略）2、材料：任何用于器械及其部件的合成或天然的聚合物、金属、合金、陶瓷或其他无生长物质，包括无生命活性的组织。3、最终产品：处于“使用”状态的医疗器械。一、材料的特点和性能:化学、毒理学、物理学、电学、形态学和力学等性能。器械总体生物学评价应考虑以下方面：a）生产所用材料；b）助剂、工艺污染和残留；c)可沥滤物质；d）降解产物；e）其他成分以及它们在最终产品上的相互作用；f）最终产品的性能与特点二、产品重新进行生物学评价：a）制造产品所用材料来源或技术条件改变时；b）产品配方、工艺、初级包装或灭菌改变时；C）贮存期内最终产品中的任何变化；d）产品用途改变时；e）有迹象表明产品用于人体时会产生副作用。四、医疗器械分类（一）按接触性质分类：1、非接触器械：不直接或不间接接触患者的器械，本标准不涉及这类器械。2、表面接触器械：a）皮肤：仅接触未受损皮肤表面的器械，如各种类型的电极，体外假体、固定带、压迫绷带和监测器；b）粘膜：与粘膜接触的器械，如接触镜、导尿管、阴道内或消化道器械（胃管、乙状结肠镜、结肠镜、胃镜）、气管内管、支气管镜、义齿、畸齿矫正器、宫内避孕器；c)损伤表面：与伤口或其他损伤体表接触的器械：如溃疡、烧伤、肉芽组织敷料或治疗器械、创可贴等。3、外部接入器械a）血路，间接与血路上某一点接触，作为管路向血管系统输入的器械；如输液器、延长器、转移器、输血器等；b）组织／骨／牙质接入：接入组织、骨和牙髓／牙质系统的器械和材料：如腹腔镜、关节内窥镜、引流系统、齿科水门汀、齿科充填材料和皮肤钩等；c）循环血液：接触循环血液的器械；如血管内导管、临时性起博电极、氧合器、体外氧合器管及附件，透析器、透析管路及附件、血液吸附剂和免疫吸附剂。4、植入器械a)与骨接触的器械；如矫形钉、矫形板、人工关节、骨假体、骨水泥和骨内器械。主要与组织和组织液接触的器械；如起博器、药物给入器械、神经肌肉传感器和刺激器、人工肌键、乳房植入物、人工喉、骨膜下植入物和结扎夹；b）与血液接触的器械；如起博电极、人工动静脉瘘管、心脏瓣膜、血管移植物、体内药物释放导管和心室辅助装置。(二)按接触时间分类a）短期接触：一次或多次使用接触时间在24h以内的器械；b）长期接触：一次、多次（累积）或长期使用接触时间在24h以上30日以内的器械；c）持久接触：一次、多次（累积）或长期使用接触时间超过30日的器械。五、评价试验内容1、细胞毒性采用细胞培养技术。测定由器械、材料和／或其浸提液造成的细胞溶解（细胞死亡）以及对细胞生长的抑制和其他影响。2、致敏采用一种适宜的模型测定器械、材料和/或其浸提液潜在的接触致敏性。3、刺激采用一种适宜的模型，在相应的部位或在皮肤、眼、粘膜等植入组织上测定器械、材料和／或其浸提液潜在的刺激作用。4、皮内反应评价组织对器械浸提液的局部作用。该试验适用于不适宜做表皮或粘膜刺激试验的情况（如连向血路的器械）还适用于亲水性浸提物。5、全身毒性（急性）将器械、材料和／或其浸提液在24h内一次或多次作用于一种动物模型，测定其潜在的危害作用。该试验适用于接触会导致有毒的沥滤物和降解产物吸收的情况。该试验还包括热原试验，检测器械或材料浸提液的材料致热反应。6、亚慢性毒性（亚急性毒性）在大于24小时但不超过试验动物寿命的10％的时间（如大鼠是90日）内，测定器械、材料和／或其浸提液一次或多次作用或接触对试验动物的影响。7、遗传毒性采用哺乳动物或非哺乳动物的细胞培养或其他技术，测定由器械、材料和／或其浸提液引起的基因突变、染色体结构和数量的改变，以及DNA或基因的其他毒性。8、植入用外科手术法，将材料或最终产品的样品植入或放入预定植入部位或组织内，在肉眼观察和显微镜检查下，评价对活体组织的局部病理作用。9、血液相容性评价血液接触器械、材料或一相应的模型或系统对血液或血液成分的作用。溶血试验采用体外法测定由器械、材料和/或其浸提液导致的红细胞溶解和血红蛋白释放的程度。补充评价试验1、慢性毒性在不少于试验动物寿命10％（如大鼠是90日以上）的时间内，一次或多次将器械、材料和／或其浸提液作用于试验动物，测定其对动物的影响。2、致癌性在试验动物的寿命期内，一次或多次将器械、材料和／或其浸提液作用于试验动物，测定潜在的致肿瘤性。试验应与接触途径和作用时间相适应。3、生殖与发育毒性评价器械、材料和/或其浸提液对生殖功能、胚胎发育（致畸性），以及对胎儿和婴儿早期发育的潜在影响。试验应考虑器械的应用位置。4、生物降解在存在潜在的可吸收和/或降解时，该试验可测定器械、材料和/或其浸提液的可沥滤物和降解产物的吸收、分布、生物转化和消除的过程。生物学评价流程图生物学评价试验的样品制备一、试验样品的选择原则1．首先最好直接用医疗器械作为试验样品。2．若不能直接用医疗器成品，可选择医疗器械成品中有代表性部分作为试验样品。如果还不行，可用相同配方材料的有代表性样品进行试验，按照与成品相同的工艺过程进行预处理。●合成材料:应作为单一材料的试验样品；●有表面涂层的器械试验样品应包括涂层材料和基质材料.●器械如果使用粘接剂、射频密封或溶剂密封，试验样品应包括粘接和（或）密封处有代表性的部分。●若在临床中使用固化的材料，如粘固剂、粘接剂或充填剂，采用临床使用的状态进行试验；如果不行，应采用临床使用最小固化期作为试验样品。●若不能采用医疗器械成品或有代性表部分作试验样品时，可采用样品制备浸提液进行试验。二、试验样品的制备要求1.高分子材料包括树脂、聚合物和所有添加剂。对于配方的替代成分也要评价，并对配方作详细说明，包括材料的耐热性、原始状态、再粉碎。2．金属材料取自与医疗器械相同的原材料，并且与最终产品相同的车、磨和抛光、表面处理和灭菌等而制备的试验样品。3．陶瓷材料取自与医疗器械生产的同批粉料，并且用与最终产品生产相同的铸造、浇铸、烧结、表面抛光加工和灭菌而制备的试验样品。4．由于器械的表面对生物反应有很大影响，因此最好是使用器械的最终产品与细胞或生物体接触，或采用与器械最终产品相同的工艺加工成的器械样品，这些比代表性部分更能反应原医疗器械的生物学特性。三、医疗器械浸提液制备1、浸提介质：⑴极性溶液。生理盐水，无血清液体培养基。⑵非极性溶液。植物油（例如棉籽油或芝麻油）。⑶其他浸提介质。乙醇/水（5%，V/V），乙醇/生理盐水（5％，V／V）聚乙二醇400，二甲基亚砜，含血清液体培养基。2．浸提温度模拟医疗器械临床使用可能经受的最高温度，并且在此温度可浸提出最大量的滤出物质。•37±1℃（95±1.8℉）持续24±2h；37±1℃（95±1.8℉）持续72±2h；50±2℃（122±3.6℉）持续72土2h；•70土2℃（158±3.6℉）持续24±2h；•121土2℃（250土3.6℉）持续1±0.2h。推荐五种温度：3．浸提介质与试验样品表面积（或重量）比例：●试验样品被浸提介质浸没；●使得生物学评价试验的剂量体系中所含浸提物质的量最大；●使得生物学评价试验能反映验样品对人体的潜在危害作用。●按表1-3-1所列比例进行操作。生物学评价试验方法一、细胞毒性试验●利用细胞体外培养方法来评价医疗器械或其浸提液可滤出成分中急性细胞毒性的潜在性。●试验项目选择：琼脂覆盖法、分子滤过法、生长抑制法。3．试验条件(1)细胞株(2)培养基(3)样品的准备4．试验方法（1）琼脂覆盖法。本试验方法适用于固体（粉末、纤维状、金属）、液体等试验材料。试验样品：将试验样品制成100mm2的圆形，要求边缘光滑整齐。液体材科用0.1ml的样品吸收在同面积的无菌滤纸片或纤维素片上。阴性样品：为一已知无毒的材料，如高密度聚乙烯。阳性对照：为一已知的有一定毒性的样品材料（反应指标为2/2），含锡的聚氯乙烯是一种较为合适的阳性对照。试验步骤（在无菌条件进行):●制备细胞悬液●制备平板细胞单层●制备琼脂培养基平板●染色●放置试验样品●结果评定反应指标：R=Z/LZ----区域指标（见表1-4-1），与脱色区大小有关L----细胞溶解指标（见表1-4-2），与区域内细胞溶解的范围有关。分子滤过法:将试验样品制备成直径7mm的圆形膜片，要求有一个平面，使其可以充分地与滤膜接触，试验样品的重量不应超过3g,亦可用直径为7mm的纤维素片汲取0.1ml浸提液放置在分子滤膜片上。空白对照样品：只长有单层细胞的分子滤膜；单纯的分子滤膜。阳性对照样品：推荐使用稀释的苯酚溶液做为阳性对照样品。细胞株：人上皮细胞株（HeLa）、小鼠成纤维细胞株（L-929）。培养基：用于细胞培养的培养用液。生长培养基：如采用Eagle’s培养基,加入10％胎牛血清，1×105IU/l青霉素，100mg/L链霉素及10mmol/L碳酸氢钠和10mmol/LHEPES缓冲液。琼脂培养基：采用2倍Eagle’s培养基，加10％胎牛血清，1×105IU/l青霉素，100mg/L链霉素和10mmol/LHEPES缓冲液。溶血试验范围：本试验是用医疗器械或其浸提液做体外试验，测定红细胞溶解和