醫(yī)療器械中應(yīng)用的納米材料的安全性和有效性評價體系框架指

醫(yī)療器械中應(yīng)用的納米材料的安全性和有效性評價體系框架指導(dǎo)原則

（征求意見稿）

一、背景

納米材料在醫(yī)療器械中的應(yīng)用十分廣泛，現(xiàn)有的醫(yī)療器械中應(yīng)用的納米材料包括添加到醫(yī)療器械中的游離態(tài)納米材料（如傷口敷料中作為抗菌劑的納米銀），利用納米材料特性增加生物反應(yīng)性（如醫(yī)用納米羥基磷灰石/聚酰胺66復(fù)合骨充填材料）或者預(yù)防感染（如納米銀創(chuàng)傷貼）的固化納米材料等。此外，即使醫(yī)療器械本身不含有納米材料，其使用/植入過程也有可能導(dǎo)致納米尺寸顆粒的產(chǎn)生。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T30544.4-2019），對于納米材料的定義物質(zhì)結(jié)構(gòu)在三維空間中至少一維處于1到100nm之間且具有特殊性質(zhì)的材料被認(rèn)為是納米材料。納米材料獨特的物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)為醫(yī)療器械獲得突破性發(fā)展提供了新的機遇，同時也蘊含潛在的臨床應(yīng)用風(fēng)險。

本指導(dǎo)原則針對醫(yī)療器械中使用的納米材料，為申請人/監(jiān)管機構(gòu)提供關(guān)于納米材料安全性和有效性評價相關(guān)方面的信息。

本指導(dǎo)原則是對醫(yī)療器械中應(yīng)用的納米材料的一般要求，申請人應(yīng)依據(jù)具體產(chǎn)品的特性對注冊申報資料的內(nèi)容進(jìn)行充分說明和細(xì)化。申請人還應(yīng)依據(jù)具體產(chǎn)品的特性確定其中的具體內(nèi)容是否適用，若不適用，需詳細(xì)闡述理由及相應(yīng)的科學(xué)依據(jù)。

本指導(dǎo)原則是對申請人和審評人員的指導(dǎo)性文件，但不包括注冊審批所涉及的行政事項，亦不作為法規(guī)強制執(zhí)行，如果有能滿足相關(guān)法規(guī)要求的其它方法，也可以采用，但是需要提供詳細(xì)的研究資料和驗證資料。應(yīng)在遵循相關(guān)法規(guī)的前提下使用本指導(dǎo)原則。

本指導(dǎo)原則是在現(xiàn)行法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系以及當(dāng)前認(rèn)知水平下制定的，隨著法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，本指導(dǎo)原則相關(guān)內(nèi)容也將進(jìn)行適時的調(diào)整。

二、適用范圍

本指導(dǎo)原則適用于與人體直接或間接接觸，由納米材料組成或包含納米材料的醫(yī)療器械，以及在生產(chǎn)過程中未使用納米材料，但醫(yī)療器械（或部件）在臨床使用過程中降解、磨損或在機械處理過程中（如醫(yī)療器械原位研磨、拋光等）產(chǎn)生納米顆粒的醫(yī)療器械的相關(guān)安全性和有效性評價。不適用于：

-納米技術(shù)作為賦能技術(shù)的應(yīng)用。

-納米技術(shù)作為藥品的使用。

-含有納米材料的醫(yī)療器械在制造和廢棄過程中造成的職業(yè)和環(huán)境風(fēng)險。

三、一般原則

（一）納米材料接觸途徑的分類

目前現(xiàn)有或者正在處于研發(fā)階段的應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械，按照在GB/T16886.1中給出的接觸途徑進(jìn)行分類（詳見第五章表2）。對于所有類別的醫(yī)療器械，納米材料的潛在暴露均應(yīng)納入考慮。此外，即使醫(yī)療器械本身不含有納米材料，其生產(chǎn)/使用過程中的磨損也有可能導(dǎo)致納米尺寸的顆粒產(chǎn)生。按照國家局的“國食藥監(jiān)械[2006]146號”規(guī)定，納米生物材料類醫(yī)療器械作為III類醫(yī)療器械管理。

（二）風(fēng)險評估

納米材料的特性為醫(yī)療器械獲得突破性發(fā)展提供了新機遇，同時也存在潛在的不確定的風(fēng)險，在設(shè)計、臨床前測試、臨床評價、設(shè)計變更等階段，注冊申請人可以根據(jù)《GB/T16886.1醫(yī)療器械生物學(xué)評價風(fēng)險管理過程中的評價與試驗》、《YY/T0316-2016醫(yī)療器械風(fēng)險管理對醫(yī)療器械的應(yīng)用》和《醫(yī)療器械產(chǎn)品受益-風(fēng)險評估注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則》中規(guī)定的風(fēng)險因素，對含有納米材料的醫(yī)療器械進(jìn)行風(fēng)險評估。含有納米材料的醫(yī)療器械與納米材料相關(guān)的風(fēng)險因素主要包括納米材料從器械釋放的可能性、暴露劑量、暴露途徑、接觸部位和持續(xù)時間。

（三）納米材料的安全性評價

生物相容性/毒理學(xué)評價是納米材料安全性評價的重要內(nèi)容，GB/T16886.1規(guī)定了應(yīng)當(dāng)根據(jù)器械的類型和與機體接觸的時間來進(jìn)行生物學(xué)風(fēng)險評估程序的框架。該框架通常也適用于包含、產(chǎn)生納米材料或由納米材料組成的醫(yī)療器械。GB/T16886系列標(biāo)準(zhǔn)的后續(xù)部分描述了更為詳細(xì)的試驗評價方案。納米材料生物相容性/毒理學(xué)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)將陸續(xù)起草并發(fā)布。

當(dāng)前ISOTC194“醫(yī)療器械生物相容性評價技術(shù)委員會”已頒布了醫(yī)療器械生物學(xué)評價第22部分：納米材料指南（國際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化工作正在進(jìn)行中），納米材料生物相容性評價應(yīng)參考ISO/TR10993-22充分考慮和論證方法的適用性。目前，已發(fā)布并實施的三項醫(yī)療器械推薦性標(biāo)準(zhǔn)：YY/T0993-2015醫(yī)療器械生物學(xué)評價納米材料：體外細(xì)胞毒性試驗（MTT試驗和LDH試驗）、YY/T1295-2015醫(yī)療器械生物學(xué)評價納米材料：細(xì)菌內(nèi)毒素試驗和YY/T1532-2017醫(yī)療器械生物學(xué)評價納米材料溶血試驗，這些標(biāo)準(zhǔn)為醫(yī)療器械中的納米材料生物相容性/毒理學(xué)評價提供了部分專屬的方法。

因為納米材料不同的體積形式顯示不同的物理化學(xué)性質(zhì)（例如機械，化學(xué)，磁，光或電），因此，生物體暴露于納米材料之后，可能表現(xiàn)出與常規(guī)材料不同的生物相容性/毒理學(xué)反應(yīng)。申請人應(yīng)針對醫(yī)療器械的結(jié)構(gòu)形式、預(yù)期用途、與人體的接觸途徑、所含納米材料的種類和形態(tài)等因素，通過設(shè)計一系列預(yù)試驗來獲得納米材料與測試系統(tǒng)相互作用的知識，并對納米材料對于試驗結(jié)果的影響進(jìn)行定性/定量研究，從而建立起適合所申請產(chǎn)品特點的生物相容性/毒理學(xué)評價專屬試驗方案。

納米材料的安全性評價流程和路徑見圖1。

圖1醫(yī)療器械中應(yīng)用的納米材料安全性評價流程圖

（四）納米材料的有效性評價

根據(jù)醫(yī)療器械的預(yù)期用途，醫(yī)療器械中應(yīng)用的納米材料的有效性評價方法可包括臺架試驗、體外測試、計算機模擬、動物試驗和臨床試驗。申請人應(yīng)闡明在產(chǎn)品中使用納米材料/納米技術(shù)的必要性，以及與不采用納米材料的已上市同品種醫(yī)療器械/診療手段的明顯優(yōu)勢。如有可能，臨床前和臨床試驗建議采用優(yōu)效性試驗。

盡管動物與人體之間，在部分醫(yī)療器械的有效性方面可能存在一定差異，但設(shè)計合理的動物實驗可支持產(chǎn)品的有效性（包括性能和操作）評估。醫(yī)療器械動物實驗研究技術(shù)審查指導(dǎo)原則第一部分：決策原則（2019年第18號）和第二部分：實驗設(shè)計、實施質(zhì)量保證，為評估包含納米材料的醫(yī)療器械是否需要開展動物試驗以及如何開展動物試驗提供了指南。由于納米技術(shù)是正在快速發(fā)展的新興領(lǐng)域，含納米材料的醫(yī)療器械在進(jìn)行風(fēng)險評估時，可能無法與已上市產(chǎn)品進(jìn)行等同性比較，需要通過適宜的動物模型來評價納米材料的有效性。申請人宜提出明確的試驗?zāi)康模磾M解決的問題），并根據(jù)試驗?zāi)康挠删哂邢鄳?yīng)的專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗的人員制定科學(xué)、合理的研究方案。

根據(jù)國家藥品監(jiān)督管理局發(fā)布的《醫(yī)療器械臨床試驗質(zhì)量管理規(guī)范》（第25號）和《醫(yī)療器械臨床評價技術(shù)指導(dǎo)原則》開展臨床評價。

（五）醫(yī)療器械中應(yīng)用的納米材料安全性和有效性評價體系框架

納米材料因其特有的性能，可能為醫(yī)療器械性能帶來大幅度改善，或者實現(xiàn)傳統(tǒng)技術(shù)無法達(dá)到的新功能，從而為疾病的診斷、預(yù)防、監(jiān)護(hù)、治療或者緩解提供新的產(chǎn)品或者手段，另一方面，其安全性問題一直是科學(xué)界、行業(yè)和監(jiān)管部門關(guān)注的重點。根據(jù)《醫(yī)療器械安全和性能的基本原則》，醫(yī)療器械應(yīng)實現(xiàn)其預(yù)期性能，其設(shè)計和生產(chǎn)應(yīng)確保器械在預(yù)期使用條件下達(dá)到預(yù)期目的。這些器械應(yīng)是安全的并且能夠?qū)崿F(xiàn)其預(yù)期性能，與患者受益相比，其風(fēng)險應(yīng)是可接受的，且不會損害醫(yī)療環(huán)境、患者安全、使用者及他人的安全和健康。

本指導(dǎo)原則系列將在充分吸收最新科研成果的基礎(chǔ)上，分別對納米材料表征、體外替代測試/計算機模擬研究、生物相容性/毒理學(xué)評價、動物試驗評價及臨床評價進(jìn)行分析，并給出建議。由于醫(yī)療器械種類眾多，其人體接觸/暴露途徑也存在很大差異，具體到某一醫(yī)療器械，不一定需要上述所有評價方法。

四、納米材料表征

（一）總則

醫(yī)療器械的材料表征包括化學(xué)、物理化學(xué)、形態(tài)學(xué)和表面特性等表征（GB/T16886.18和GB/T16886.19），納米材料表現(xiàn)出獨特的性質(zhì)取決于它們的大小、形狀和表面形態(tài)等不同于常規(guī)材料。因此，納米材料在醫(yī)療器械的設(shè)計、開發(fā)和最終生產(chǎn)的所有階段的理化表征是完成生物相容性/毒理學(xué)評價的重要一步，也對醫(yī)療器械中新納米材料進(jìn)行有效篩選給出建設(shè)性意見。此外，在進(jìn)行試驗設(shè)計時，表征信息可以指導(dǎo)試驗方案的制定。

ISO/TR13014列出了以下毒理學(xué)試驗中需要表征的工程納米級材料的特性：化學(xué)成分、純度、尺寸和尺寸分布、聚集和團(tuán)聚狀態(tài)、形狀、表面積、表面化學(xué)、表面電荷、溶解度和分散度等。

這些性質(zhì)應(yīng)該被看作是醫(yī)療器械所用納米材料評價的出發(fā)點；附加屬性的表征可以根據(jù)醫(yī)療器械的設(shè)計、預(yù)期用途和磨損特性來表示。例如，其他理化特性可按照下述內(nèi)容逐一考察：結(jié)晶、孔隙度、氧化還原電位、（光）催化、自由基的形成潛力和辛醇/水系數(shù)（未必適用于固體材料）。

為獲取以上需要的資料，在進(jìn)行特定納米材料與醫(yī)療器械相關(guān)且可靠的表征過程中，物理學(xué)家、化學(xué)家、毒理學(xué)家、工程師和其他學(xué)科領(lǐng)域的專家之間的多學(xué)科合作是必要的。

除了上述理化表征，表面具有納米結(jié)構(gòu)的醫(yī)療器械可能需要從形態(tài)學(xué)上進(jìn)行表征。對于表面納米結(jié)構(gòu)修飾的醫(yī)療器械將繼續(xù)探討細(xì)胞和微生物與醫(yī)療器械間的相互作用。對于表面結(jié)構(gòu)的有效表征所需測量的參數(shù)取決于特定的應(yīng)用。例如Webb等提出至少使用三個統(tǒng)計學(xué)參數(shù)作為一個標(biāo)準(zhǔn)來描述與細(xì)菌粘附相關(guān)的縱向和橫向納米結(jié)構(gòu)：平均表面粗糙度（Ra）、表面面積差（Rsa）、峰值計數(shù)（Rpc）。峰高度以及峰-峰距離可以作為有意義的空間參數(shù)。

對應(yīng)用納米多孔材料的醫(yī)療器械(例如藥物輸送和組織支架等)的表征包含以下信息：孔隙或空隙的尺寸和結(jié)構(gòu)、密度和分布。

（二）表征參數(shù)與方法

表1匯總了用于醫(yī)療器械中納米材料表征的基本參數(shù)。ISO/TR13014:2012提供了與這些生物學(xué)評價參數(shù)的相關(guān)詳細(xì)信息。

基于ISO/TR13014，表1還提供了可以為每個參數(shù)進(jìn)行定量和/或定性的方法。隨著對納米材料的不斷研究和探索，其表征方法也將不斷改進(jìn)優(yōu)化，故本表應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。表中所列出的方法包括某些常規(guī)材料的分析方法，以及專門為納米級材料開發(fā)的特殊方法。

用于納米材料表征的相關(guān)方法包括分離和提取(如超離心、流場分離技術(shù)（Fieldflowfractionation,FFF）、流體動力學(xué)色譜（Hydrodynamicchromatography,HDC)以及使用光譜或質(zhì)譜技術(shù)的化學(xué)分析/檢測，如電感耦合等離子體質(zhì)譜法(Inductivelycoupledplasmamassspectrometry,ICP-MS)、紫外光譜(Ultravioletspectrum,UV)、原子吸收光譜法（Atomicabsorptionspectroscopy,AAS）、BET表面積測定(Brunauer,Emmett,Teller'stest,BET)。納米材料的原位成像方法，如磁粒子成像(Magneticparticleimaging,MPI)和正電子發(fā)射斷層掃描(Positron?emission?tomography,PET)目前正在開發(fā)中。

電子顯微鏡是用于表征納米材料的最普遍適用的方法。納米材料的尺寸和形態(tài)在掃描電子顯微鏡(Fieldemissionscanningelectronmicroscopy,FESEM)，場發(fā)射掃描電子顯微鏡（Fieldemissiongun-scanningelectronmicroscopes,FEG-SEM）,透射電子顯微鏡（Transmissionelectronmicroscope,TEM）,掃描透射電子顯微鏡(Scanningtransmissionelectronmicroscopy,STEM)和聚焦離子束與掃描電鏡(Focusionbeam/scanningelectronmicroscope,FIB/SEM)下容易測得。高分辨透射電子顯微鏡（Highresolutiontransmissionelectronmicroscopy,HRTEM）可以將粒子和原子團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)信息的分辨率降低到0.2nm以下，而電子能量損失譜(Electronenergylossspectroscopy,EELS)和能量色散X射線光譜儀(EnergyDispersiveX-RaySpectroscopy,EDX)分析可以對納米級的粒子進(jìn)行化學(xué)分析。

結(jié)合幾種方法可以同時研究顆粒大小、形狀、結(jié)構(gòu)、成分和表面性質(zhì)。單一的表征方法可能無法提供準(zhǔn)確的評價參數(shù)（例如粒度分布，表面組合物），需要多種方法用于一個特定的理化參數(shù)的表征。但要注意的是，可能對特定屬性使用不同方法所獲得的結(jié)果不能直接比較，并且目前幾乎沒有統(tǒng)一方法對納米材料進(jìn)行理化評價以輔助形成可靠的試驗方案，申請人宜在納米材料的類型和形式以及醫(yī)療器械預(yù)期用途的基礎(chǔ)上選擇進(jìn)行表征的方法。例如，對于納米顆粒尺寸確定，在幾種指南性文件說明至少使用一種顯微鏡技術(shù)（如TEM），共聚焦激光掃描顯微鏡(CLSM)）。在EU-JRC發(fā)表的報告中描述了對納米顆粒尺寸測量的方法和存在的缺陷。

由于納米材料的表征往往是科學(xué)和技術(shù)上的挑戰(zhàn)，因此，申請人宜考慮實驗室質(zhì)量保證程序和最優(yōu)方案。納米材料理化表征手段的選擇、表征結(jié)果和納米材料特性的解釋分析應(yīng)該由經(jīng)過培訓(xùn)且有經(jīng)驗的專業(yè)人員進(jìn)行。在分析過程中，宜謹(jǐn)慎考慮樣品制備以確保所獲得的數(shù)據(jù)來自該器械中有代表性的材料。如有可能，申請人宜在理化表征中采用可獲得的適當(dāng)?shù)膮⒄詹牧?，以便對分析儀器設(shè)備和試驗方法進(jìn)行校正和檢驗。表征過程的各個環(huán)節(jié)應(yīng)仔細(xì)記錄，以確保結(jié)果的透明度和可重復(fù)性。所用方法應(yīng)被證實能恰當(dāng)用于納米材料的研究。有關(guān)醫(yī)療器械中應(yīng)用的納米材料理化性質(zhì)表征的具體內(nèi)容，將在本系列指導(dǎo)原則后續(xù)部分給出。

表1納米材料關(guān)鍵理化表征和測量方法的舉例

表征

測量參數(shù)

測量方法舉例

與ISO指導(dǎo)原則有關(guān)方法學(xué)

化學(xué)成分和純度

單一元素或分子（可表示為化學(xué)式）的數(shù)目與鑒定

非預(yù)期成分（雜質(zhì)）的水平或濃度

X射線熒光

X射線光電子能譜

俄歇電子能譜

傅立葉X射線衍射（XRD變換紅外光譜）(FTIR)，拉曼和其他分子光譜

熱重分析

紫外/可見光譜法

掃描電子顯微鏡+XRD或能量色散X射線光譜儀（EDS）

核磁共振

（單一顆粒）電感耦合等離子體質(zhì)譜（spICP-MS）

ISO22309

ISO22489

ISO24173

ISO13084

ISO18144

粒度和粒度分布

粒度：

顯示規(guī)則幾何形狀的顆粒的等效球形直徑

粒子幾何形狀的一個或幾個特定方面的長度

粒度分布：

圖形表示，例如直方圖、和/或進(jìn)行統(tǒng)計參數(shù)值，例如平均值，中值，和/或模式

動態(tài)光散射

小角度X射線散射

尺寸排阻色譜法

掃描電子顯微鏡（SEM），透射電子顯微鏡（TEM），或掃描探針顯微鏡（SPM）分析

微分遷移分析

離心液體沉淀

納米粒子跟蹤分析

拉曼光譜

激光誘導(dǎo)白熾激光

共聚焦顯微鏡（CLSM）

單個粒子ICP-MS

用于納米材料分離的切向流過濾，然后進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋z測，如ICP-MS(ISO10993-14)

ISO9276系列標(biāo)準(zhǔn)

ISO9277

ISO13318系列標(biāo)準(zhǔn)

ISO13320

ISO13321

ISO13322系列標(biāo)準(zhǔn)

ISO14488

ISO14887

ISO15900

ISO16700

ISO/TS19590

ISO20998-1

ISO21501系列標(biāo)準(zhǔn)

ISO22412

匯聚/集聚狀態(tài)

粒度

相比于初始粒子的匯聚/集聚顆?？倲?shù)

匯聚/集聚時的初始顆粒數(shù)

每匯聚/集聚時初始顆粒數(shù)的分布

（cryo-）SEM或（cryo-）TEM分析圖片

不同的波長下角度依賴性散射

靜態(tài)光散射

小角X射線散射

X射線衍射（XRD）

X線吸收光譜（XAS）

小角中子散射

流變學(xué)方法

離心液體沉淀

激光衍射

納米粒子跟蹤分析

參見粒度的指導(dǎo)原則

ISO/TR13097

ISO12025

ISO13322-1

形狀

與尺寸無關(guān)的形狀描述

與尺寸無關(guān)的形狀描述的值分布

SEM,TEM，原子力顯微鏡（AFM）或SPM圖像

散射技術(shù)

spICP-MS

ISO16700

ISO13322-1

表面積

體積-和/或質(zhì)量的比表面積

根據(jù)氣體或液體等溫吸附的方法（BET理論）

液體孔隙度

圖像分析

激光誘導(dǎo)白熾

ISO15901-1

ISO15901-2

ISO15901-3

ISO18757

ISO13322-1

ISO9277

表面納米結(jié)構(gòu)

尺寸和幾何形狀

干涉

反射

掃描探針顯微鏡（SPM）及原子力顯微鏡（AFM）

掃描隧道顯微鏡（STM）

接觸式輪廓曲線

非接觸式輪廓曲線

ISO25178

表面化學(xué)

元素和分子豐度

反應(yīng)性（化學(xué)反應(yīng)率）

俄歇電子能譜

X射線光電子能譜（XPS）

二次離子質(zhì)譜（SIMS）

三維原子探針斷層

能量色散X射線光譜儀

電子能量損失光譜法（EELS）

低能離子能譜

拉曼和其他分子

光譜

ISO/TR14187

ISO18115

ISO24236

ISO15471

ISO18118

ISO/TR19319

ISO17973

表面電荷

每單位顆粒表面的正負(fù)電荷凈數(shù)

Zeta電位

等電點

電泳光散射

電泳

電滲

電聲振幅

膠體振動電流

ISO20998

ISO13099

溶解性/分散度

溶解性：

最大質(zhì)量或可在指定的（或標(biāo)準(zhǔn)）的溫度或壓力下溶解在溶劑中的單位質(zhì)量或體積的溶質(zhì)濃度

分散度：

最大質(zhì)量或在指定的（或標(biāo)準(zhǔn)）的溫度和壓力下的分散相的濃度存在于分散介質(zhì)中的一個單位質(zhì)量（溶劑）或分散體的單位體積（溶劑加上分散相）

沒有用于評估納米顆粒溶解性的具體方法。

用于納米材料分離的切向流過濾，然后進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋z測，如ICP-MS(ISO10993-14)

用于評估納米顆粒分散度的方法需基于粒度/粒度分布和聚集/團(tuán)聚狀態(tài)（見上文粒度部分）

ISO20998

ISO13099

五、納米材料生物相容性/毒理學(xué)評價

本指導(dǎo)原則僅給出納米材料生物相容性/毒理學(xué)評價的概述。有關(guān)納米材料生物相容性/毒理學(xué)評價的具體內(nèi)容，將在本系列指導(dǎo)原則后續(xù)部分給出。

由于納米材料的特性，使得其與常規(guī)材料在吸收、分布、代謝和排泄/清除（ADME）這些潛在的連續(xù)過程中不同，進(jìn)而引起與常規(guī)材料誘導(dǎo)產(chǎn)生不同的生物相容性/毒理學(xué)反應(yīng)，所以對納米材料毒代動力學(xué)的研究，可指導(dǎo)生物相容性/毒理學(xué)的試驗設(shè)計及結(jié)果解讀。

（一）樣品制備

樣品制備是對醫(yī)療器械及其制造過程中使用的材料進(jìn)行表征和生物學(xué)試驗時的一個關(guān)鍵的多步驟過程。應(yīng)選用最終產(chǎn)品對器械進(jìn)行有代表性取樣的檢測、產(chǎn)品浸提液的制備、制備的試驗材料的貯存和穩(wěn)定性。具體內(nèi)容詳見GB/T16886.12有關(guān)部分。

應(yīng)特別考慮含有或由納米材料組成的醫(yī)療器械的樣品制備（如納米顆粒分散劑的應(yīng)用代替浸提液）。

與非納米材料或化學(xué)物質(zhì)的試驗相比較，納米顆粒潛在的理化性質(zhì)改變對樣品制備提出了重大挑戰(zhàn)。影響因素包括納米顆粒的表面特性增加了其反應(yīng)性，聚集或團(tuán)聚物的形成，通過水合作用改變分散系中的納米顆粒，部分溶解或其他過程和微量的雜質(zhì)對納米顆粒理化特性和毒理學(xué)特性潛在的影響。與其他類型的試驗樣品一樣，納米顆粒有吸附到容器表面的可能性。擴(kuò)散和重力沉降也會影響納米材料到細(xì)胞的輸送率。納米顆粒用于試驗樣品，確認(rèn)劑量度量是非常重要的。

由于存在這些問題，有必要針對含納米顆粒的器械制定可靠的樣品制備方案。

在生物介質(zhì)中可溶的納米材料可能以分子形式存在于實驗體系中，微溶或不溶的納米材料可能以納米顆粒的分散存在于實驗體系中。需要仔細(xì)分析來確定一個特殊的納米材料在規(guī)定的實驗條件下是完全分散，部分溶解（如一些金屬）還是完全溶解，因為微粒材料的分散可能引起一種不同于從化學(xué)成分預(yù)測的分子或元素毒性的反應(yīng)，可溶性的納米顆?？赡艹霈F(xiàn)與非納米級可溶性材料相似的反應(yīng)，如適用，除了自身溶解性，還應(yīng)考慮到溶解速率。因此，對于評估可溶性納米材料或殘留物/雜質(zhì)的影響可使用常規(guī)浸提方法，對于難溶性或不溶性的納米材料，可能需要通過物理或/和化學(xué)的方法（但不能改變納米材料的理化性質(zhì)和毒性），使納米材料分散在液體中，以應(yīng)用于對納米材料進(jìn)行的生物學(xué)評價和風(fēng)險評估的大部分實驗。GB/T16886.12規(guī)定在使用浸提介質(zhì)的情況下，應(yīng)考慮到極性和非極性介質(zhì)。通常情況下，納米顆粒分散應(yīng)基于臨床使用情況和可分散性來選擇介質(zhì)，大部分納米顆粒分散系在極性溶液中制備和使用。

納米顆粒的分散受納米顆粒之間的相互作用和納米顆粒與其所處環(huán)境相互作用影響，分散的納米體不一定僅以原形存在，分散后形成二級物質(zhì)可以以聚集物和團(tuán)聚物的形式存在；納米顆粒的粉末和氣溶膠形式通過表面電荷或空間效應(yīng)則變得不穩(wěn)定，因此，納米材料在生物學(xué)評價中獲得有代表性和重復(fù)性結(jié)果的一個關(guān)鍵因素是試驗樣品的穩(wěn)定性。

電解質(zhì)濃度、pH、離子強度或分子成分（如血清蛋白等）對浸提液制備和/或原料和劑量分散有重大影響，因此，生物相容性/毒理學(xué)評價試驗中應(yīng)用的分散條件應(yīng)與生理條件一致。例如，體外哺乳動物細(xì)胞試驗使用的浸提液必須是等滲，pH為7.4，二價離子和蛋白質(zhì)的混合液。如果不一致，需要說明合理的理由和科學(xué)依據(jù)。

納米毒理學(xué)的劑量-反應(yīng)關(guān)系可能不是傳統(tǒng)的質(zhì)量濃度，而是納米顆粒數(shù)量或納米材料/納米顆?？偙砻娣e單位。因此，應(yīng)該根據(jù)納米材料的特性選擇合適的劑量單位。

納米顆粒的樣品制備可能包括成品或供應(yīng)商提供的原材料的表征和用于動物或體外試驗的樣品制備和貯存。制備的具體方法可能因給藥途徑和納米顆粒傳遞方法的不同而有差異。在試驗樣品制備和給藥中常見的內(nèi)容包括：

——試驗材料的鑒定、貯存和穩(wěn)定性，包括批與批之間的差異性；

——試驗介質(zhì)的化學(xué)組成；

——適當(dāng)?shù)膭┝慷攘康倪x擇；

——原料分散劑制備的樣品在給藥之前的表征。

作為一般原則，樣品制備的細(xì)節(jié)和方法選擇的基本原理應(yīng)該詳細(xì)記錄。

ISO/NPTR16196正在制定納米材料的具體指導(dǎo)原則：納米技術(shù)-人造納米材料的樣品制備方法和計量學(xué)考慮的指導(dǎo)。

（二）毒代動力學(xué)

1.前言

與納米材料相關(guān)的主要風(fēng)險被認(rèn)為與組成納米材料個體的游離納米顆粒、離子、或組分的存在或釋放有關(guān)。醫(yī)療器械中的納米材料可以游離、固定或嵌入的方式存在，且在體內(nèi)每種方式均有其各自釋放納米顆粒的潛能。

吸收、分布、代謝和排泄/清除（ADME）這些潛在的連續(xù)過程可以作為納米材料的毒代動力學(xué)特點，可指導(dǎo)生物相容性/毒理學(xué)的試驗設(shè)計及結(jié)果解讀，其毒代動力學(xué)研究需要被視為含有納米材料的醫(yī)療器械的毒理風(fēng)險評估的一部分。如果從醫(yī)療器械中釋放的納米材料可以被吸收、分布、代謝和/或排泄即需要進(jìn)行毒代動力學(xué)的研究。GB/T16886.16給出了關(guān)于如何開展毒代動力學(xué)研究的框架?？傮w來講，該標(biāo)準(zhǔn)適用于納米材料，但要考慮納米材料的特性，在接觸途徑、劑量策略、動物模型、研究周期和分析技術(shù)/手段等方面需要進(jìn)行調(diào)整。

據(jù)文獻(xiàn)報道，納米顆粒的理化性質(zhì)、表面特性（化學(xué)和電荷）、接觸途徑、動物種屬、劑量和浸提方法等因素都會影響動物模型的毒代動力學(xué)。當(dāng)測試系統(tǒng)中使用了納米材料，要清楚有些特性需要被確定，這些特性可能會受到周圍環(huán)境的影響，并且在很大程度上依賴于周圍的環(huán)境（例如存在組織培養(yǎng)基、血液/血清、蛋白質(zhì)）。與環(huán)境的這種相互作用可能導(dǎo)致納米材料本身的瞬時性衍化，例如通過獲得/脫落的蛋白涂層、納米顆粒團(tuán)聚/聚集物的形成，以及納米材料的其他變化。這樣的變化可能會影響納米材料的特性及毒代動力學(xué)參數(shù)，從而影響其毒理學(xué)特征。

因此，如果風(fēng)險評估的結(jié)論是需要進(jìn)行毒代動力學(xué)研究，申請人需說明影響該研究的設(shè)計、呈現(xiàn)的結(jié)果和結(jié)果解釋的因素。

2．毒代動力學(xué)的影響因素

a)理化性質(zhì)

幾項研究顯示，尺寸和尺寸分布、形狀、電荷、附聚和聚集、親水性以及表面結(jié)構(gòu)等納米材料的特性可以影響ADME。例如，據(jù)報道較小的納米顆粒（10-15nm）分布廣泛，更大的納米粒子易于聚集在單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)（

mononuclearphagocytesystem，MPS）富集的肝和脾。在細(xì)胞水平的研究顯示，大于100nm的納米顆粒可以通過不同于內(nèi)吞途徑，被細(xì)胞攝入。較大的納米顆粒不太可能具有皮膚穿透性，而較小的可進(jìn)入較深的表皮、真皮和淺表細(xì)胞層。直徑小于12nm的物體可通過血-腦屏障等。

納米材料表面的理化性質(zhì)在生物分子和生物系統(tǒng)的相互作用中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。已知其表面特性如親水性、疏水性和電荷能影響蛋白質(zhì)的吸附性、穩(wěn)定性和它們的吸附的強度，以及吸附的生物分子的性質(zhì)（見本節(jié)b）。

然而到目前為止，哪一參數(shù)作為最關(guān)鍵的參數(shù)影響ADME仍不明確，因此要在對納米材料充分表征的基礎(chǔ)上，開展毒代動力學(xué)研究。

b)生物分子吸附

生物環(huán)境中的納米材料在其表面經(jīng)受快速的蛋白質(zhì)吸附，形成納米-蛋白復(fù)合物（納米蛋白冠，ProteinCorona）。據(jù)報道，該“蛋白冠”是由強結(jié)合蛋白內(nèi)核和快速的外層交換分子組成的雙層系統(tǒng)。納米蛋白冠的結(jié)構(gòu)和組成取決于納米材料的合成成分（即材料固有特性，例如大小、形狀、組成、電荷和疏水性），生理環(huán)境的性質(zhì)（例如血液、間質(zhì)液、細(xì)胞質(zhì)），和暴露的持續(xù)時間。

納米蛋白冠不是靜態(tài)的，而是可以根據(jù)納米顆粒所處的直接環(huán)境而改變。此外，其他生物分子，例如脂質(zhì)，也可以粘附到納米材料表面，可稱為納米生物分子冠。納米生物分子冠改變了納米材料的尺寸和界面組成，賦予納米材料不同于起始合成成分的生物特性。從而通過所獲得的生物特性影響包括生物信號、動力學(xué)、運輸、蓄積和毒性的生理效應(yīng)。例如納米血清蛋白冠的形成增強了MPS的細(xì)胞識別和攝取，這通常導(dǎo)致納米顆粒從血液中加速地清除，并常規(guī)進(jìn)入作為MPS代謝主要器官的肝臟和脾臟。

血漿和血清介質(zhì)可用于鑒定吸附于特定納米材料的蛋白質(zhì)。采用與生物學(xué)相似的模擬液將有助于評價生理條件下，確定吸附于納米材料表面的生物分子并對使用期內(nèi)納米材料的生物轉(zhuǎn)化進(jìn)行評價，應(yīng)在研究項目文檔中記錄所用模擬液的信息。例如，有研究采用生物模擬液（Gamble’s溶液）來評價不同類型碳納米管的持續(xù)存留。

介質(zhì)（如懸浮液）可影響納米材料的毒代動力學(xué)，因此，毒代動力學(xué)應(yīng)采用與其他毒性試驗相同的介質(zhì)。

c)接觸途徑

接觸途徑能夠使納米材料/納米顆粒的表面特性和納米顆粒在機體的生物分布發(fā)生改變。

基于使用部位，納米材料表面分子粘附作用可以進(jìn)一步影響被釋放納米材料的動力學(xué)。例如：納米血清蛋白冠的形成促進(jìn)了由MPS介導(dǎo)的識別和攝取，這通常導(dǎo)致納米顆粒從血液中加速地清除，并進(jìn)入作為MPS代謝主要器官的肝臟和脾臟；又如在氣管內(nèi)使用的金納米顆粒（1.4nm）主要蓄積在腎臟而非肝臟，后者是靜脈內(nèi)使用的主要靶器官；如果與肺接觸，納米材料在肺中的分布將取決于其特性，其中納米顆粒的尺寸是一個重要因素；當(dāng)前文獻(xiàn)數(shù)據(jù)顯示納米顆粒較少經(jīng)皮膚途徑被全身吸收，經(jīng)真皮吸收的程度不僅取決于納米顆粒性能，而且還取決于解剖部位（皮膚厚度）和皮膚屏障的完整性；另外機械運動和化學(xué)物質(zhì)可以增強吸收。當(dāng)納米顆粒與嚙齒類動物鼻腔接觸，發(fā)現(xiàn)納米顆粒通過呼吸道上皮的感覺神經(jīng)末梢攝取后，顆粒隨著軸突轉(zhuǎn)運至神經(jīng)節(jié)和中樞神經(jīng)；對于除了靜脈以外的大多數(shù)接觸途徑，大部分的納米顆粒停留在接觸部位的附近組織或局部引流淋巴結(jié)，并可以經(jīng)由淋巴引流直接或間接地進(jìn)入體循環(huán)，如果納米顆粒到達(dá)循環(huán)系統(tǒng)，它們通常被MPS富集的肝臟和脾臟攝取，在幾乎所有類型的器官和組織均可發(fā)現(xiàn)納米顆粒，這使得很難預(yù)測其靶器官。

因此，由于不同的接觸途徑（例如靜脈內(nèi)的血液導(dǎo)管與氣管內(nèi)插管），從醫(yī)療器械中釋放的納米顆?？梢员徊煌纳锓肿铀采w，從而影響其毒代動力學(xué)和毒理學(xué)。

d)劑量效應(yīng)

納米材料的劑量效應(yīng)，即暴露量和清除量之間的關(guān)系也會影響其毒代動力學(xué)和毒理學(xué)。如果納米顆粒的暴露量大于其清除，則會在體內(nèi)蓄積。沉積于肺泡的納米顆粒主要由肺泡巨噬細(xì)胞吞噬最終由氣道輸送到粘膜纖毛被機械性清除。如果接觸超過其清除，則導(dǎo)致過載/清除率達(dá)到飽和及毒代動力學(xué)改變。在血液中，納米顆粒主要是通過含MPS的器官中吞噬細(xì)胞攝取而被清除。然而，高劑量或重復(fù)性的納米材料進(jìn)入血液（例如超出了肝和脾吞噬細(xì)胞的吞噬能力），納米顆?？稍俜峙涞狡渌鞴佟Ｑ芯窟€發(fā)現(xiàn)血液中納米顆粒的給藥間隔時間能改變其毒代動力學(xué)。

e）物種和性別

由于物種和性別之間存在生理學(xué)和解剖學(xué)的差異，因此，可能會導(dǎo)致納米材料毒代動力學(xué)的變化。從性別差異的毒代動力學(xué)研究結(jié)果表明，雌性比雄性大鼠更容易發(fā)生納米銀及其衍生物的腎臟蓄積。從物種差異的毒代動力學(xué)研究結(jié)果表明，當(dāng)小鼠，大鼠和倉鼠都以相同吸入方式與二氧化鈦的納米顆粒接觸時，觀察二氧化鈦的納米顆粒在三者肺臟清除過程中的分布發(fā)現(xiàn)，納米顆粒在小鼠和大鼠肺臟中負(fù)載要高于倉鼠。有研究通過對比大鼠和人類之間肺臟顆粒物質(zhì)的清除發(fā)現(xiàn)，大鼠具有比人更快的清除速率。對種屬和性別的毒代動力學(xué)研究適用于全身毒性的研究，因此毒代動力學(xué)和全身毒性研究時應(yīng)考慮種屬的選擇。

f）測量技術(shù)

為了測量組織和器官中的納米材料，納米材料或其元素組成必須具有生物背景的可檢測性。據(jù)此，納米材料既可以用放射性或熒光標(biāo)記方法標(biāo)記，也可替代地通過其元素組成來確定，例如ICP-MS等分析方法進(jìn)行檢測。但依賴于元素組成的分析，其缺點是不能得到納米材料的天然屬性（即，它是否作為一個納米材料或降解的單質(zhì)形式）。單粒子電感耦合等離子體質(zhì)譜法（SingleParticleInductivelyCoupledPlasmaMassSpectrometry，spICP-MS）可克服該限制。spICP-MS是近幾年出現(xiàn)的一個相對較新的技術(shù)，對于表征和識別納米顆粒是非常有用的，spICP-MS能夠提供關(guān)于元素的化學(xué)成分、尺寸、尺寸分布和數(shù)量濃度的相關(guān)信息和分析。此外，spICP-MS通過區(qū)分呈現(xiàn)不同毒性的元素離子和納米顆粒，為評估含有或浸出納米材料的器械風(fēng)險水平提供關(guān)鍵信息。

標(biāo)記技術(shù)也有缺點，如標(biāo)記物可能會從納米材料中釋放和/或標(biāo)記可能會改變納米材料與環(huán)境間的相互作用從而影響其毒代動力學(xué)行為。當(dāng)選擇納米材料標(biāo)記的技術(shù)時，需考慮伴隨其檢測缺陷的標(biāo)記物和納米材料之間穩(wěn)定結(jié)合的問題。

使用低檢測限的方法可能不適用于檢測組織和器官中極低水平的納米材料，例如一些分析技術(shù)（如ICP-MS），必須對測試樣品進(jìn)行額外的處理過程以便于增加該技術(shù)的敏感性，但如果通過增加劑量或重復(fù)給藥來保證在組織/器官中納米材料的可檢測性，則會使MPS系統(tǒng)的納米材料達(dá)到飽和從而改變納米材料的毒代動力學(xué)（見本節(jié)d討論部分）。

（三）生物相容性/毒理學(xué)評價內(nèi)容

1.一般考慮

已知納米材料不同的體積形式表現(xiàn)出不同的物理化學(xué)性質(zhì)（例如機械，化學(xué)，磁，光或電）,這些效應(yīng)可發(fā)生在細(xì)胞、亞細(xì)胞、生物分子水平（例如，基因和蛋白質(zhì)），以及細(xì)胞攝取過程，它們具有跨越細(xì)胞膜、核膜和線粒體膜的能力，干擾或阻斷DNA合成和其他細(xì)胞功能的可能性。因此，暴露于納米材料之后，可能表現(xiàn)出與常規(guī)材料誘導(dǎo)產(chǎn)生不同的毒理學(xué)特征。

當(dāng)與生物環(huán)境接觸時，納米材料與蛋白質(zhì)相互作用是由生理環(huán)境（例如血液、血漿、細(xì)胞質(zhì)等）的性質(zhì)和納米材料的特性所決定。同樣地，當(dāng)暴露于試驗介質(zhì)，納米材料預(yù)期干擾和/或影響環(huán)境取決于它們的固有性質(zhì)和暴露的條件，那時它們可能會表現(xiàn)出與相應(yīng)體積材料不同的效應(yīng)。

納米毒理學(xué)的劑量-反應(yīng)關(guān)系可能不是傳統(tǒng)的質(zhì)量或濃度單位，而是納米顆粒數(shù)量或納米材料/納米顆?？偟谋砻娣e單位，常規(guī)描述物質(zhì)的劑量參數(shù)可能不適用于納米材料。

納米材料的尺寸、形態(tài)、表面積等特性的改變對生物相容性/毒理學(xué)測試結(jié)果的影響可能比元素、分子組成的影響更大，僅了解元素或分子組成的物質(zhì)可能不足以作為納米材料安全性評價的參照材料。為了確保納米材料相關(guān)檢測的質(zhì)量，需要采用同類型的參照材料，達(dá)到對檢測結(jié)果的量值溯源。建議申請人根據(jù)醫(yī)療器械預(yù)期用途，以及納米材料的特性，選擇適宜的參照材料或代表性測試材料。

2.細(xì)胞毒性試驗

納米材料的細(xì)胞毒性可選擇性依賴于材料的細(xì)胞敏感性、特定受體的存在或吸收機制。因此，在評估納米材料細(xì)胞毒性時，應(yīng)特別注意體外試驗的選擇，除相關(guān)細(xì)胞培養(yǎng)物模型的選擇外，也應(yīng)考慮納米顆粒的特性。GB/T16886.5描述了評估醫(yī)療器械體外細(xì)胞毒性可接受的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法，YY/T0993描述了評估醫(yī)療器械納米材料體外細(xì)胞毒性的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法。建議試驗策略包括體外試驗和已有數(shù)據(jù)與預(yù)期暴露情況相關(guān)性的評估。

由于研究表明，在體內(nèi)納米材料主要趨向于終結(jié)在MPS細(xì)胞中，有的納米材料可通過活化的氧化應(yīng)激-活性氧（ROS）誘導(dǎo)細(xì)胞毒性，納米材料不必進(jìn)入細(xì)胞即可產(chǎn)生細(xì)胞毒性，如氧化鋅、銀納米顆粒的細(xì)胞毒性，因此，可考慮在吞噬性(例如：RAW264.7，鼠巨噬細(xì)胞，人源THP-1細(xì)胞誘導(dǎo)分化的巨噬細(xì)胞)和非吞噬性細(xì)胞系(例如：3T3鼠成纖維細(xì)胞，L929鼠成纖維細(xì)胞，HaCaT人角質(zhì)細(xì)胞)進(jìn)行體外細(xì)胞毒性試驗(ISO10993-5、ISO19007附錄A)。

還有其它干擾因素需要考慮。納米材料的電荷和光學(xué)性質(zhì)可能干擾依賴于比色測定和/或熒光劑的試驗方案；納米顆?？梢詳U(kuò)散、沉淀或凝集，影響其在細(xì)胞中的接觸和轉(zhuǎn)運水平；這些問題可通過應(yīng)用計算機模擬如體外沉降、分散和劑量測定（ISDD）和多路徑顆粒劑量測定（MPPD）模型形成堆積納米顆粒劑量特征來解決。

確定納米顆粒適宜的劑量單位對細(xì)胞培養(yǎng)模型細(xì)胞毒性評估來說是一個挑戰(zhàn)性的問題，質(zhì)量、表面積和納米顆粒的數(shù)量均已被建議為重要的劑量單位并被OECD和NCL相關(guān)試驗考慮到。

因此，在進(jìn)行體外細(xì)胞毒性試驗時，要把試驗設(shè)計的考慮因素詳細(xì)描述并記錄。

3.免疫毒性、刺激性和致敏

GB/T16886.20提出了免疫毒理學(xué)概述尤其是醫(yī)療器械潛在免疫毒性。

GB/T16886.10描述了醫(yī)療器械及其組成材料產(chǎn)生刺激和皮膚致敏可能性的評估過程。此文件包括：

——刺激預(yù)試驗的考慮，包括皮膚暴露計算機模擬和體外方法，

——體內(nèi)（刺激和致敏）試驗過程的詳細(xì)信息，

——結(jié)果解釋的關(guān)鍵因素。

免疫系統(tǒng)暴露于納米材料可能導(dǎo)致炎癥和過敏性/自身免疫反應(yīng)。其程度和反應(yīng)類型取決于過敏性納米材料的特性、非特異免疫增強效能、炎性作用以及其激活補體系統(tǒng)的能力，免疫應(yīng)答后可被激發(fā)或抑制等方面因素。

（1）免疫毒性

納米顆粒進(jìn)入全身循環(huán)系統(tǒng)就終結(jié)于在免疫系統(tǒng)中起核心作用的MPS細(xì)胞（例如巨噬細(xì)胞、樹突細(xì)胞或朗格漢斯細(xì)胞）。因此，納米材料的免疫毒性可能需要特殊考慮。通常，通過重復(fù)接觸毒性試驗（例如28天或90天）評估免疫毒性，通過此試驗可檢測到的免疫抑制和/或免疫刺激的第一指征。

由于免疫系統(tǒng)的復(fù)雜性，體外模型提供了可靠的更好的研究免疫細(xì)胞功能的方法。可通過在特殊的免疫細(xì)胞系中評價信號通路，如核因子kappaB通路研究納米材料對免疫細(xì)胞功能的影響，這些測試預(yù)期評估如吞噬作用、趨化性和巨噬細(xì)胞一氧化氮產(chǎn)生等指標(biāo)。

（2）致敏

納米材料與蛋白質(zhì)納米顆粒相互作用導(dǎo)致納米材料/蛋白質(zhì)復(fù)合物形成，其作為一種繼發(fā)效應(yīng)可能會導(dǎo)致致敏。在GB/T16886.10中描述了各種測定包括Buehler試驗（BT）、豚鼠最大化試驗（GPMT）、局部淋巴結(jié)測定（LLNA）、人體斑貼試驗（HPT）和改良GPMT。由于皮膚的屏障功能BT、LLNA、HPT和改良GPMT致敏試驗可能對許多納米材料無效。納米材料可能無法到達(dá)致敏的靶細(xì)胞和器官、皮膚樹突細(xì)胞和引流淋巴結(jié)。因此，這些試驗不一定適合對納米材料的致敏試驗。為了應(yīng)對歐洲對化妝品材料進(jìn)行動物試驗的禁令和非動物試驗方法特別說明的REACH法規(guī)，很多體外致敏試驗被開發(fā)出來。其中已被最廣泛應(yīng)用的是直接肽反應(yīng)性測定法（DPRA）、人細(xì)胞系激活試驗（H-CLAT）、KeratinoSens4和SenCeeTox5。

（3）刺激

根據(jù)GB/T16886-1標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)考慮刺激性試驗（包括皮內(nèi)反應(yīng)）評估醫(yī)療器械、材料和/或它們的浸提物的潛在刺激性，在適宜的模型使用適當(dāng)?shù)膽?yīng)用部位如皮膚、眼睛和粘膜。此要求也適用于納米材料。進(jìn)行的試驗應(yīng)適合于GB/T16886.10中的途徑（皮膚、眼睛、粘膜）和暴露或接觸的持續(xù)時間。

4.全身毒性

納米顆粒被認(rèn)為可能穿越所有的保護(hù)屏障，包括血-腦和胎盤屏障，因此應(yīng)當(dāng)考慮納米顆粒的全身性毒性。

溶解度是納米材料全身毒性需要考慮的一個關(guān)鍵參數(shù)。與醫(yī)療器械中常規(guī)材料一樣，水溶性納米材料在接觸組織或液體時會溶解，但對于不易溶解的納米材料，機體的清除能力和防御機制可能很快被耗盡，從而導(dǎo)致產(chǎn)生全身不良影響的長期體內(nèi)蓄積，其生物殘留可能會導(dǎo)致（其中包括其它的情況）溶酶體通透性和酶活性的變化以及巨噬細(xì)胞凋亡。

根據(jù)GB/T16886.11所述，基于其臨床使用情況、納米材料的特性，和暴露時間評價其潛在全身毒性。

因為納米顆粒可能分布于全身，應(yīng)根據(jù)納米材料毒代動力學(xué)的特點，在具體問題具體分析的基礎(chǔ)上考慮預(yù)期用于組織病理學(xué)分析（GB/T16886.11）的組織/器官選擇，特別注意MPS（例如特別是肝、脾）、腎、腦、骨髓等，也取決于接觸途徑和預(yù)期臨床用途。

另外，劑量單位、劑量大小和接觸頻率可影響全身毒性試驗結(jié)果。

5.熱原

像任何材料表面一樣，納米材料表面可覆有細(xì)菌內(nèi)毒素或脂多糖（LPS），尤其是當(dāng)納米材料在非無菌或在存在水的條件下生產(chǎn)時。納米材料表面的內(nèi)毒素可以干擾納米材料與生物系統(tǒng)之間的相互作用影響評估結(jié)果（如產(chǎn)生非特異性炎癥）。

YY/T1295-2015醫(yī)療器械生物學(xué)評價納米材料：細(xì)菌內(nèi)毒素試驗中描述了納米材料樣品內(nèi)毒素檢測的鱟試劑（LAL）法，GB/T16886.11也有檢測納米材料內(nèi)毒素的相關(guān)信息，其它可能有幫助的信息包括：單核細(xì)胞激活試驗（MAT），USP85，USP151和ANSI/AAMIST72。

根據(jù)GB/T16886.11，除內(nèi)毒素介導(dǎo)的致熱性外，納米材料介導(dǎo)的致熱性也作為納米材料生物學(xué)評價的一部分，具體方法參照GB/T16886.11。

6.植入

GB/T16886.6中描述了醫(yī)療器械植入試驗。根據(jù)醫(yī)療器械類型可以考慮各種植入部位（例如皮下、肌內(nèi)、顱內(nèi)等）。對于游離納米材料，可考慮直接注射到相應(yīng)的組織。

關(guān)于醫(yī)療器械納米材料的可能釋放，應(yīng)當(dāng)特別注意納米材料向局部引流淋巴結(jié)的遷移。

當(dāng)采用植入試驗評估潛在的全身毒性時，應(yīng)考慮GB/T16886.6和GB/T16886.11的要求。

應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到植入試驗中通常使用對照材料。一些已證明的尺寸測量標(biāo)準(zhǔn)化的參考納米材料是可獲取的。另外，現(xiàn)在被稱作“代表性”的廣泛應(yīng)用的商品化納米材料是可獲取的。

7.血液相容性試驗

（1）一般考慮

應(yīng)對直接或間接接觸血液的含納米材料醫(yī)療器械進(jìn)行血液相容性評價。此外，即使對非血液接觸的器械，如果毒代動力學(xué)研究顯示來自醫(yī)療器械的游離納米顆粒可能進(jìn)入全身血液循環(huán)，也應(yīng)進(jìn)行血液相容性評估。

在GB/T16886.4提供了評價醫(yī)療器械與血液相互作用的一般要求。

與血液相互作用的評價試驗方法分為幾類：血液學(xué)、血栓形成、凝血、血小板活化和補體系統(tǒng)激活。

可發(fā)生在血液中的對醫(yī)療器械的許多反應(yīng)和血液接觸的器械表面積有關(guān)。因此，器械表面積與全血暴露體積比（cm2/mL全血，WB）是血液相容性評估的重要因素。其它影響與血液相互作用的因素包括幾何結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)。應(yīng)考慮采用適宜體外和體內(nèi)模型對納米材料進(jìn)行劑量反應(yīng)試驗，以評估其血液相容性。詳見GB/T16886.4。

（2）補體系統(tǒng)激活

補體系統(tǒng)包含材料通過調(diào)理作用允許被巨噬細(xì)胞識別和攝取的針對非自體物質(zhì)的固有免疫防御。據(jù)報道，納米材料和補體系統(tǒng)之間的相互作用由幾個因素包括大小、形態(tài)和表面特性影響。

血液中納米材料導(dǎo)致補體系統(tǒng)激活的異常增強可能誘發(fā)顯著性炎癥反應(yīng)。因此，補體激活應(yīng)作為納米材料生物風(fēng)險評估的一部分，特別是預(yù)期它們與循環(huán)血液直接接觸，或游離納米大小顆粒有可能遷移至全身血液循環(huán)。

補體活化可能導(dǎo)致急性過敏反應(yīng)，這種特定類型的過敏綜合征被稱為與補體激活相關(guān)的類過敏反應(yīng)(complementactivation-relatedpseudo-allergy,CARPA)，已有大量這種類型的被聚乙二醇（PEG）化復(fù)合脂質(zhì)體和其他納米顆粒誘導(dǎo)的補體級聯(lián)激活的報告，納米顆粒這樣的CARPA誘導(dǎo)物包括以下種類：脂質(zhì)體藥物、膠束溶劑、放射造影劑、碳納米管、基于脂質(zhì)體和聚集物的納米藥物、PEG涂層囊泡，以及其它基于脂質(zhì)和磷脂甲氧-PEG共軛穩(wěn)定化制劑。

（3）血液相容性試驗的特殊考慮

血液相容性是對血液接觸納米材料的關(guān)鍵考慮。這是因為血液中的蛋白被立即吸附在納米材料表面，導(dǎo)致級聯(lián)反應(yīng)，最終導(dǎo)致醫(yī)療器械的成功或失敗。根據(jù)不同的尺寸/表面積等先天或后天的表面特性，納米材料可能會導(dǎo)致不同的血液相容性結(jié)果。實際上，已有報道稱尺寸、表面粗糙度和表面電荷在血液血清蛋白吸附程度、血小板粘附和活化、以及全血凝固動力學(xué)中起重要作用。

GB/T16886.4中描述的常規(guī)方法可以直接評價表面具有納米結(jié)構(gòu)材料，但游離納米顆粒的血液相容性評價可能更有挑戰(zhàn)性，由于其比常規(guī)材料更高的表面積/體積比，更多的血清蛋白可輕易地吸附于游離納米顆粒，改變了血液中外來物體一進(jìn)入全身循環(huán)就隨后發(fā)生的級聯(lián)反應(yīng)。另外，由于納米顆粒一旦與血液接觸后的潛在的聚集/團(tuán)聚會改變血小板、凝血因子和血管內(nèi)皮細(xì)胞的相互作用。

由于體外試驗的可能干擾，在得出關(guān)于游離納米顆粒血液相容性任何結(jié)論前應(yīng)特別注意所使用納米顆粒方法的重現(xiàn)性、可靠性和靈敏度。我國已發(fā)布YY/T1532-2017醫(yī)療器械生物學(xué)評價：納米材料的溶血試驗。

應(yīng)注意納米顆粒可引起內(nèi)皮細(xì)胞釋放促炎和促凝因子（如，TNF-a、IL-6、IL-8、MCP-1和組織因子）釋放，可在內(nèi)皮細(xì)胞和單核細(xì)胞共培養(yǎng)模型中檢測納米顆粒的促炎和促凝風(fēng)險。所以，建議除血液相容性基本篩選外，也應(yīng)檢測內(nèi)皮細(xì)胞和/或單核細(xì)胞激活及納米顆粒與內(nèi)皮細(xì)胞和單核細(xì)胞相互作用引起的細(xì)胞粘附因子、促炎因子和促凝因子釋放（例如，評價細(xì)胞粘附分子標(biāo)志物如CD54/CD106/CD62E、促炎因子如TNF-α、IL-6、IL-8、MCP-1和促凝因子）。

8.遺傳毒性、致癌性和生殖毒性試驗

GB/T16886.3適用于已識別或未知的可能有遺傳毒性、致癌性和生殖毒性的醫(yī)療器械或組件的評價。與常規(guī)材料相比，納米材料可能具有不同的遺傳毒性、致癌性和生殖毒性特征。

納米材料有兩種主要類型的遺傳毒性損害：致突變性和致染色體斷裂性損害，誘變和細(xì)胞遺傳學(xué)損害，申請人應(yīng)在具體問題具體分析的基礎(chǔ)上評估可能的納米顆粒遺傳毒性作用。

納米材料的遺傳毒性作用可能是直接機制的結(jié)果。某些納米顆?？梢源┻^細(xì)胞膜、進(jìn)入細(xì)胞核并與核DNA和蛋白相互作用，另外，納米顆粒和DNA之間的直接接觸也發(fā)生在細(xì)胞分裂期間核膜消失時。納米顆?？赡茉谂c同等大小的細(xì)胞成分相互作用后產(chǎn)生自由基，可導(dǎo)致DNA損傷或影響有絲分裂過程染色體分離，從而導(dǎo)致對細(xì)胞分裂的干擾和細(xì)胞轉(zhuǎn)運混亂。

納米材料的遺傳毒性作用也可能是間接機制的結(jié)果，涉及促氧化作用或DNA修復(fù)抑制。炎癥反應(yīng)和細(xì)胞異常凋亡后的氧化應(yīng)激被認(rèn)為是由納米的物質(zhì)引起的一些非遺傳毒性事件，這些事件易導(dǎo)致細(xì)胞癌變。這些在體外和體內(nèi)模型中細(xì)胞應(yīng)答的評估可作為引發(fā)間接DNA損傷可能性的指標(biāo)。

總之，申請人宜謹(jǐn)慎考慮遺傳毒性試驗的陰性結(jié)果。為排除一個直接基因毒性作用，需重點評估在體外研究中細(xì)胞靶區(qū)域和/或體內(nèi)研究中組織暴露的可能性。同時，應(yīng)注意間接作用（如，因活性氧的誘導(dǎo)）可能引起的遺傳毒性。

（1）體外遺傳毒性試驗

由于納米顆粒攝取和DNA暴露的不確定性，對于納米材料的遺傳毒性試驗，推薦哺乳動物細(xì)胞系統(tǒng)，因為它們有攝取納米顆粒的可能。通常采用下列試驗評估納米材料的體外遺傳毒性：哺乳動物細(xì)胞體外基因突變試驗（小鼠淋巴瘤TK試驗MLA）、體外微核試驗與基因突變試驗（如HPRT）或檢測小規(guī)模序列改變的小鼠淋巴瘤試驗（點突變）、彗星（單細(xì)胞凝膠電泳法）試驗。

（2）體內(nèi)遺傳毒性試驗

當(dāng)考慮進(jìn)行體內(nèi)試驗時，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)姆椒ù_認(rèn)納米顆粒到達(dá)靶器官。如果不能證實，申請人可能需要證明被其攝取的不同靶器官的第二個體內(nèi)試驗證明不存在體內(nèi)遺傳毒性。建議基于（毒代）動力學(xué)研究和/或亞慢性體內(nèi)研究以確定靶器官。下列試驗通常用于評估體內(nèi)遺傳毒性：嚙齒動物紅細(xì)胞或骨髓微核試驗；嚙齒動物骨髓染色體分析；DNA鏈斷裂分析（體內(nèi)彗星試驗）。

（3）致癌性試驗

人類基因組不斷暴露于DNA損傷劑如活性氧、紫外線和有遺傳毒性的化學(xué)物。很多體外和體內(nèi)研究已發(fā)現(xiàn)納米材料誘導(dǎo)DNA損傷和突變。遺傳毒性和癌癥之間的聯(lián)系是公認(rèn)的，所以這些研究結(jié)果對于預(yù)測納米材料的致癌性是有用的。雖然有大量遺傳毒性的信息是可用的，包括很多納米材料相互矛盾的結(jié)果，但對納米材料致癌性的理解水平是有限的。

眾所周知遺傳毒性和慢性炎癥可導(dǎo)致致癌性。還有報道說生物殘留和慢性炎癥誘導(dǎo)可誘發(fā)肺腫瘤，這些作用可能是由于指定的“超負(fù)荷”給藥導(dǎo)致的，生物殘留主要由納米顆粒的尺寸和形狀（例如纖維）的化學(xué)成分決定，研究表明一些納米材料諸如納米二氧化鈦和碳納米管誘導(dǎo)了動物模型的腫瘤發(fā)生，機制可能是DNA損傷和炎癥過程中ROS的產(chǎn)生。

如果人體高劑量或長期暴露應(yīng)考慮評估致癌風(fēng)險。最常見的評估化學(xué)物致癌可能性的體內(nèi)試驗是ECB.32及OECD451中描述的致癌性試驗和ECB.33及OECD453描述的慢性致癌性聯(lián)合試驗。對于醫(yī)療器械，GB/T16886.3描述了致癌試驗。另外，有研究表明，與兩年致癌性研究相比，轉(zhuǎn)基因動物，如鼠rasH2模型可用作短期替代試驗。

（4）生殖毒性試驗

納米顆粒能夠穿透生殖系統(tǒng)屏障（例如血-睪屏障和胎盤屏障），影響精子的活力和功能以及胚胎發(fā)育的可能性。已有研究顯示一些納米顆粒依靠其類型及實驗條件/模型穿過生殖系統(tǒng)屏障如血-睪屏障和胎盤屏障。另外，納米顆粒通過與DNA分子相互作用導(dǎo)致的遺傳物質(zhì)破壞也可能導(dǎo)致突變和影響下一代的生殖和發(fā)育?？筛鶕?jù)風(fēng)險評估中醫(yī)療器械的暴露和使用決定是否需要進(jìn)行生殖毒性試驗。如果根據(jù)醫(yī)療器械風(fēng)險評估需要進(jìn)行，應(yīng)根據(jù)GB/T16886.3的要求考慮所用納米材料生殖毒性的評估。當(dāng)足夠及充分的證據(jù)表明納米材料或其代謝物不到達(dá)生殖系統(tǒng)器官，則無需進(jìn)行生殖毒性試驗。這方面的證據(jù)可基于ADME的研究數(shù)據(jù)。

除了GB/T16886.3，OECD421可用于收集納米材料可能生殖毒性作用的初始信息。該試驗的結(jié)果也可以用于初始危害評估并且可以在是否需要額外試驗的決策過程有幫助。如果認(rèn)為有必要進(jìn)行額外試驗，根據(jù)篩選試驗的結(jié)果，應(yīng)視情況按照OECD414、OECD415、OECD416、或OECD422進(jìn)行。

（四）風(fēng)險評估

醫(yī)療器械中應(yīng)用的納米材料表征的信息可進(jìn)行潛在的風(fēng)險評估。

暴露可被看作是在實際使用條件下（暴露場景）從醫(yī)療器械中潛在釋放，以及納米材料的毒代動力學(xué)（對可能的內(nèi)部暴露風(fēng)險給予提示）結(jié)果。

風(fēng)險評估可基于潛在暴露和按照GB/T16886.1進(jìn)行的安全性測試結(jié)果進(jìn)行。

風(fēng)險評估最重要的因素是納米材料從醫(yī)療器械中釋放的可能性。如果顆粒釋放不存在，則認(rèn)為材料和表面性質(zhì)可能引起局部反應(yīng)，如炎癥和/或誘發(fā)過敏，這可能與顆粒反應(yīng)相關(guān)，以上評價采用GB/T16886.1中給出的現(xiàn)存測試方法即可。與之相類似，在不存在任何吸收的情況下，不需進(jìn)行全身毒性測試。

與顆粒釋放相關(guān)的風(fēng)險評估的階段性方法在下面提出，并在圖2中展示。

圖2：醫(yī)療器械中使用的納米材料風(fēng)險評估

第一階段暴露評估：顆粒釋放

第一階段的目的是考慮無論從器械的固有屬性，還是由于植入后的磨損，評估納米顆粒釋放的可能性以便估計潛在暴露風(fēng)險，如果有實質(zhì)性證據(jù)表明納米材料內(nèi)嵌或牢牢固定在器械中，在植入、使用和移除過程中保留在器械中，并提供證據(jù)證明顆粒不會因磨損而釋放，就不需要進(jìn)一步針對納米顆粒成分的特定風(fēng)險進(jìn)行評估。要特別注意，須確保以上證明無納米顆粒釋放的相關(guān)數(shù)據(jù)是在模擬臨床實際應(yīng)用中最不利的情況下獲得的。

對于如含納米銀敷料類產(chǎn)品，其顆粒銀的體外釋放和所釋放的顆粒銀的存在形式，尺寸是否在納米級，表面特性等的表征對于后續(xù)的風(fēng)險評價很重要?？蓞⒖贾袡z院和國家納米科學(xué)中心共同發(fā)表的“含銀敷料中銀的表征和體外釋放實驗技術(shù)共識”開展銀的體外釋放實驗。

當(dāng)納米尺度材料釋放量足以引起關(guān)注或釋放量未知時，須對釋放的顆粒的理化性質(zhì)進(jìn)行評價。在風(fēng)險評估中研究的顆粒必須和原位釋放的顆粒在物理和化學(xué)性質(zhì)上保持一致。納米材料釋放的幾個場景包括加工、侵蝕、洗滌、接觸和焚燒。已識別的碎片由僅來自基質(zhì)中的顆粒，內(nèi)嵌納米材料的基質(zhì)顆粒，納米材料本身或添加的納米材料溶解的離子組成。

應(yīng)考慮的理化性質(zhì)包括：

水溶性/脂溶性如果納米材料在極性/非極性介質(zhì)中溶解迅速，不需要進(jìn)一步考慮釋放材料的顆粒特性，但需要進(jìn)一步考慮溶解后的材料的潛在不良反應(yīng)。

粒徑分布和形狀顆粒的移動性和生物效應(yīng)受到顆粒的粒度和形狀的影響。

團(tuán)聚和解聚能力顆粒結(jié)合和解聚的能力也是影響顆粒尺寸的因素。生物介質(zhì)中顆粒尺寸越大，保留與納米顆粒相關(guān)的表面活性性質(zhì)的可能性就越小。

其他取決于所用的納米材料的特性，如表面化學(xué)/成分(也見ISOTR13014:2012)。

對于包含天然大分子（包括但不限于蛋白質(zhì)、糖蛋白和多糖）成分的納米材料，應(yīng)重點關(guān)注天然大分子的生物來源及加工、提純工藝等因素造成的分子改性。

對于識別暴露量、估算釋放納米材料的速率和數(shù)量所涉及的實際中最壞情況，需要考慮醫(yī)療器械與人體的潛在接觸持續(xù)時間。當(dāng)由于納米顆粒釋放預(yù)期/估計會發(fā)生暴露時，需要進(jìn)一步開展毒理學(xué)評價。

如果顆粒釋放不發(fā)生，進(jìn)一步評價可以僅主要限于研究局部反應(yīng)。如果存在（納米）顆粒的潛在釋放的不確定性，應(yīng)開展第二階段評估。

第二階段顆粒分布和持續(xù)存留

這一階段的主要目的是識別顆粒的生物分布和蓄積，可結(jié)合第五章第二部分毒代動力學(xué)內(nèi)容進(jìn)行評估，以應(yīng)對在第三階段（如下）中上述潛在暴露場景中所需的毒性測試。

從無創(chuàng)醫(yī)療器械中向全身循環(huán)和/或有創(chuàng)器械作用在人體的部位所釋放的顆粒的吸收，和接觸持續(xù)時間對于顆粒向其它器官的潛在分布有主要的影響。

如果醫(yī)療器械直接與內(nèi)部組織接觸，一般納米材料會直接通過血液循環(huán)分布到其他組織/器官；對于外部接入器械，如透析設(shè)備，顆粒釋放進(jìn)入全身循環(huán)，應(yīng)隨后開展適宜的毒代動力學(xué)研究。

顆粒的生物蓄積主要受兩方面因素影響：（1）從器械中的持續(xù)釋放；（2）顆粒穩(wěn)定性及其陷入組織或清除機制失效。

由于器械使用而導(dǎo)致的釋放可以基于短期理化研究進(jìn)行估計，只要可能存在釋放，則必須開展體內(nèi)動物研究，以達(dá)成對內(nèi)部暴露的充分表征。

通過第一階段和第二階段對納米材料應(yīng)用類型、接觸時間和接觸類型進(jìn)行分析，結(jié)合GB/T16886.1和YY/T0316中闡述的風(fēng)險評估和風(fēng)險管理方法，對納米材料潛在的外部和內(nèi)部暴露進(jìn)行評估(見表2)。

表2作為包含納米材料的醫(yī)療器械風(fēng)險評價起點的潛在外部和內(nèi)部暴露評估

/

納米材料應(yīng)用類型

外部暴露/內(nèi)部暴露

游離

固定

（涂層）

固定

（涂層）

內(nèi)嵌

內(nèi)嵌

器械類型

接觸類型

接觸時間

弱（物理吸附）

強（化學(xué)吸附）

在降解材料中*

在非降解材料中

表面器械

接觸皮膚

≤24h

H/N

M/N

M/N

L/N

N/N

>24h至30d

H/N

M/N

M/N

M/N

N/N

>30d

H/N

M/N

M/N

H/N

N/N

接觸黏膜

≤24h

H/L

M/L

M/N

L/L

N/N

>24h至30d

H/M

M/M

M/L

M/M

N/N

>30d

H/M

M/M

M/L

H/M

N/N

損傷表面

≤24h

H/H

M/M

M/L

L/M

N/N

>24h至30d

H/H

M/M

M/L

M/M

N/N

>30d

H/H

M/M

M/L

H/M

N/N

外部接入器械

血路，間接**

≤24h

na

M/M

M/L

L/L

N/N

>24h至30d

na

M/M

M/L

M/M

N/N

>30d

na

M/M

M/L

H/M

N/N

組織/骨/牙本質(zhì)

≤24h

H/H

M/M

M/L

L/L

N/N

>24h至30d

H/H

M/M

M/L

M/M

N/N

>30d

H/H

M/M

M/L

H/H

N/N

循環(huán)血液***

≤24h

na

H/H

H/H

L/L

N/N

>24h至30d

na

H/H

H/H

M/M

N/N

>30d

na

H/H

H/H

H/H

N/N

胃腸道

≤24h

na

H/H

H/H

L/L

N/N

>24h至30d

na

H/H

H/H

M/M

N/N

>30d

na

H/H

H/H

H/H

N/N

植入器械

組織/骨

≤24h

H/H

H/H

H/L

L/L

N/N

>24h至30d

H/H

H/H

H/L

M/M

N/N

>30d

H/H

H/H

H/L

H/H

N/N

血液

≤24h

H/H

H/H

H/L

L/L

N/N

>24h至30d

H/H

H/H

H/L

M/M

N/N

>30d

H/H

H/H

H/L

H/H

N/N

H=高,M=中,L=低,N=可忽略,na=不適用

H/L意味著納米材料高接觸可能和/或外部暴露/對于所有器官系統(tǒng)的內(nèi)部系統(tǒng)性暴露的低可能性

*暴露依賴于醫(yī)療器械的降解時間

**在一點接觸血路。此類器械例子是給藥裝置、輸液器和輸血器(GB/T16886.4)

***此類器械例子是：血管內(nèi)導(dǎo)管、體外氧合管路和透析器(GB/T16886.4)。

第三階段危害識別（生物相容性/毒理學(xué)評價）

如果第一階段和/或第二階段沒有識別出顆粒的釋放，醫(yī)療器械的局部效應(yīng)被認(rèn)為足以被GB/T16886.1中出現(xiàn)的已有的試驗方法覆蓋。

如果從第二階段估計到顆粒釋放進(jìn)入全身循環(huán)不太可能發(fā)生，則僅需進(jìn)行確立局部效應(yīng)的試驗。如果存在顆粒釋放，則需要額外的研究，需要進(jìn)行局部效應(yīng)表征和全身效應(yīng)表征，表3中給出了包含納米材料的醫(yī)療器械生物學(xué)評價所需要考慮的試驗指南。

需要注意的是，在各項研究中使用的納米材料形式應(yīng)與生物系統(tǒng)中實際使用和存在（釋放或產(chǎn)生的）的納米材料保持一致，若材料在加工或使用過程中性質(zhì)發(fā)生改變，則需對不同性質(zhì)的材料分別進(jìn)行毒理學(xué)評價。

表3基于納米材料從醫(yī)療器械中潛在釋放（暴露）的特定納米材料毒性測試框架

擬開展的試驗

無創(chuàng)短期使用

無創(chuàng)長期使用

有創(chuàng)短期使用

有創(chuàng)長期使用

低暴露

理化數(shù)據(jù)

理化數(shù)據(jù)

理化數(shù)據(jù)

理化數(shù)據(jù)

體外細(xì)胞毒性

體外細(xì)胞毒性

體外細(xì)胞毒性

體外細(xì)胞毒性

體外刺激性

體外刺激性

體外刺激性

體外刺激性

超敏反應(yīng)

超敏反應(yīng)

超敏反應(yīng)

超敏反應(yīng)

體外遺傳毒性

體外遺傳毒性

總體免疫毒性測試

中等暴露附加試驗

體內(nèi)遺傳毒性

其他體外加生物信息學(xué)測試*

28/90天體內(nèi)毒性試驗

局部部位免疫毒性

體外和體內(nèi)遺傳毒性

體外和體內(nèi)（重復(fù)給藥）遺傳毒性測試

僅局部部位保留/積累研究

ADME包括保留/積累研究

高暴露附加試驗

選擇的體內(nèi)急性毒性試驗，關(guān)注局部部位

選擇的體內(nèi)慢性毒性試驗，關(guān)注局部部位

體內(nèi)急性毒性試驗

體內(nèi)慢性毒性試驗，依據(jù)患者人群，可能包括生殖發(fā)育毒性。

*也見EURL-ECVAM數(shù)據(jù)庫(http://ihcp.jrc.ec.europa.eu/our_labs/eurl-ecvam/validation-regulatory-acceptance/)

理化分析從納米材料理化表征中獲得的數(shù)據(jù)。

表3中提供的框架并不是要開展的試驗的清單，但它旨在為進(jìn)行包含納米材料的醫(yī)療器械生物學(xué)評價所需要考慮的試驗提供一個指南(與GB/T16886.1保持一致)。在一些情況下，特定的研究可能不必要，但應(yīng)提供基于科學(xué)的證據(jù)和可信的理由。

第四階段風(fēng)險評估

基于暴露的可能性，下列必需的風(fēng)險評估類別（不用于定量）可以使用（表4）：

表4醫(yī)療器械中應(yīng)用的納米材料風(fēng)險評估框架

納米顆粒釋放

無創(chuàng)

有創(chuàng)直接接觸

有創(chuàng)間接接觸

短期暴露

長期暴露

短期暴露

長期暴露

短期暴露

長期暴露

低/不顯著

N/VL*

L/F**

L

F

L

F

中

L/F

L/F

L/F

F

L/F

F

高

L/F

L/F

F

F

F

F

F=完整評估L=有限評估VL=非常有限或N=無進(jìn)一步評估*=如果能證明穿透/分布非常有限，則進(jìn)行有限評估。

**當(dāng)毒代動力學(xué)研究顯示吸收時，完整評估

當(dāng)毒性由所用的納米材料所引發(fā)，必須對劑量響應(yīng)關(guān)系給予特別關(guān)注。在研究中的發(fā)現(xiàn)應(yīng)與在靶器官（內(nèi)部暴露）中找到的顆粒水平進(jìn)行比較，以評價風(fēng)險。估計的風(fēng)險可以與不含納米材料的可比器械相比，并根據(jù)YY/T0316進(jìn)行評估。除估計出的潛在風(fēng)險之外，在最終收益風(fēng)險評價中也要考慮患者的潛在收益。

六、動物試驗

醫(yī)療器械安全性和有效性評價研究應(yīng)采用科學(xué)、合理的評價方法，其中動物實驗是重要手段之一，其屬于產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)中的重要研究，可為產(chǎn)品設(shè)計定型提供相應(yīng)的證據(jù)支持；若需開展臨床試驗，可為醫(yī)療器械能否用于人體研究提供支持，降低臨床試驗受試者及使用者的風(fēng)險以及為臨床試驗設(shè)計提供參考。本指導(dǎo)原則僅給出納米材料動物試驗的概述。有關(guān)納米材料動物試驗的具體內(nèi)容，將在本系列指導(dǎo)原則后續(xù)部分中給出。

如需通過動物試驗進(jìn)行風(fēng)險控制措施有效性的驗證，則結(jié)合動物試驗?zāi)康模话銖目尚行?、有效性、安全性三方面進(jìn)行考慮：

（一）可行性

可行性研究是指產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)階段進(jìn)行的，對產(chǎn)品工作原理、作用機理、設(shè)計、可操作性、功能性、安全性等方面進(jìn)行確認(rèn)/驗證，或識別新的非預(yù)期風(fēng)險的研究，如生物可吸收支架平臺材料的篩選、經(jīng)導(dǎo)管瓣膜置換裝置的設(shè)計可行性、迭代設(shè)計更新的驗證等。

（二）有效性

盡管動物與人體之間，在部分醫(yī)療器械的有效性方面可能存在一定差異，但設(shè)計合理的動物試驗可支持產(chǎn)品的有效性（包括性能和操作），如可吸收防粘連醫(yī)療器械的防粘連性能評價，組織修復(fù)材料引導(dǎo)組織重建的有效性評價，多孔涂層關(guān)節(jié)類產(chǎn)品或3D打印多孔結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的骨結(jié)合效果評價等。

（三）安全性

申請人采取風(fēng)險控制措施后，部分產(chǎn)品安全性可適當(dāng)采用動物試驗研究進(jìn)行評價，如含藥醫(yī)療器械中藥物安全性范圍研究，通過組織病理學(xué)等方式的毒理學(xué)評價、產(chǎn)品對生物體的損傷評價，動物源性材料的抗鈣化性能，外科血管閉合設(shè)備的血管熱損傷研究，防粘連醫(yī)療器械與組織粘連相關(guān)并發(fā)癥的評價等。

試驗?zāi)康挠袝r是不能嚴(yán)格劃分界限的，因此一項動物試驗可能同時對產(chǎn)品的可行性、有效性、安全性進(jìn)行評價。

若產(chǎn)品采用新的作用機理、工作原理、設(shè)計、主要材料/配方、應(yīng)用方法（如手術(shù)操作）、預(yù)期用途、增加新的適用范圍、改進(jìn)某方面性能等，申請人應(yīng)針對產(chǎn)品創(chuàng)新點相關(guān)風(fēng)險進(jìn)行評估，并考慮通過動物試驗對風(fēng)險控制措施的有效性進(jìn)行驗證。

納米技術(shù)是正在快速發(fā)展的新興領(lǐng)域，大多數(shù)納米材料還沒有上市，在進(jìn)行風(fēng)險評估時，無法與已上市產(chǎn)品進(jìn)行等同性比較，相關(guān)產(chǎn)品僅僅依靠常規(guī)的實驗室研究并不能驗證失效風(fēng)險，需要通過適宜的動物模型來評價納米材料在動物體內(nèi)的性能和產(chǎn)品的安全性及有效性，除非通過對納米材料的化學(xué)表征、理化表征、形態(tài)學(xué)、表面特性、機械性能、耐腐蝕性能評價、生物相容性評價等研究證明其與已上市同類產(chǎn)品具有等同性，則無需通過動物試驗來評估。

開展動物試驗宜在有資質(zhì)的場所進(jìn)行，并且該單位或機構(gòu)應(yīng)建立相應(yīng)的質(zhì)量管理體系，并維護(hù)體系保持有效運行。

七、體外替代測試/計算機模擬研究

基于實驗動物3R（代替、減少和優(yōu)化）原則，在一些領(lǐng)域正在開發(fā)替代的試驗方法，如體外替代測試和計算機模擬研究。在評價醫(yī)療器械安全性和有效性時，如果方法得到驗證，可以考慮使用。另外，在一些器械性能方面研究或驗證時，也可考慮使用該方法。比如體外膜肺氧合離心泵泵頭的流體力學(xué)研究，可以選擇使用計算機模擬軟件來進(jìn)行。

體外替代測試：目前包括皮膚腐蝕試驗、皮膚刺激試驗、經(jīng)皮膚吸收試驗、眼刺激試驗、皮膚致敏試驗、光毒性試驗、內(nèi)分泌干擾試驗、胚胎毒性試驗、血液毒性試驗、遺傳毒性、熱原試驗等毒理學(xué)測試。這些方法被歐洲藥典、人用藥品注冊技術(shù)要求國際協(xié)調(diào)委員會（ICH）等法規(guī)接受。

計算機模擬研究：目前主要包括定量構(gòu)效關(guān)系、分類法、交叉參照、毒理學(xué)閾值和專家系統(tǒng)等，已經(jīng)有不少計算機模型和工具應(yīng)用到毒理學(xué)安全性評估中，例如，OECDQSARToolbox、Toxtree、CAESAR、TEST及HESS等，毒性終點涉及經(jīng)皮吸收、皮膚刺激、眼刺激、皮膚致敏、急性毒性、重復(fù)劑量染毒、生殖發(fā)育、遺傳和致癌等。

目前，國內(nèi)外發(fā)布的替代方法標(biāo)準(zhǔn)，對于工業(yè)化學(xué)品的部分毒性評價也能提供基本的測試數(shù)據(jù)，但在實際應(yīng)用中仍需要積累數(shù)據(jù)，進(jìn)行必要的優(yōu)化和調(diào)整，使用者可以通過增加檢測參數(shù)、改變暴露方式、修改預(yù)測模型和組合等不同方法提高方法的特異性。在選擇體外替代測試和計算機模擬研究時，可根據(jù)國內(nèi)法規(guī)要求選擇相應(yīng)的替代測試對納米材料進(jìn)行毒理學(xué)測試，必要時需要對方法進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。

需要指出的是：當(dāng)前科學(xué)界也正在開發(fā)用于納米材料有效性評價和篩選的體外替代測試方法和計算機模擬方法，如體外三維組織/器官模型、有限元分析，這些方法對于現(xiàn)有的臺架試驗和動物試驗是有益的補充，但申請人在采用這些方法對納米材料開展評價時，也應(yīng)充分考慮方法的局限性和適用性，特別是模型與真實人體健康組織和病變部位的差別對于結(jié)果解釋造成的可能影響。有關(guān)體外替代測試和計算機模擬的具體內(nèi)容，將在本系列指導(dǎo)原則后續(xù)部分中給出。

八、臨床評價

（一）一般考慮

本指導(dǎo)原則僅給出納米材料臨床評價的概述。有關(guān)納米材料臨床評價的具體內(nèi)容，將在本系列指導(dǎo)原則后續(xù)部分中給出。

應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械臨床評價應(yīng)按照《醫(yī)療器材監(jiān)督管理條例》、《醫(yī)療器械注冊管理辦法》、《醫(yī)療器械臨床試驗質(zhì)量管理規(guī)范》和《醫(yī)療器械臨床評價技術(shù)指導(dǎo)原則》等進(jìn)行。

（二）臨床試驗

納米生物材料類醫(yī)療器械作為III類醫(yī)療器械管理，屬于我國最高風(fēng)險類醫(yī)療器械，并且大部分應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械未有人體使用史，無法進(jìn)行與以上市產(chǎn)品進(jìn)行等同性認(rèn)定；由于動物與人體的差異，僅僅通過非臨床研究，很難評價其安全性和有效性。因此，對于大部分應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械，需要開展臨床試驗。但通過對同品種醫(yī)療器械臨床試驗或者臨床使用獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評價，能夠證明該醫(yī)療器械安全、有效的，可以在申報注冊時予以說明，并提交相關(guān)證明資料。

需要開展臨床試驗的應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械應(yīng)按照《醫(yī)療器材監(jiān)督管理條例》、《醫(yī)療器械注冊管理辦法》、《醫(yī)療器械臨床試驗質(zhì)量管理規(guī)范》，以及醫(yī)療器械臨床評價相關(guān)指導(dǎo)原則的要求，在經(jīng)資質(zhì)認(rèn)定的醫(yī)療器械臨床試驗機構(gòu)中進(jìn)行，合理設(shè)計臨床試驗方案，重點關(guān)注研究單位質(zhì)量體系證明、生產(chǎn)許可證、自測報告、生物學(xué)報告、動物實驗報告等資料要齊全；知情同意書設(shè)計符合要求，重點描述風(fēng)險、補償、受益、替代治療方案，不良事件的處理等。

（三）特殊考慮

除醫(yī)療器械臨床試驗一般性要求外，在整個臨床試驗中，還應(yīng)時刻關(guān)注納米材料的潛在暴露風(fēng)險，進(jìn)行代謝學(xué)研究，以及醫(yī)療器械的性能研究，在長期安全性研究過程中，申請人宜根據(jù)醫(yī)療器械預(yù)期用途，納米材料與人體可能的接觸/暴露途徑，以及納米材料可能的靶器官/組織，設(shè)計有針對性的觀察指標(biāo)，全面評價應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械的安全性和有效性，

九、總結(jié)

雖然對于納米材料安全性和風(fēng)險評價，有許多問題尚未解決，但是，已有許多可獲得的信息，特別是與納米材料安全性測試相關(guān)的信息，本指導(dǎo)原則已包含這些信息，旨在強調(diào)對醫(yī)療器械安全性和有效性評價時，應(yīng)增強這方面意識，并對含有納米材料的醫(yī)療器械進(jìn)行安全性和有效性評價時需要注意的一些特殊考慮。

醫(yī)療器械中應(yīng)用的納米材料的潛在風(fēng)險主要與游離納米材料自器械釋放的可能性，以及暴露劑量、暴露途徑、接觸部位和持續(xù)時間相關(guān)。潛在釋放取決于納米材料使用方法，即游離納米材料、固定在表面的納米材料，或內(nèi)嵌在基質(zhì)中的納米材料。除顆粒釋放及其潛在效應(yīng)之外，可能的使用部位的局部效應(yīng)也要考慮。同時需要注意的是，即使醫(yī)療器械中不含納米材料，醫(yī)療器械的磨損也可能導(dǎo)致納米尺度顆粒的產(chǎn)生。此外，也可能將本指導(dǎo)原則用于粒徑大于100nm的顆粒的安全性評價和風(fēng)險評估。

由于大多數(shù)納米材料無人體應(yīng)用史，在進(jìn)行風(fēng)險評估時，無法與以上市產(chǎn)品進(jìn)行等同性比較，相關(guān)產(chǎn)品僅僅依靠常規(guī)的實驗室研究并不能驗證其有效性，通常需要通過開展動物試驗和臨床試驗進(jìn)行有效性評價。

器械在真實世界環(huán)境中的使用情況可以更好地體現(xiàn)器械的受益風(fēng)險，所以，在對含納米材料的醫(yī)療器械做受益風(fēng)險判定時，審評機構(gòu)可以考慮將收集上市后數(shù)據(jù)作為證明風(fēng)險控制措施有效性的方法。

上市后數(shù)據(jù)研究或器械用于真實世界后獲得的數(shù)據(jù)可能改變特定器械的受益風(fēng)險情況，尤其當(dāng)其識別出了新風(fēng)險、確認(rèn)特定的風(fēng)險已被降低、識別出最有可能發(fā)生不良事件的患者、或者更具體地區(qū)分出不同患者亞組對器械的響應(yīng)，針對以上情況，及時做出反應(yīng)，以降低其風(fēng)險。

十、術(shù)語與定義

納米尺度nanos