醫(yī)療器械生物學(xué)評價

1、醫(yī)療器械生物學(xué)評價,1976年美國國會最早立法，授權(quán)食品藥物管理局（FDA）管理醫(yī)療器械，并實行售前審批制度。隨后西歐、日本、加拿大、澳大利亞等政府也相繼進行強制性管理。,1979年:美國國家標準局和牙科協(xié) 會發(fā)布 “口腔材料生物學(xué) 評價標準”1982年:美國材料試驗協(xié)會發(fā)布“生 物材料和醫(yī)療器械的生物 學(xué)評價項目選擇標準” .,1984年:國際標準化組織（ISO）頒 布 “口腔材料生物學(xué)評價 標準”，加拿大頒布了“生 物材料評價試驗方法標準” 1986年:美國、英國和加拿大的毒 理學(xué)和生物學(xué)專家制定了 “生物材料和醫(yī)療器械生 物學(xué)評價指南”,1987年:美國藥典（USP）發(fā)布 了“醫(yī)用塑料的

2、生物學(xué) 評價試驗方法（體外）”1988年:又發(fā)布了“醫(yī)用塑料的 生物學(xué)評價試驗方法 （體內(nèi)）”,1989年:英國發(fā)布了“生物材料 和醫(yī)療器械的生物學(xué)評 價標準”1990年:西德發(fā)布了“生物材料 的生物學(xué)評價標準”。1992年:日本完成了“生物材料 和醫(yī)療器械的生物學(xué)評價 指南”。,ISO在1989年:制定“生物材料和醫(yī)療器械生物學(xué)評價標準”。,17個有關(guān)標準：109931（1997）生物學(xué)評價和試驗；10993-2（1997）動物保護要求；109933（1997）遺傳毒性、致癌性和生殖毒性試驗；109934（1992）和血液相互作用試驗；109935（1998）細胞毒性試驗（體外）；10993

3、6（1999）植人后局部反應(yīng)試驗；109937（1995）環(huán)氧乙烷滅菌殘留量；109938（1998）生物學(xué)試驗的參照材料選擇和確定指南；109939（1999）潛在降解產(chǎn)物的鑒別和限定；1099310（1995）刺激和致敏試驗；1099311（1997）全身毒性試驗；l099312（1996）樣品制備和參照材料；l099313（1998）聚合物降解產(chǎn)物的鑒別和限定；1099314（1997）陶瓷制品降解產(chǎn)物的鑒別和限定；1099315（1997）涂層和未涂層金屬和合金降解產(chǎn)物的鑒別和限定；l099316（1997）降解產(chǎn)物和可瀝濾物毒性動力學(xué)研究設(shè)計；l0993 17 工業(yè)化滅菌的醫(yī)療器械中

4、戊二醛和甲醛殘留量（未完成）；1099318（1997）材料化學(xué)特性。,我國1994年正式組團參加并申請由觀察會員國成為正式會員國。,醫(yī)療器械生物學(xué)評價標準,GB/T16886 （ISO10993）,生物學(xué)評價試驗原則: 選擇和評價任何用于人體的材料和器械，都需要有一套評價程序，對直接或間接與人體接觸的醫(yī)療器械，在設(shè)計程序中應(yīng)包括生物學(xué)評價。,GB/T16886涉及到醫(yī)療器械和材料的使用安全性。作為器械和材料總體評價與開發(fā)的一部分，用以評價器械和材料的生物學(xué)反應(yīng)，用于確定器械和材料在常規(guī)應(yīng)用中對組織的影響。,醫(yī)療器械生物學(xué)危害分為兩個方面，一是材料帶來的生物學(xué)危害，二是器械的機械故障引起的生物

5、學(xué)危害。,一、GB/T16886適用范圍 不涉及與病人身體不直接亦不間接接觸的材料和器械，也不涉及由于機械故障所引起的生物學(xué)危害。,二、常用詞的定義和術(shù)語1、醫(yī)療器械：（略）,2、 材料：任何用于器械及其部件的合成或天然的聚合物、金屬、合金、陶瓷或其他無生長物質(zhì)，包括無生命活性的組織。,3、 最終產(chǎn)品：處于“使用”狀態(tài)的醫(yī)療器械。,一、材料的特點和性能: 化學(xué)、毒理學(xué)、物理學(xué)、電學(xué)、形態(tài)學(xué)和力學(xué)等性能。 器械總體生物學(xué)評價應(yīng)考慮以下方面：a）生產(chǎn)所用材料； b）助劑、工藝污染和殘留； c)可瀝濾物質(zhì)； d）降解產(chǎn)物； e）其他成分以及它們在最終產(chǎn)品上的相互作用； f）最終產(chǎn)品的性能與特點,二、

6、產(chǎn)品重新進行生物學(xué)評價： a）制造產(chǎn)品所用材料來源或技術(shù)條 件改變時； b）產(chǎn)品配方、工藝、初級包裝或滅菌改變時； C）貯存期內(nèi)最終產(chǎn)品中的任何變化； d）產(chǎn)品用途改變時； e）有跡象表明產(chǎn)品用于人體時會產(chǎn)生副作用。,四、醫(yī)療器械分類（一）按接觸性質(zhì)分類：1、 非接觸器械：不直接或不間接接觸患者的器械，本標準不涉及這類器械。,2、 表面接觸器械： a）皮膚：僅接觸未受損皮膚表面的器械，如各種類型的電極，體外假體、固定帶、壓迫繃帶和監(jiān)測器； b）粘膜：與粘膜接觸的器械，如接觸鏡、導(dǎo)尿管、陰道內(nèi)或消化道器械（胃管、乙狀結(jié)腸鏡、結(jié)腸鏡、胃鏡）、氣管內(nèi)管、支氣管鏡、義齒、畸齒矯正器、宮內(nèi)避孕器； c)

7、 損傷表面：與傷口或其他損傷體表接觸的器械：如潰瘍、燒傷、肉芽組織敷料或治療器械、創(chuàng)可貼等。,3、外部接入器械 a）血路，間接與血路上某一點接觸，作為管路向血管系統(tǒng)輸入的器械；如輸液器、延長器、轉(zhuǎn)移器、輸血器等； b）組織骨牙質(zhì)接入：接入組織、骨和牙髓牙質(zhì)系統(tǒng)的器械和材料：如腹腔鏡、關(guān)節(jié)內(nèi)窺鏡、引流系統(tǒng)、齒科水門汀、齒科充填材料和皮膚鉤等； c）循環(huán)血液：接觸循環(huán)血液的器械；如血管內(nèi)導(dǎo)管、臨時性起博電極、氧合器、體外氧合器管及附件，透析器、透析管路及附件、血液吸附劑和免疫吸附劑。,4、植入器械 a)與骨接觸的器械；如矯形釘、矯形板、人工關(guān)節(jié)、骨假體、骨水泥和骨內(nèi)器械。主要與組織和組織液接觸的器

8、械；如起博器、藥物給入器械、神經(jīng)肌肉傳感器和刺激器、人工肌鍵、乳房植入物、人工喉、骨膜下植入物和結(jié)扎夾； b）與血液接觸的器械；如起博電極、人工動靜脈瘺管、心臟瓣膜、血管移植物、體內(nèi)藥物釋放導(dǎo)管和心室輔助裝置。,(二) 按接觸時間分類 a）短期接觸：一次或多次使用接觸時間在24h以內(nèi)的器械； b）長期接觸：一次、多次（累積）或長期使用接觸時間在24 h以上30日以內(nèi)的器械； c）持久接觸：一次、多次（累積）或長期使用接觸時間超過30日的器械。,五、評價試驗內(nèi)容,1、 細胞毒性 采用細胞培養(yǎng)技術(shù)。測定由器械、材料和或其浸提液造成的細胞溶解（細胞死亡）以及對細胞生長的抑制和其他影響。,2、 致敏

9、采用一種適宜的模型測定器械、材料和/或其浸提液潛在的接觸致敏性。,3、刺激 采用一種適宜的模型，在相應(yīng)的部位或在皮膚、眼、粘膜等植入組織上測定器械、材料和或其浸提液潛在的刺激作用。,4、 皮內(nèi)反應(yīng) 評價組織對器械浸提液的局部作用。該試驗適用于不適宜做表皮或粘膜刺激試驗的情況（如連向血路的器械）還適用于親水性浸提物。,5、 全身毒性（急性） 將器械、材料和或其浸提液在24 h內(nèi)一次或多次作用于一種動物模型，測定其潛在的危害作用。該試驗適用于接觸會導(dǎo)致有毒的瀝濾物和降解產(chǎn)物吸收的情況。該試驗還包括熱原試驗，檢測器械或材料浸提液的材料致熱反應(yīng)。,6、 亞慢性毒性（亞急性毒性） 在大于24小時但不超過

10、試驗動物壽命的10的時間（如大鼠是90日）內(nèi)，測定器械、材料和或其浸提液一次或多次作用或接觸對試驗動物的影響。,7、 遺傳毒性 采用哺乳動物或非哺乳動物的細胞培養(yǎng)或其他技術(shù)，測定由器械、材料和或其浸提液引起的基因突變、染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)量的改變，以及DNA或基因的其他毒性。,8、植入 用外科手術(shù)法，將材料或最終產(chǎn)品的樣品植入或放入預(yù)定植入部位或組織內(nèi)，在肉眼觀察和顯微鏡檢查下，評價對活體組織的局部病理作用。,9、血液相容性 評價血液接觸器械、材料或一相應(yīng)的模型或系統(tǒng)對血液或血液成分的作用。 溶血試驗采用體外法測定由器械、材料和/或其浸提液導(dǎo)致的紅細胞溶解和血紅蛋白釋放的程度。,補充評價試驗,1 、

11、慢性毒性 在不少于試驗動物壽命10（如大鼠是90日以上）的時間內(nèi)，一次或多次將器械、材料和或其浸提液作用于試驗動物，測定其對動物的影響。,2、 致癌性 在試驗動物的壽命期內(nèi)，一次或多次將器械、材料和或其浸提液作用于試驗動物，測定潛在的致腫瘤性。 試驗應(yīng)與接觸途徑和作用時間相適應(yīng)。,3、 生殖與發(fā)育毒性 評價器械、材料和/或其浸提液對生殖功能、胚胎發(fā)育（致畸性），以及對胎兒和嬰兒早期發(fā)育的潛在影響。試驗應(yīng)考慮器械的應(yīng)用位置。,4、生物降解 在存在潛在的可吸收和/或降解時，該試驗可測定器械、材料和/或其浸提液的可瀝濾物和降解產(chǎn)物的吸收、分布、生物轉(zhuǎn)化和消除的過程。,生物學(xué)評價流程圖,生物學(xué)評價試驗

12、的樣品制備,一、試驗樣品的選擇原則1首先最好直接用醫(yī)療器械作為試驗樣品。 2若不能直接用醫(yī)療器成品，可選擇醫(yī)療器械成品中有代表性部分作為試驗樣品。如果還不行，可用相同配方材料的有代表性樣品進行試驗，按照與成品相同的工藝過程進行預(yù)處理。,合成材料: 應(yīng)作為單一材料的試驗樣品；有表面涂層的器械試驗樣品應(yīng)包括涂層材料和基質(zhì)材料.器械如果使用粘接劑、射頻密封或溶劑密封，試驗樣品應(yīng)包括粘接和（或）密封處有代表性的部分。若在臨床中使用固化的材料，如粘固劑、粘接劑或充填劑，采用臨床使用的狀態(tài)進行試驗；如果不行，應(yīng)采用臨床使用最小固化期作為試驗樣品。若不能采用醫(yī)療器械成品或有代性表部分作試驗樣品時，可采用樣品

13、制備浸提液進行試驗。,二、 試驗樣品的制備要求,1. 高分子材料 包括樹脂、聚合物和所有添加劑。對于配方的替代成分也要評價，并對配方作詳細說明，包括材料的耐熱性、原始狀態(tài)、再粉碎。,2金屬材料 取自與醫(yī)療器械相同的原材料，并且與最終產(chǎn)品相同的車、磨和拋光、表面處理和滅菌等而制備的試驗樣品。,3陶瓷材料 取自與醫(yī)療器械生產(chǎn)的同批粉料，并且用與最終產(chǎn)品生產(chǎn)相同的鑄造、澆鑄、燒結(jié)、表面拋光加工和滅菌而制備的試驗樣品。,4由于器械的表面對生物反應(yīng)有很大影響，因此最好是使用器械的最終產(chǎn)品與細胞或生物體接觸，或采用與器械最終產(chǎn)品相同的工藝加工成的器械樣品，這些比代表性部分更能反應(yīng)原醫(yī)療器械的生物學(xué)特性。,

14、三、醫(yī)療器械浸提液制備,1、浸提介質(zhì)： 極性溶液。生理鹽水，無血清液體培養(yǎng) 基。 非極性溶液。植物油（例如棉籽油或芝 麻油）。 其他浸提介質(zhì)。乙醇/水（5%，V/V）， 乙醇/生理鹽水（5，VV）聚乙二醇 400，二甲基亞砜，含血清液體培養(yǎng)基。,2浸提溫度 模擬醫(yī)療器械臨床使用可能經(jīng)受的最高溫度，并且在此溫度可浸提出最大量的濾出物質(zhì)。,371（951.8）持續(xù)242h；371（951.8）持續(xù)722h；502（1223.6）持續(xù)72土2h； 70土2（1583.6）持續(xù)242h； 121土2（250土3.6）持續(xù)10.2h。,推薦五種溫度：,3浸提介質(zhì)與試驗樣品表面積（或重量）比例： 試驗樣品

15、被浸提介質(zhì)浸沒； 使得生物學(xué)評價試驗的劑量體系中所含浸提物質(zhì)的量最大； 使得生物學(xué)評價試驗?zāi)芊从瞅灅悠穼θ梭w的潛在危害作用。 按表1-3-1所列比例進行操作。,生物學(xué)評價試驗方法,一、細胞毒性試驗 利用細胞體外培養(yǎng)方法來評價醫(yī)療器械或其浸提液可濾出成分中急性細胞毒性的潛在性。 試驗項目選擇：瓊脂覆蓋法、分子濾過法、生長抑制法。,3試驗條件 (1) 細胞株 (2) 培養(yǎng)基 (3) 樣品的準備,4試驗方法 （1） 瓊脂覆蓋法。本試驗方法適用于固體（粉末、纖維狀、金屬）、液體等試驗材料。 試驗樣品：將試驗樣品制成100mm2的圓形，要求邊緣光滑整齊。液體材科用0.1ml的樣品吸收在同面積的無菌濾紙片

16、或纖維素片上。,陰性樣品：為一已知無毒的材料，如高密度聚乙烯。 陽性對照：為一已知的有一定毒性的樣品材料（反應(yīng)指標為2/2），含錫的聚氯乙烯是一種較為合適的陽性對照。,試驗步驟（在無菌條件進行): 制備細胞懸液 制備平板細胞單層 制備瓊脂培養(yǎng)基平板 染色 放置試驗樣品 結(jié)果評定,反應(yīng)指標： R=Z/LZ-區(qū)域指標（見表1-4-1），與脫色 區(qū)大小有關(guān)L-細胞溶解指標（見表1-4-2），與 區(qū)域內(nèi)細胞溶解的范圍有關(guān)。,分子濾過法: 將試驗樣品制備成直徑7mm的圓形膜片，要求有一個平面，使其可以充分地與濾膜接觸，試驗樣品的重量不應(yīng)超過3g, 亦可用直徑為7mm的纖維素片汲取0.1ml浸提液放置在分

17、子濾膜片上。,空白對照樣品：只長有單層細胞的分子濾膜；單純的分子濾膜。 陽性對照樣品：推薦使用稀釋的苯酚溶液做為陽性對照樣品。 細胞株：人上皮細胞株（HeLa）、小鼠成纖維細胞株（L-929）。,培養(yǎng)基：用于細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)用液。 生長培養(yǎng)基：如采用Eagles培養(yǎng)基, 加入10胎牛血清，1105IU/l青霉素，100mg/L鏈霉素及10mmol/L碳酸氫鈉和10mmol/L HEPES緩沖液。 瓊脂培養(yǎng)基：采用2倍Eagles培養(yǎng)基，加10胎牛血清，1105IU/l青霉素，100mg/L鏈霉素和10mmol/L HEPES緩沖液。,溶血試驗,范圍： 本試驗是用醫(yī)療器械或其浸提液做體外試驗，測定

18、紅細胞溶解和血紅蛋白游離的程度，對醫(yī)療器械的體外溶血性進行評價。,2試劑和儀器：（1）新鮮抗凝兔血或人血。 由新采的兔血20ml加2草酸鉀lml，制成新鮮抗凝兔血。 取新鮮抗凝兔血8ml，加0.9氯化鈉溶液l0ml稀釋。（2）離心機。（3）水浴箱（370.5）。（4）分光光度計。,操作步驟 （P31）,熱原試驗,兔法: 本試驗是將一定量試驗材料的浸提液由靜脈注入兔體內(nèi)，在規(guī)定時間內(nèi)，觀察兔體溫變化以確定浸提液中所含熱原量。,試樣制備和要求:試樣浸提液的制備凡與浸提液接觸的容器、量器等玻璃器皿均應(yīng)先置于干燥箱內(nèi)250加熱30min或180加熱2h去除熱原物質(zhì)。浸提液所用的滅菌0.9氯化鈉溶液應(yīng)是熱原檢查合格者，試樣在浸提前應(yīng)用同一批號滅菌的0.9氯化鈉溶液沖洗3遍。,動物: 選用健康、成年的新西蘭兔，體重 2.53.0kg,雌兔