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新的注冊法規(guī)在體系和要求上變得越來越嚴(yán)，以前80多家機(jī)構(gòu)可以做審核和注冊，經(jīng)過上一輪的篩選過后就變成了50多家。新的法規(guī)出臺后會進(jìn)一步篩掉一些公告機(jī)構(gòu)，因此醫(yī)療器械的注冊和上市會越來越嚴(yán)。

 

今天的話題僅僅是圍繞醫(yī)療器械的評價與測試這個過程，首先簡單介紹什么是生物材料的測試；第二個要講一下如何進(jìn)行生物學(xué)評價的過程，這里主要介紹通過測試來進(jìn)行醫(yī)療生物學(xué)評價；第三我講一下ISO10993生物學(xué)相容性測試。 

體外毒性測試

關(guān)于醫(yī)療器械測試，這里簡單地分為兩大類：體外測試及體內(nèi)測試。首先來看體外測試，舉幾個例子：包括細(xì)胞毒性，溶血，遺傳毒性……

 

什么叫做體外毒性測試呢？就是不需要動物做的測試。像細(xì)胞毒性，我們用小鼠型纖維細(xì)胞；像血液相容性測試、溶血測試，我們用兔子血或人血；遺傳毒性測試，通常我們用細(xì)菌和小鼠淋巴瘤細(xì)胞。之所以選擇用細(xì)胞或體外測試，主要為了減少動物使用，考慮動物福利的原因。國內(nèi)也越發(fā)注重動物保護(hù)動物福利，以后可能會立法。新加坡、法國、歐洲都有比較激進(jìn)的動物保護(hù)者采取了針對實驗動物的保護(hù)行動。

 

因此，現(xiàn)在越來越多研發(fā)體外測試或替代測試方法。因后者是比較靈敏的篩選性測試。比如細(xì)胞毒性測試大致7天能得到結(jié)果，對后續(xù)研發(fā)或進(jìn)一步測試很有指向性。但體外測試無法完全代表體內(nèi)環(huán)境的情況。人體內(nèi)環(huán)境有內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，包括免疫系統(tǒng)，酸堿平衡，耐受性容錯性更好，因此，不能完全代替體內(nèi)環(huán)境。因此需要做體內(nèi)測試，選擇動物模型，更接近人體解剖結(jié)構(gòu)和生化條件。

 

研發(fā)皮膚類，選擇家兔做模型，因其皮膚更接近人體皮膚。研發(fā)心血管類產(chǎn)品，傾向于選擇豬，因其心臟結(jié)構(gòu)最接近人體。因此，當(dāng)我們希望在更深層次研究和探尋器械功能是否合用的情況下，先做動物測試。當(dāng)然，要考慮動物福利322原則，盡量減少動物使用，考慮動物的倫理問題，人道和科學(xué)地對待動物，不能濫用、虐待動物，對實驗進(jìn)行詳細(xì)計劃，盡可能多地獲取實驗指標(biāo)。避免重復(fù)、無益實驗。 

生物相容性影響因素

進(jìn)一步介紹生物材料測試。哪些材料和成分與人體相容性相關(guān)，即與人體是否相容。以前更多講的是被動相容性，即對人和動物不產(chǎn)生危害?，F(xiàn)在有個新的概念，是主動的生物相容性。即不僅不對人體產(chǎn)生危害，而且還能對人體產(chǎn)生有益作用。因此，目前新的醫(yī)療器械的研發(fā)對材料提出了新的要求，比如還能促進(jìn)骨組織愈合，誘導(dǎo)骨組織的生長。 

 

在生物材料的生產(chǎn)過程中，以下因素會影響生物相容性：原材料，直接相關(guān)；生產(chǎn)加工工藝過程中的添加劑、污染和殘留物，比如著色劑和染色劑；脫膜、溶解原材料再注塑的過程中引起的污染；殘留物主要指滅菌和消毒過程中的殘留物；濾出物指自然條件下和人體長期接觸過程中產(chǎn)品釋放的物質(zhì)；降解產(chǎn)物，指人體內(nèi)的植入物長期接觸中產(chǎn)生的降解產(chǎn)物；以及其他終末產(chǎn)品與包裝材料等接觸帶來的組分。產(chǎn)品設(shè)計中的物理和化學(xué)特性，都會影響生物相容性問題。 

測試流程

進(jìn)行材料的生物學(xué)評價過程，第一步是做化學(xué)表征測試。比如，醫(yī)學(xué)級材料是否經(jīng)過USB classic證書，ISO10993測試等?；瘜W(xué)測試僅能測量材料本身是否含有有毒有害物質(zhì)，還需進(jìn)一步做動物測試來證實安全性，需按照ISO10993-1部分的附錄來篩選動物測試，考慮材料在人體內(nèi)接觸的時間和部位，以及臨床應(yīng)用和已有文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來確定測試方法和計劃。

所有有源醫(yī)療器械和無源醫(yī)療器械的安全性，都應(yīng)按照以下流程圖進(jìn)行測試。 

 

IVD產(chǎn)品因和人體沒有直接接觸，不適用ISO10993原則。首先，先看產(chǎn)品與人體有無直接接觸，比如膏藥，紗布，康復(fù)類器械，牙組織體，心血管支架等。間接接觸就包括輸液器，吸氧霧化器導(dǎo)管，通過管路進(jìn)入人體內(nèi)部，經(jīng)由液體和氣體接觸人體。如此，判定是否需要按照此流程來進(jìn)行測試。首先考慮化學(xué)表征對人體是安全的。有機(jī)和無機(jī)的化學(xué)成分都需要進(jìn)行測試。通常原材料供應(yīng)商會提供化學(xué)表征測試報告。當(dāng)采用原材料供應(yīng)商提供的材料生產(chǎn)醫(yī)療器械，也需要提供化學(xué)表征測試報告。接下來，考慮材料在上市產(chǎn)品中已有使用。

 

另外，器械中組分是否使用了其他材料。生產(chǎn)加工和滅菌過程是否對安全性產(chǎn)生問題。產(chǎn)品與已上市產(chǎn)品相比，與人體接觸和使用過程是一致的。如果所有流程都通過認(rèn)定。則可進(jìn)行下一步生物學(xué)評價。當(dāng)其中出現(xiàn)不符合某一流程的情況時，需要用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，測試數(shù)據(jù)來支持測試報告。最終，根據(jù)測試報告，分析、解釋，對產(chǎn)品的安全性進(jìn)行闡述，是通過測試還是返回再次研究。

 

ISO10993中提出了八項原則。圍繞醫(yī)療器械的評價流程圖，要求有緊密的計劃，同時強調(diào)試驗并非唯一結(jié)果，只代表評價醫(yī)療器械材料安全性的一部分，需要綜合判定。從實驗設(shè)計到發(fā)生變化后，這8項原則都需要考慮，一直伴隨研發(fā)器械和上市后過程。比如，患者和醫(yī)生產(chǎn)生臨床需求后，研發(fā)和市場人員考慮是否要研發(fā)這一產(chǎn)品，在研發(fā)和改進(jìn)過程中均需考慮生物相容性。當(dāng)所有研發(fā)過程完成后，再考慮是否滿足法律要求。再進(jìn)一步進(jìn)行臨床研究，上市后是否有不良事件，競爭對手是否有不良事件等。再對自身產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。

 

通過與人體的接觸，醫(yī)療器械可分為三類，一類是表面接觸類器械，如紗布等。外部接觸類器械，如內(nèi)窺鏡，插管，血液透析類設(shè)備等。高值耗材類器械，比如支架等植入性器械。按照接觸時間進(jìn)行分類，包括少于24小時，大于24小時，小于30天；大于30天，風(fēng)險程度依次提高。隨著時間接觸越長，需要考慮的風(fēng)險越多，要求的測試標(biāo)準(zhǔn)越高。 

 

化學(xué)表征測試和生物學(xué)評價

 

  

生物相容性的評價過程就是考慮化學(xué)表征和測試的過程。

材料標(biāo)準(zhǔn)考慮化學(xué)測試，是按照ISO10993-18部分，按照與病人接觸的時間和部位進(jìn)行。同時考慮是否需要進(jìn)一步的生物學(xué)評價。目前國內(nèi)醫(yī)療器械測試和評價，此部分是熱門且重要話題。舉例：心血管支架已出現(xiàn)藥物洗脫支架，可降解支架，是高風(fēng)險類產(chǎn)品，長期接觸，基本需要做全套的生物相容性測試。國外大致需要100萬人民幣，周期很長，需進(jìn)行植入性實驗等。國內(nèi)更多接受化學(xué)表征測試和生物學(xué)評價。因器械設(shè)計已經(jīng)非常成熟，主要風(fēng)險來源于材料，考慮安全性便主要考慮其材料的安全性。

 

國外認(rèn)為，應(yīng)用化學(xué)方法檢測材料的化學(xué)特性來判定安全性。精度達(dá)到ppM，或ppp。百萬級甚至更高級別，靈敏度和精度都很高，以此免除進(jìn)一步的生物學(xué)測試，包括動物學(xué)測試等。但國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)要求仍比較保守?，F(xiàn)階段，對國內(nèi)企業(yè)的要求太高，因為找不到能獨立完成全部化學(xué)表征測試的企業(yè)和毒理學(xué)評價專家。因此，目前更多的事依靠動物測試來做生物學(xué)評價。

 

關(guān)于和人體直接接觸部位的反應(yīng)，是化學(xué)表征測試無法代替的。植入過后反應(yīng)需要用植入測試來評價。做生物學(xué)評價過程中，并不都需要做動物測試。比如，目前最常見的椎間融合器，選擇的是peak材料，還有骨科的骨釘、骨板等是合金材料，有很長使用歷史，原材料廠家有很全面的實驗數(shù)據(jù)。生產(chǎn)廠家只是選擇其進(jìn)行制造，因此不需要進(jìn)行額外的測試?？梢酝ㄟ^尋找測試數(shù)據(jù)，而不是重新做實驗，來證明其生物安全性。

 

但若用peak材料拿來做關(guān)節(jié)、牙組織體等新材料。通過機(jī)械切割達(dá)不到鑄件要求，需要熔融和重塑，對化學(xué)有重大改變，則不能使用之前的化學(xué)報告，需要做額外的動物實驗。 

ISO10993生物學(xué)相容性測試

介紹ISO10993-1及整個標(biāo)準(zhǔn)的重要章節(jié)中的生物學(xué)測試，體外測試，包括細(xì)胞毒性測試，致敏測試（-5章節(jié)中）和皮膚刺激性測試（-10章節(jié)中）。急性全身毒性測試（-11章節(jié)中）。

 

大部分生物學(xué)材料都?xì)w于二類中，比較安全。因此主要做此三項測試：細(xì)胞毒性，致敏，皮膚刺激性測試?；舅嗅t(yī)療器械均需做次三項測試。此外，還有急性系統(tǒng)毒性測試，亞急、亞慢性系統(tǒng)毒性測試。還有與人體接觸時間更長者，需做遺傳毒性測試。植入測試，血液相容性測試，包括溶血測試，血栓形成性測試、補體測試、凝血性測試（-4章節(jié)中）。以及慢性毒性測試、致癌性測試、生物降解性測試、生殖毒性測試，免疫毒性測試，毒代動力學(xué)測試等。

 

大多數(shù)研發(fā)企業(yè)不會考慮到材料改變，而是設(shè)計上的改變，因此較少涉及材料重新做測試項目的情況?，F(xiàn)在較熱的三個測試是毒代動力學(xué)測試，免疫毒性測試，生物降解性測試。因更多企業(yè)在做新的研發(fā)嘗試，使用更多動物源性材料和可降解性材料。

 

如何進(jìn)行測試，或與測試機(jī)構(gòu)溝通測試需求。首先，需要制備浸提液。制備浸提溶液，將材料浸泡在其中。分為極性（生理鹽水，細(xì)胞毒性測試是特例，用培養(yǎng)基），非極性浸提液（植物油，包括酒精，植物油和菜籽油），額外的浸提液（帶血清的培養(yǎng)基、DMSO、水和酒精的混合物）。如何選擇浸提液，根據(jù)相似相溶原理，選擇浸提液就是根據(jù)產(chǎn)品所含材料的化學(xué)特性選擇。讓企業(yè)自行篩選的原因是，產(chǎn)品在某些浸提液中發(fā)生溶解，改變了產(chǎn)品特性，不符合測試要求。篩選浸提比例是送檢時非常重要的環(huán)節(jié)。

 

所有測試方法一致的前提下，浸提比例會影響測試結(jié)果。針對產(chǎn)品的浸提比例，可選擇厚度小于0.5mm時，選擇6cm²/ml，大多數(shù)選擇0.5mm厚度以上，用3cm²/ml。彈性體孔隙結(jié)構(gòu)比較高時，選擇1.25，不規(guī)則體選擇0.2g/ml。吸水性物體密度很低，選擇0.1g/ml。還有溫度和時間的選擇，細(xì)胞毒性的測試比較特異，應(yīng)選擇37度，72小時。還有50度，72小時。70度，24小時。121度，1小時。

由企業(yè)根據(jù)產(chǎn)品特性和臨床使用要求自行選擇。選擇適宜溫度和時間進(jìn)行。較少選擇37度，因為美國FDA不認(rèn)為37度為嚴(yán)苛條件。而動物材料，如含有膠原蛋白者，可以選擇37度。

 

任何與人體接觸的，均需做測試。可以選擇完整器械或部分器械做測試。舉個實際慘痛案例。一款帶藥支架，準(zhǔn)備做CE Mark測試，未選擇完整器械。認(rèn)為藥物是安全的，有相應(yīng)說明，只選擇不帶藥器械做測試。通過公告機(jī)構(gòu)的評審，在歐洲注冊成功。2年以后拓展后做美國FDA測試，因未拿完整材料，需重新做測試，花費100萬。建議一定選擇上市的完整樣品送檢。同時考慮市場策略，資金較緊張時，國內(nèi)檢測所的要求和費用比較低。但產(chǎn)品需要進(jìn)入國際市場，則一定要選一個嚴(yán)格的第三方，做一套完整的測試報告，否則費時費錢。另外，在切片的問題上，也有企業(yè)慘痛經(jīng)驗。因在產(chǎn)品制造過程中，管腔橫切暴露未做涂層的部分，也會影響測試結(jié)果。

 

具體測試有細(xì)胞毒性測試，快速篩選性測試，選擇用哺乳動物細(xì)胞，最常用的是小鼠神經(jīng)細(xì)胞L929，方法有浸提法，直接接觸法，非直接接觸法（瓊脂擴(kuò)散法、濾膜擴(kuò)散法）。評價方法包括在顯微鏡下看生長、形態(tài)、代謝情況。材料與人體血液有接觸時，做細(xì)胞毒性測試。

 

如圖，陽性對照，細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重。毒性判定在4級。

 

另外兩個常見測試，一個皮膚刺激，一個皮膚致敏。這事與人體直接接觸的器械均需做的測試。皮膚致敏測試是免疫原性測試。皮膚刺激是局部化非特異性炎性反應(yīng)。

如圖，通常用家兔，直接接觸或浸提液與其皮膚接觸，做皮膚測試。觀察紅腫情況打分，計算指數(shù)，判斷有/無刺激性。

 

 

更深層次，與粘膜接觸或植入的產(chǎn)品，需做皮內(nèi)刺激反應(yīng)測試。做成浸提液，打入家兔皮膚真皮層，觀察紅腫情況，判定刺激等級。

 

皮膚致敏用豚鼠。

急性毒性測試也很常規(guī)，最早是在美國藥典中測試藥盒的。國內(nèi)法規(guī)是根據(jù)測試裝藥容器而開發(fā)出來的。主要通過制備浸提液，小鼠腹腔或尾靜脈注入，觀察小鼠臨床癥狀和死亡情況。比如轉(zhuǎn)圈，體重下降，呼吸不暢等。通常一周得到測試結(jié)果。

 

除了急性，還有亞急、亞慢、慢性測試。是由于與人體接觸時間更長而需要做的測試。具體對動物進(jìn)行4周，13周，26周的測試。選擇植入，反復(fù)注射的方法進(jìn)行。觀察體重、血液生化反應(yīng)、臨床反應(yīng)、器官重量的變化、病理切片等。這些均是對應(yīng)高風(fēng)險類器械的測試。

 

還有熱源反應(yīng)，當(dāng)材料接觸人體后引起發(fā)熱，屬于不良反應(yīng)?？捎刹牧弦鸹蛏a(chǎn)工藝引起，由材料引起的用兔子做浸提液注射來做，由生產(chǎn)工藝引起的用細(xì)菌做熱源反應(yīng)測試，看細(xì)菌內(nèi)毒素的凝膠測試情況。

 

遺傳毒性主要做體外測試，包括細(xì)菌回復(fù)性測試、小鼠淋巴瘤測試、體外細(xì)胞染色體畸變測試。致癌性測試因使用安全材料，涉及較少。

 

生殖毒性測試，觀察是否影響生殖力、致畸性、產(chǎn)前和產(chǎn)后發(fā)育。主要針對新型材料，器械涉及較少。

植入性測試，通常使用兔子?？紤]2-12周的短周期，或大于12周的長周期測試。

血液測試。溶血、血栓形成、血液生化分析、血凝、補體等等。

 

降解性測試。

免疫反應(yīng)測試：新的、動物源性材料可能有免疫學(xué)問題，需要考慮。主要包括過敏、免疫抑制、免疫刺激、自身免疫反應(yīng)等。

如何篩選高質(zhì)量的測試機(jī)構(gòu)，確保有質(zhì)量的測試結(jié)果。首先，最基本的是，是否具備ISO17025資質(zhì)。其次，針對醫(yī)療器械的臨床前測試，GLP。要求有良好的實驗室規(guī)范，測試數(shù)據(jù)具可靠性、準(zhǔn)確性，是可重復(fù)、可追溯的。FDA對此有嚴(yán)格要求，必須提供GLP測試報告。

 

最后，研發(fā)醫(yī)療器械的目的，是治療疾病，幫助患者。而測試的目的，一方面是拿到準(zhǔn)證，一方面是客觀評價器械是否已經(jīng)安全有效。希望企業(yè)提交社會的材料和產(chǎn)品是安全的，對病人負(fù)責(zé)，也是對生產(chǎn)企業(yè)自身負(fù)責(zé)。一旦出現(xiàn)產(chǎn)品問題，處罰力度非常大。

 

 

   來源：嘉峪測試網(wǎng)