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医疗器械生物学评价试验选择和原则及常见问题汇

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发表于 2022-12-30 09:26:06 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本文转载自 西格玛 医学

生物学评价简史
医用生物材料的评价和材料的开发相伴随,为确保安全性,未经过评价的材料不能被应用于临床。随着生物材料和医疗器械的发展,生物材料的评价方法和标准不断完善和细化,操作性更强。

早在1976年,美国国会即立法授权美国FDA管理医疗器械,并实行售前审批制度。1979年,美国国家标准局和口腔协会发布“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”。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,美国药典委员会发布了“医用塑料的生物学评价试验方法(体外)”,1988年发布了“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生物学评价标准”。1990年,德国发布了“生物材料生物学评价标准”。1992年,日本发布了“生物材料和医疗器械生物学评价指南”。ISO在1989年开始研究制定“生物材料和医疗器械生物学评价标准”。

我国在20世纪80年代开始了生物材料的生物学评价研究。1997年,我国开始将ISO10993医疗器械生物学评价系列标准转化成国家标准,即GB/T16886医疗器械生物学评价系列标准。该系列标准是我国医疗器械生物学评价的基本标准,也是目前我国广泛使用的生物材料和医疗器械生物学评价的标准体系。


生物学评价的标准及原则
生物学评价针对直接和人体接触或体内使用的生物医用材料,提供一套系统、完整的生物学评价程序和方法,旨在通过体外试验和体内试验,评价生物医用材料对细胞和动物体可能的潜在有害作用,通过试验综合评价并预测生物医用材料在临床使用的安全性,以将风险降至最低程度。

为确保临床使用的安全性,在完成物理和化学性能、加工性能和灭菌性能等有效性要求后,必须对材料进行生物学评价试验。生物学评价建立在试验基础上,并结合医疗器械风险管理过程进行评价和试验。
生物学评价标准

生物医用材料安全性评价主要采用医疗器械生物学评价系列标准,即ISO制定的10993系列标准(我国国家标准GB/T16886)。ISO10993系列标准由ISO194技术委员会制定,目前已有21个。

这21个标准分别是:GB/T16886医疗器械生物学评价第1部分:评价与试验;第2部分:动物保护要求;第3部分:遗传毒性、致癌性和生殖毒性试验;第4部分:与血液相互作用试验选择;第5部分:体外细胞毒性试验;第6部分:植入后局部反应试验;第7部分:环氧乙烷灭菌残留量;第8部分:生物学试验参照样品的选择和定性指南;第9部分:潜在降解产物定性与定量框架;第10部分:刺激与致敏试验;第11部分:全身毒性试验;第12部分:样品制备与参照样品;第13部分:聚合物医疗器械的降解产物定性与定量;第14部分:陶瓷降解产物定性与定量;第15部分:金属与合金降解产物定性与定量;第16部分:降解产物和可溶出物的毒代动力学研究设计;第17部分:可沥滤物允许限量的确立;第18部分:材料化学表征;第19部分:材料物理化学、形态学和表面特性表征;第20部分:医疗器械免疫毒理学试验原则与方法;ISO/CD10993-21生物医学材料生物学评价标准编写指南。

由于GB/T16886(ISO10993)医疗器械生物学评价标准处于不断更新中,在采用这些标准时应使用最新版本。


生物学评价试验选择和原则
无论国内还是国外,政府批准的都是以终产品形式提供的医疗器械产品,而非用于制造医疗器械的各种材料。因此,生物学评价是对终产品的评价。医疗器械产品的生物相容性不仅取决于材料本身,还取决于材料的加工、生产方式(包括灭菌方法),以及可能存在于终产品中的加工残留物。

进行生物材料生物学评价是测定和人体接触的、构成医疗器械的材料会引起的潜在毒性。如构成医疗器械的材料会直接或通过释放一些物质引起局部或全身生物学反应,引发肿瘤,或产生生殖和发育毒性反应等。因此,对任何用于人体的医疗器械都需要进行试验,以确保将潜在风险降至“可接受”的程度。

生物材料的生物学评价应选择合适的试验,选择试验时应考虑到材料的化学特性及与人体接触的性质、程度、频次和时间。一般来说,此类试验包括:体外细胞毒性试验,刺激试验,致敏试验,急性、亚慢性和慢性毒性试验,血液相容性试验,植入试验,遗传毒性试验,致癌性试验,生殖发育毒性试验等。然而,鉴于特殊医疗器械或材料在器械预期用途、目标人群和人体接触等方面的特性,这些试验可能不足以证明特殊医疗器械的安全性,因此有必要针对特殊的目标器官,对某些医疗器械进行附加试验(如神经毒性试验和免疫毒性试验)。对直接与脑组织和脑脊液接触的神经科医疗器械,需进行动物植入试验,以评价其对脑组织、癫痫易感性、脉络丛和蛛网膜颗粒分泌及吸收脑脊液的影响。
医疗器械生物学评价技术审评关注点和常见问题以及CMDE审评论坛专栏涉及医疗器械生物学评价的相关内容汇总。

生物学评价中免于动物试验的基本条件:
1、完整充分的关于材料表征等同性及材料毒理学同性的验证资料;2、证明医疗器械使用材料具有可论证(安全使用)的临床使用史的文献资料;3、新产品与已上市产品人体接触形式(临床应用)、制造和灭菌完全相同的证明。如有不同,应有此差异不会影响生物安全性的分析资料和/或试验数据。需考虑重新进行生物学评价的情形:1、制造产品所用材料来源或技术规范改变时;2、产品配方、工艺、初包装或灭菌改变时;3、涉及贮存的制造商使用说明书或要求的任何改变,如贮存期和(或)运输改变;
4、产品预期用途改变时;
5、有证据表明产品用于人体后表现了不良反应时。

CMDE生物学评价相关问题汇总:
问题
答案
1、产品物理结构发生变化是否重新进行生物学评价?
“器械总体生物学评价应考虑的方面:最终产品的物理特性,包括但不限于:多孔性、颗粒大小、形状和表面形态。”—GB/T16886.1中生物学评价基本原则之一。物理特性发生任何变更,应针对生物相容性是否发生变化以及是否需要进行额外生物相容性试验的情况进行评价。如栓塞微球颗粒尺寸变化、乳房假体表面由光面变为磨砂面或毛面等,可能对植入后局部组织学反应造成影响。
2、毒理学评价数据能否涵盖所有生物学评价项目?
无可观察到不良反应水平剂量(NOAEL)和最低可观察到不良反应水平剂量(LOAEL)数据应源于与所研究终点相关的研究。
例如,源于全身毒性研究的NOAEL和LOAEL通常用于豁免进行急性、亚慢性或长期全身毒性试验,但是可能与遗传毒性、局部和全身致癌性、致敏、刺激或生殖毒性评价无关(如果在选择用于确立NOAEL或LOAEL的研究中来对这些终点进行评价)
3、原材料来源改变为何需要重新进行生物学评价?
聚合物供应商发生改变往往需要重新评价。例如,如果新的树脂供应商缺少清除加工溶剂的处理步骤(其中一些可能是已知的有毒化合物,如甲醛),跟利用原始树脂制造的器械相比,制造出的最终器械可能产生未知毒性(例如,细胞毒性、刺激、致敏、遗传毒性)。
4、针对材料的生物相容性文献数据是否足以支持医疗器械的生物相容性?
医疗器械所用材料已有的生物相容性的文献数据可能不足以支持由该材料制造的器械的生物相容性,其原因是制造和加工工艺可能会影响体内器械的最终化学状态。
5、含有多个部件的产品,同时进行生物学评价是否可行?
对于包括不同接触时间组建的器械,应对各组建分别进行生物相容行试验。例如,血管内支架系统的支架为持久植入物,而配套的输送系统为部分接触器械短暂与人体接触,应分别进行生物相容性试验。
对于含有多种材料的器械或器械组件,如果其中一种或多种材料是新的(即,之前未用于具有相同类型和接触时间的器械),必须分别对新材料组件进行试验以进一步了解该组件的潜在毒性。例如,对于包含新球囊材料的导管输送系统,必须分别对输送系统和球囊进行试验,以确保对每种材料充分进行评价。
6、生物学评价仅针对医疗器械组成材料?
生物学评价不仅应评价器械中所使用的材料,也应评价因材料合成工艺、器械生产工艺(同时考虑生产过程所使用的辅助制造工具)、器械降解过程等所引入或产生的任何可萃取的残留物。
7、如何考虑牙科设备相关附件的生物相容性要求?
牙科手机、喷枪等口腔设备,临床使用过程中机头、喷头等在口内操作,可能与口腔内生理组织接触,应进行生物相容性评价。申请人应描述与口腔内组织接触部分的材料,以及在使用过程中接触的性质和时间。参照《关于印发医疗器械生物学评价和审评指南的通知》(国食药监械[2007]345号),若企业提交了没有发生附件1第四条第(一)款所规定的重新评价情况的声明,可不重新开展生物学评价。否则,应按照国食药监械[2007]345号、GB/T 16886.1《医疗器械生物学评价第1部分:风险管理过程中的评价与试验》或者YY/T0268《牙科学 口腔医疗器械生物学评价 第1单元:评价与试验》的要求进行生物相容性评价。
8、是否可以采用与终产品相同的原材料进行生物相容性试验?
生物学评价应考虑产品制造所用材料、预期的添加剂、工艺污染物和残留物、可滤沥物质、降解产物、最终产品的物理特性、各个组件及他们在最终产品中的相互作用、包装材料和保存介质对生物相容性的影响等因素。因此,产品的生物相容性试验原则上应采用终产品进行,或采用取自最终产品上有代表性的样品。
如采用终产品进行试验不可行,可考虑采用与终产品以相同的工艺过程制得的试样进行试验,但需对试样的代表性进行充分的分析论证。
另外,当一个器械上有不同的组成材料时,在选择试验样品时应考虑不同成分间可能存在的化学反应,以及不同成分对人体的综合作用。但若医疗器械不同组件与人体接触性质和接触时间不同,应考虑分别进行生物学试验。
9、生物学评价亚慢性毒性试验报告常见需注意问题有哪些?
对于试验中出现统计学差异的评价指标,试验报告需明确相关差异是否有生物学意义并提供理由、分析判断相关差异与受试产品的关系,而非仅简单列出具有统计学差异的项目。
另外,对于通过植入方式接触受试品的亚慢性毒性试验,需提供植入剂量的确定依据,如,在动物可耐受情况下,推荐样本植入剂量为拟用人体临床剂量的50~100倍。
10、生物学试验浸提介质种类有何注意事项?
参照GB/T 16886系列标准的规定,开展生物学试验时,所选择浸提介质应与最终产品的特性和使用以及试验目的相适应,考虑器械材料的材料化学特性、可溶出物质或残留物。
对于细胞毒性试验,由于含血清培养基是支持试验体系中细胞生长的必需介质,且具有浸提极性和非极性两种物质的能力,应当考虑作为细胞毒性试验首选浸提介质,此种情况下可仅选用含血清培养基一种浸提介质。对于致敏试验、刺激或皮内反应试验、急性全身毒性试验等项目,需考虑选择极性、非极性两种浸提介质;对于遗传毒性试验,根据GB/T 16886.3标准规定,适当时,应使用两种适宜的浸提溶剂,一种是极性溶剂,另一种是非极性溶剂或适合于医疗器械性质和使用的液体,两种溶剂均应与试验系统相容。
11、国外实验室出具的生物相容性试验报告在中国注册时是否认可?
国外实验室出具的生物学试验报告,应附有国外实验室表明其符合GLP实验室要求的质量保证文件。若满足相关技术要求(如GB/T 16886/ISO 10993系列标准),则可以作为支持医疗器械生物学评价的生物学试验资料提交。
12、体外辅助生殖用耗材(体外辅助生殖用液除外)产品按照GB16886.1进行了生物学评价后还应进行鼠胚试验吗?
体外辅助生殖用耗材(体外辅助生殖用液除外)产品的作用对象是配子、合子及不同发育阶段的胚胎细胞,除常规生物学评价外,还应参照YY/T1434-2016进行体外鼠胚试验。
13、热原同细菌内毒素是否等同?
热原泛指能引起机体发热的物质,热原包含了材料致热及细菌内毒素致热两方面信息,属于生物学评价项目。细菌内毒素是革兰氏阴性菌死亡、自溶后,释放出的细胞壁中脂多糖成分,通常来源于生产中引入的生物污染,不属于生物学评价项目。一般来说,细菌内毒素是热原,但热原不全是细菌内毒素。
14、软性角膜接触镜产品,选择或变更初包装材料时应考虑的因素有哪些?
软性角膜接触镜产品初包装材料中的游离物质有被溶液萃取的风险,可能影响接触镜的性能和安全性,因此在选择或变更初包装材料时应注意:
1)对初包装材料的性能进行验证,包括理化性能,推荐进行生物学评价;2)灭菌适用性及灭菌验证;3)按照《GB/T 11417.8-2012 眼科光学 接触镜 第8部分:有效期的确定》进行稳定性试验,建议包含镜片性能、包装完整性,无菌性能等,推荐进行保存液性能研究;4)运输稳定性验证;5)如含有两个及以上包装,应分别对终产品进行全性能检测及生物学评价;6)如采用从未在同类产品中应用的初包装材料,在稳定性实验中,推荐考虑对可能含有沥滤物的溶液进行充分的评价和验证,包括但不限于生物学评价。

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