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医疗器械可沥滤物「允许限量」如何建立?

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发表于 2021-8-30 15:05:32 | 显示全部楼层 |阅读模式

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可沥滤物一般被定义为医疗器械与人体或使用中有关的液体(如药液)作用时,从医疗器械中释放的化学物质,包括高分子材料的单体、添加剂、工艺残留物、降解产物等[1]。在医疗器械发挥作用的过程中,可沥滤物也存在一定的安全性风险,因此需要对其溶出量进行严格控制,并进行充分的安全性评价,以证明其不存在安全性危害。
1|可沥滤物安全性评价的路径

1.1 允许限量的建立

首先,应通过文献评审或毒理学试验等建立可沥滤物在预期用途下的人体可耐受量(Tolerable Intake,TI),并通过患者体重、应用因子等数据获得允许限量(Allowable Limit,AL)数据。

可沥滤物TI值的确定一般包括3个过程,即:

A确定该物质无可观察到不良反应水平(NOAEL)或最低可观察到不良反应水平(LOAEL);

B根据研究数据推算3个不确定性因子(UF);

C用NOAEL或LOAEL除以修正因子(MF,即3个不确定性因子乘积)获得TI值。

需要说明的是,医疗器械可沥滤物种类繁多,包括添加剂(增塑剂、抗氧化剂等)、单体、溶剂等,即便是同一种被研究物质在不同的临床接触途径下也具有不同的TI值,因此很难规定某一特定物质的TI值。申报企业应根据拟研究物质的使用特点,以及既有毒理学数据进行推导获得该物质预期用途下的TI值信息。


1.2 溶出量的检测

其次,应根据产品的具体使用情况并建议通过浸提方式获取可滤沥物对患者的最大接触剂量,通常是在模拟临床最坏使用环境下进行测定,一般包括建立合适的浸提体系以及确定合理的检测方法两个过程。

浸提体系是指合理的浸提条件,如浸提溶剂、浸提体积、温度和时间等。合理的检测方法主要是对方法学进行验证,主要包括验证方法的适应性、准确度、精密度、线性、检出限和定量限等指标[2-4],具体可参考前文(医疗器械可沥滤物研究——残留量检测常见问题 )。


1.3  安全性评价

最后,根据其最大可接触量与该产品预期用途下的允许限量之间关系,完成可沥滤物安全性研究报告。如最大接触量低于其允许限量,则可认为该可沥滤物在该器械的预期用途下是安全的;反之,则应进行其他风险评估或通过其他手段降低其临床风险。


2|NOAEL或LOAEL值的确定

2.1 明确可沥滤物的接触形式

确定拟研究物质的NOAEL或LOAEL值,首先应明确拟研究可沥滤物的接触形式,包括接触途径(经皮、吸入或直接全身性输入)和接触时间(短期、长期或永久接触)。

一般来说,产品与人体接触方式及接触时间不同,会使得拟研究物质进入人体的量及代谢形式也有所不同。因此,每种物质会有相应短期、长期和持久的TI值,对特定持续时间类别的一个或一类器械存在的可沥滤物建立TI,应建立该持续时间类别的TI。比如,对于长期和持久接触类器械,不能使用相关拟研究物质的短期TI作为安全性研究的评判参考。同样,同一可沥滤物在不同接触方式、不同代谢路径或代谢产物下的TI值也各有差异。

例如,由于邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(简称DEHP)会通过胃肠道中的脂肪酶转化为邻苯二甲酸单乙基己基酯(简称MEHP),且毒性更大,与肠外接触途径相比,口服途径接触DEHP安全性影响更大[5]。因此,口服途径获得TI数据不能作为肠外TI数值使用。需要说明的是,如果有证据表明拟研究物质在临床使用环境下不会与人体接触(也不与相关药物接触),则不需要对此物质进行评价。


2.2 收集可沥滤物的基本数据

应尽可能多地收集拟研究物质的相关数据。常见数据包括其化学和物理性质、药理毒理数据、毒代动力学(包括吸收、分布、代谢和排除)数据等。

一般来说,用于设置限量的数据应尽量是高质量且高度相关的,比如急性作用的数据(例如14天或更短时间的研究数据)宜用作设置有限接触或短期接触限量;亚慢性作用数据宜用作设置长期接触的限量等。


2.3 确定NOAEL或LOAEL数据

确定重要不良作用以及建立这些作用的NOAEL或LOAEL的数据并对相关数据进行评价,适当时还应列出相关研究数据,包括给药形式、剂量、最低毒副反应水平上的影响等。

一般对NOAEL的定义是“在确认接触的条件下,通过试验或观察发现某种物质没有引起靶器官在形态学、功能性、生长发育或寿命中的可检测的不良改变的最大浓度或剂量”,LOAEL定义为“在确认接触的条件下,通过试验或观察发现某种物质引起靶器官在形态学、功能性、生长发育或寿命中的可检测的不良改变的最大浓度或剂量” [1]。

Williams等[6]认为,毒性反应或不良反应是指细胞或有机体水平下的致死效应、功能或结构性损伤、应激反应能力的下降或不可逆效应。相反,适应性效应则包括不影响各级组织结构存活力的效应、功能或结构性方面的有益效应、应激反应能力的增强作用以及可逆性的效应。由此可见,适应性的生物学效应,诸如酶诱导等方面的改变,可能出现于化学物暴露后,但并非不良反应,不应用于确定NOAEL或LOAEL值。

FDA[5]也认为,某些酶水平或抗氧化剂水平发生的变化一般不被风险评估确定为“不良”影响,只有对广泛认可的不良影响(如组织病理学或机能变化)进行的研究才将被用作NOAEL或LOAEL数值的确定依据。

虽然GB/T 16886.17-2005等相关标准中并未明确此类毒理学数据研究的选用准则,仅建议如果可能,应研究剂量-反应关系以协助确定NOAEL,且未明确如何进行研究。但一般认为确定NOAEL的毒理学研究应满足以下几个要求[7-8]:

1)化合物的给药途径和暴露时间具有临床相关性;

2)研究中应当采用多个剂量组,以准确界定剂量反应关系,其中最好有一个剂量产生不良反应,另一个剂量则未产生相关效应;

3)所选用的研究对照组适当,样本含量适中,数据的统计学分析法适合。

因此,某些通过使用单一剂量用于危害性鉴别的毒理学研究数据并不适用于建立TI,也不应以免疫学终点推算TI,而TI也不用于保护免疫效应(如超敏反应)。

此外,体外毒性研究也不适用于建立TI,但有益于确定毒性的作用机制,偶尔也可用于界定不确定因子。

当拟研究物质的相关毒理学研究较多时,可以采用表格形式表述和比较每项研究的优点和局限性,有利于选择合适的研究结果来推算TI。在研究实施过程较好且结果可靠的条件下,应采用最敏感终点,即NOAEL最低的研究推算TI。

一般来说,企业递交的申报资料中经常存在的问题主要是选择数据不能反映其真实接触形式。主要包括:

1)接触途径不符合要求。例如选择环境毒理学报告中的吸入数据作为其与血液接触途径的数据或以急性毒性数据设置其长期接触或永久接触限量,且未对不确定性因子3(UF3,反应数据的相关性)进行调整;

2)对NOAEL或LOAEL的认定有误。例如某些组织病理学变化是一种不良反应,但有时企业却将出现该反应的剂量水平认定为NOAEL;

3)未对相关毒理学文献进行系统全面的综述与分析,并通过有效筛选后选择。例如,部分文献获得的毒理学数据并非单一拟研究物质的影响,还混杂有其他因素,在剂量方面存疑数据、相关数据缺乏全文或仅提供摘要,缺乏完整的试验过程的文献等。


3|不确定因子的确定

在理想情况下,用于推算TI的毒性研究条件应当尽量模仿临床接触条件。如果存在的差异可能造成人类与实验动物相比表现出更高的敏感性,则应当应用附加不确定因子,以解决数据质量上的不足。

不确定性因子考虑了从动物数据推导到人类过程所固有不确定性,包括不确定性因子1(UF1)、不确定性因子2(UF2)和不确定性因子3(UF3)。


3.1 人体间个体差异UF1

UF1旨在涵盖健康人群平均反应与某些敏感人群反应之间存在的反应差异,选择使用上界值为10

在确定UF1的数值时,一般可通过不同人群差异(包括不同患者之间、健康者与患者之间、老人与儿童之间、不同职业人群之间)的敏感度差异、不同人群代谢差异(包括代谢酶表达的基因多态性等)等方面进行比较。例如,在确定环氧乙烷(Ethylene Oxide,EO)对人群反应差异过程中发现,接触EO的工人群体中存在个体差异;有研究者把职业性接触EO的工人分为两组,即“高敏感”组和“低敏感”组,“低敏感”组中与DNA单链断裂相关的最低EO浓度[4 h时间加权平均浓度(TWA)]是3.6 mg/m3,而“高敏感”组中与DNA单链断裂相关的最低EO浓度是0.6 mg/m3,因此,UF1值至少是6(3.6/0.6)才能保护“高敏感”组中的敏感个体免于这种特异性毒性反应[9-10]。当然,在确定UF1过程中还应考虑普通人群对EO反应的差异,否则不能准确反映不同人群对EO反应的差异。

在确定该数值时,最好有评定人体差异的真实数据特别是代谢动力学差异,例如不同群体间代谢酶(包括从初始物到最终代谢产物各环节反应的酶)表达水平差异、是否存在年龄相关性(如儿童是否更为敏感)等。当缺乏相关研究数据时建议选择默认值10

企业在确定该数据时经常只考虑健康人群之间的个体差异,忽略成人与儿童的差异性或者健康人群与不同患者之间差异,或者在缺乏相关数据的前提下未对UF1进行上调。


3.2 从替代物种推导到人的不确定性UF2

UF2旨在涵盖与实验动物相比,人类对某种化合物的不良影响敏感情况。选择使用上界值为10

确定该数据时一般需要考虑两个方面:一是观察发现的拟研究物质接触实验动物的影响是否与人类相关,例如,某些物质在人类和试验动物模型中的毒性和毒代动力学完全明确且相似,则可选择较小的UF2数值,否则应使用较大的UF2;二是应充分考虑物质的代谢过程的比较和人类与动物敏感性差异,进而选择更为科学合理的数值。比如人类是否对这些影响的敏感性超过实验动物,假如有证据证明人体对研究物质代谢更为敏感,则应选择更大的UF2。

除此之外,还应考虑材料进入人体的方式,例如肠外接触与肠内接触的不同,同一物种代谢结果仍存在较大差异。


3.3 实验数据的质量和相关性UF3

UF3说明实验数据的定性和相关性,选择使用上界值为100

与该数据相关的考虑因素包括:是否缺少无毒副反应水平数值,是否缺少长期研究的无毒副反应水平数值,是否缺少临床相关接触途径的数据等。如果数据质量和数据相关性较好,则可以选择1,否则应选择更大值。例如,用短期数据代替长期数据、用口服数据代替静脉研究数据、用LOAEL数据代替NOAEL数据、动物模型的不恰当等,上述情况均应选择较大的UF3数值。

上述数据确定后,即可由该物质的NOAEL或LOAEL除以不确定性因子乘积获得TI值


对某些可沥滤物,如有证据表明其具有致癌性,则应提供其致癌性TI,并与非致癌TI一并考虑作为其安全性评估的一部分。证据材料包括拟研究物质是否属于遗传毒致癌物,或者毒理学研究报告中肿瘤类型是否与人类相关、流行病学是否支持与人类相关等信息。

需要说明的是,对于某些研究较少的可沥滤物或者无法对其进行定性的未知物的毒理数据较少时,可采用其他方式获得其可接受限度。例如,对于致癌性TI值的推导,可以采用从LOAEL简单线性外推、对LOAEL应用不确定因子以及剂量反应模型的应用等[11-12],也可采用直接进行动物试验的方式获取,其他如毒理学关注阈(Threshold of Toxicological Concern,TTC)法[13-16]、定量结构-活性相关(Quantitative Structure-activity Relationship,QSAR)法[17-20]等也可为相关研究提供有益参考。


4|安全性研究报告

一旦建立了一种可沥滤物的TI值,接下来就需要建立该物质在预期用途下的人体可耐受暴露量(Tolerable Exposure,TE)。

TE是TI与人体体质量(m)和医疗器械应用因子(UTF)的乘积。在选择人体体质量过程中应充分评估接触器械的特定群体、接触群体的主要体质量、预期的使用模式等影响因素,特别是用于特殊敏感的群体(如婴儿)器械。例如,如果器械的适用对象是成人,那么应选择70 kg的体质量用于计算TE;如果是婴儿,推荐的体质量采用3.5 kg,儿童采用10 kg的体质量。

UTF是多器械接触因子(Concomitant Exposure Factor,CEF)和比例接触因子(Proportional Exposure Factor,PEF)的乘积。

CEF用来对来自多个同时使用的器械中同一种特定可沥滤物的接触程度进行评估,取值范围介于0.2~1.0之间,默认值为0.2。PEF用来对器械的实际使用时间占接触类别(短期接触、长期接触、持久接触)的比例程度进行评估,PEF的缺省值为1,表示该产品在接触类别的时间里始终与人体接触。

通过前述过程获得该可沥滤物在预期用途下的可耐受接触量和预期使用环境下的最大可溶出量进行比较,可获得该物质的安全性研究报告。


虽然前述讨论简述了一般可沥滤物安全性评价的基本思路和程序,但在实际的产品评价过程中仍有很多内容需要结合具体产品实际进行综合评估,比如同一器械不同可沥滤物混合物影响等。

新版ISO 10993.1中更加明确了企业在进行生物相容性评价的第一步是先进行产品物理/化学(Physical/ Chemical Information)及毒理学信息(SufficientToxicology Data)的搜集,优先度排在所有生物相容性测试的前面,该部分信息为随后的其他生物相容性测试提供了足够的产品信息及测试项目的依据。在产品的化学及毒理学信息中,可沥滤物的测定及安全性评价是其中最重要的一部分内容,应尤其予以重视


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