生物學(xué)評價(jià)與測試是與人體接觸或植入的醫(yī)療器械注冊中的難點(diǎn)事項(xiàng)之一，今天我們一起來系統(tǒng)看一下有關(guān)醫(yī)療器械生物學(xué)評價(jià)與測試方面的內(nèi)容。
引言：生物學(xué)評價(jià)與測試是與人體接觸或植入的醫(yī)療器械注冊中的難點(diǎn)事項(xiàng)之一，今天我們一起來系統(tǒng)看一下有關(guān)醫(yī)療器械生物學(xué)評價(jià)與測試方面的內(nèi)容。
一、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(gè)例子：包括細(xì)胞毒性，溶血，遺傳毒性等
什么叫做體外毒性測試呢？就是不需要?jiǎng)游镒龅臏y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(dòng)物使用，考慮動(dòng)物福利的原因。國內(nèi)也越發(fā)注重動(dòng)物保護(hù)動(dòng)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(dòng)物保護(hù)者采取了針對實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的保護(hù)行動(dòng)。
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(cuò)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(dòng)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(dòng)物測試。當(dāng)然，要考慮動(dòng)物福利322原則，盡量減少動(dòng)物使用，考慮動(dòng)物的倫理問題，人道和科學(xué)地對待動(dòng)物，不能濫用、虐待動(dòng)物，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)劃，盡可能多地獲取實(shí)驗(yàn)指標(biāo)。避免重復(fù)、無益實(shí)驗(yàn)。
二、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(dòng)相容性，即對人和動(dòng)物不產(chǎn)生危害。現(xiàn)在有個(gè)新的概念，是主動(dòng)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(jì)中的物理和化學(xué)特性，都會影響生物相容性問題。
三、化學(xué)表征測試和生物學(xué)評價(jià)
生物相容性的評價(jià)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(shí)間和部位進(jìn)行。同時(shí)考慮是否需要進(jìn)一步的生物學(xué)評價(jià)。目前國內(nèi)醫(yī)療器械測試和評價(jià)，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(xiǎn)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(shí)驗(yàn)等。國內(nèi)更多接受化學(xué)表征測試和生物學(xué)評價(jià)。因器械設(shè)計(jì)已經(jīng)非常成熟，主要風(fēng)險(xiǎn)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(dòng)物學(xué)測試等。但國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)要求仍比較保守。現(xiàn)階段，對國內(nèi)企業(yè)的要求太高，因?yàn)檎也坏侥塥?dú)立完成全部化學(xué)表征測試的企業(yè)和毒理學(xué)評價(jià)專家。因此，目前更多的事依靠動(dòng)物測試來做生物學(xué)評價(jià)。
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(jià)。做生物學(xué)評價(jià)過程中，并不都需要做動(dòng)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(shí)驗(yàn)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。可以通過尋找測試數(shù)據(jù)，而不是重新做實(shí)驗(yàn)，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(bào)告，需要做額外的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。
四、ISO10993生物學(xué)相容性測試
介紹ISO10993-1及整個(gè)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(xiàng)測試：細(xì)胞毒性，致敏，皮膚刺激性測試。基本所有醫(yī)療器械均需做次三項(xiàng)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(shí)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(bǔ)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(dòng)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(jì)上的改變，因此較少涉及材料重新做測試項(xiàng)目的情況。現(xiàn)在較熱的三個(gè)測試是毒代動(dòng)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(dòng)物源性材料和可降解性材料。
如何進(jìn)行測試，或與醫(yī)療器械注冊檢驗(yàn)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(shí)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(shí)，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(shí)，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(shí)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(shí)。還有50度，72小時(shí)。70度，24小時(shí)。121度，1小時(shí)。
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(shí)間進(jìn)行。較少選擇37度，因?yàn)槊绹鳩DA不認(rèn)為37度為嚴(yán)苛條件。而動(dòng)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(gè)實(shí)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(fèi)100萬。建議一定選擇上市的完整樣品送檢。同時(shí)考慮市場策略，資金較緊張時(shí)，國內(nèi)檢測所的要求和費(fèi)用比較低。但產(chǎn)品需要進(jìn)入國際市場，則一定要選一個(gè)嚴(yán)格的第三方，做一套完整的測試報(bào)告，否則費(fèi)時(shí)費(fèi)錢。另外，在切片的問題上，也有企業(yè)慘痛經(jīng)驗(yàn)。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(dòng)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(jià)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(shí)，做細(xì)胞毒性測試。