生物學(xué)評價與測試是與人體接觸或植入的醫(yī)療器械注冊中的難點事項之一，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)評價與測試方面的內(nèi)容。
引言：生物學(xué)評價與測試是與人體接觸或植入的醫(yī)療器械注冊中的難點事項之一，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，舉幾個例子：包括細胞毒性，溶血，遺傳毒性等
什么叫做體外毒性測試呢？就是不需要動物做的測試。像細胞毒性，我們用小鼠型纖維細胞；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，通常我們用細菌和小鼠淋巴瘤細胞。之所以選擇用細胞或體外測試，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)注重動物保護動物福利，以后可能會立法。新加坡、法國、歐洲都有比較激進的動物保護者采取了針對實驗動物的保護行動。
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。比如細胞毒性測試大致7天能得到結(jié)果，對后續(xù)研發(fā)或進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，對實驗進行詳細計劃，盡可能多地獲取實驗指標。避免重復(fù)、無益實驗。
二、生物相容性影響因素
進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。
三、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。
材料標準考慮化學(xué)測試，是按照ISO10993-18部分，按照與病人接觸的時間和部位進行。同時考慮是否需要進一步的生物學(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，以此免除進一步的生物學(xué)測試，包括動物學(xué)測試等。但國內(nèi)的標準要求仍比較保守?，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)廠家只是選擇其進行制造，因此不需要進行額外的測試?？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。通過機械切割達不到鑄件要求，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。
四、ISO10993生物學(xué)相容性測試
介紹ISO10993-1及整個標準的重要章節(jié)中的生物學(xué)測試，體外測試，包括細胞毒性測試，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)材料都歸于二類中，比較安全。因此主要做此三項測試：細胞毒性，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。
如何進行測試，或與醫(yī)療器械注冊檢驗測試機構(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行。較少選擇37度，因為美國FDA不認為37度為嚴苛條件。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?？梢赃x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，準備做CE Mark測試，未選擇完整器械。認為藥物是安全的，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)品需要進入國際市場，則一定要選一個嚴格的第三方，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。
具體測試有細胞毒性測試，快速篩選性測試，選擇用哺乳動物細胞，最常用的是小鼠神經(jīng)細胞L929，方法有浸提法，直接接觸法，非直接接觸法（瓊脂擴散法、濾膜擴散法）。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，做細胞毒性測試。