医疗器械的生物相容性 评价试验的应用探讨 天津医科大学 刘欣 顾汉卿 p前言 p生物相容性的原理 pGB/T16886系列标准及其试验评价 p生物相容性评价研究展望 前言 p医疗器械的定义 p生物学评价标准概况 医疗器械的定义 p人类疾病的诊断、预防、监护、治疗与缓解； p伤残的诊断、监护、治疗、缓解或补偿； p人体结构或生理过程的研究，替代或修复； p计划生育（妊娠的控制）相关的单独使用或组合 使用的包括使用软件在内的任何仪器、设备、器 具，材料或其他物品。 p它们在人体的预期作用不是用药理学、免疫学、 或代谢手段获得的，但可能由这些手段参与并起 一定辅助的作用. 特性 安全性安全性：医疗器械都必须具备优良的生物 相容性，才能被人体所接受。 有效性：有效性：医疗器械发挥其诊断、修复、替 代等功效。 标准概况 p1979年美国国家标准局和牙科学会首先制定了评价口腔生物材料生物 相容性的标准“口腔材料生物学评价标准(ANSI/ADA41- 1979)” p美国材料试验协会(ASTM)从1978年至1986年陆续发布了评价在人体 不同部位使用的生物医用材料和医用装置的生物相容性评价指南和各 种试验方法实施标准 p1988年美国药典XX版(USPXX)载入了“医用塑料的生物学评价试验方 法(体内)” p1989年英国颁布了“生物材料和医用装置的生物学评价标准”。 p1990年西德发布了“生物材料的生物学标准”。 p1992年国际标准化组织正式颁布了“ISO 10993”一系列医用装置生物 相容性评价标准(Bilogical evalution of medecal devices) p1997年我国标准“医疗器械生物学评价”正式发布(GB/T16886- 1.3.5.6.11)，共分五个部分。 生物相容性的原理 p生物相容性概念 p生物相容性内容 生物相容性概念 p生物相容性是生物医用材料、器械与人体 之间相互作用产生各种复杂的生物、物理 、化学反应的一种概念。 医疗器械对生物体的影响医疗器械对生物体的影响 1)材料中残留的有毒性的低分子物质； p2)材料聚合过程残留的有毒性、刺激性的 单体； p3)材料及制品在灭菌过程中吸附的化学 毒剂和高温引发的裂解产物； p4)材料和制品的形状、大小、表面光滑 程度； 生物体对医疗器械的影响生物体对医疗器械的影响 p1)生理活动中骨骼、关节、肌肉的机械性动态运 动影响； p2)细胞生物电、磁场、电解、氧化作用； p3)新陈代谢过程中生物化学和酶催化反应的影 响； p4)细胞粘附吞噬作用； p5)体液中各种酶、细胞因子、蛋白质、氨基酸、 多肽、自由基对材料的生物降解作用。 生物相容性内容 生物相容性 p组织相容性血液相容性 p细胞黏附性 无抑制细胞生长性抗血小板血栓形成 抗凝血性 抗溶血性 p细胞激活性 抗细胞愿生质转化性抗白细胞减少性 抗补体系统亢进性 p抗炎性 无抗原性无诱变性抗血浆蛋白吸附性 抗细胞因子吸附性 p无致癌性无致畸性 p GB/T16886系列标准及其试验评价 p产品的分类 pGB/T16886系列标准 p标准中试验评价 产品的分类 p首先产品是否需要选择生物学评价？ p材料与上市的器械材料相同 p器械具有相同的特性（工艺、人体接触、 灭菌） p有证明或者实验数据 p最终评价符合标准要求 产品的分类 p其次产品如何归类？ p(1)接触的部位：体表、体内组织、骨骼、牙、血液。 p(2)接触的方式：直接接触和间接接触。 p(3)接触的时间：A.暂时接触24小时； pB.短、中期接触24小时至30日； pC.长期接触30日。 p(4)用途：一般的功能、生殖与胚胎发育及生物降解。 产品的分类 p标准中对医疗器械的分类、接触时间、评价试验等方面作了进一步调 整，调整后的标准有以下特点： p(1)明确了医疗器械的分类，将接触部位分为表面接触、由体外与体 内接触和体内植入三大类； p(2)在接触时间上将24小时至30天；30天以上为长期接触； p(3)将生物学评价试验分为基本评价试验和补充评价试验两大类； p(4)将亚慢性、亚急性毒性试验列入基本评价试验项目中，取消了热 原试验项目； p(5)在补充评价试验中增加了生殖与发育毒性和生物降解试验两个项 目； GB/T16886系列标准 p由下列部分组成： p第1部分：试验选择指南 p第2部分：动物福利要求 p第3部分：遗传毒性、致癌性和生殖毒性试验 p第4部分：与血液相互作用试验选择 p第5部分：细胞毒性试验：体外法 p第6部分：植入后局部反应试验 p第7部分：环氧乙烷灭菌残留量 p第8部分：生物学试验参照材料的选择于限定 p第9部分：潜在降解产物的定性于定量框架 p第10部分：刺激与致敏试验 p第11部分：全身毒性试验 p第12部分：样品制备与标准样品 GB/T16886系列标准 p表 标准中试验评价 p组织相容性 pGB/T16886.5- 2003/ISO 10993- 5：1999 体外细胞毒性试验 pGB/T16886.10- 2003/ISO 10993- 10：1999 过敏与刺激试验 pGB/T16886.6- 1997/ISO 10993- 6：1997 植入后局部反应试验 pGB/T16886.11- 1997 idt ISO 10993- 11:1993 全身毒性试验 pGB/T16886.3- 1997 idt ISO 10993- 3:1992 遗传毒性、致癌性和生殖毒性试 标准中试验评价 p血液相容性 pGB/T16886.4- 2003/ISO 10993- 4:2002 与血液相互作用试验选择 GB/T16886.5- 2003/ISO 10993- 5：1999 体外细胞毒性试验 p细胞系：L929 小鼠成纤维细胞 p阴性对照：浸提介质 p浸提液试验 p直接接触试验 p间接接触试验琼脂扩散试验 p滤膜扩散试验 GB/T 14233.2- 93医用输液、输血、注射器具 检验方法第2部分:生物试验方法 p细胞毒性试验 pMTT法 p显微镜观察法 GB/T16175- 1996医用有机硅材料生物学 评价试验方法 p细胞毒性试验 p增值度法 GB/T16886.10- 2003/ISO 10993- 10：1999 过敏与刺激试验 p迟发型超敏反应实验 p试验动物：豚鼠 p最大计量试验（GPMT） p封闭式贴敷试验（Buehler) GB/T16886.10- 2003/ISO 10993- 10：1999 过敏与刺激试验 p皮内反应实验健康白化兔 p皮肤刺激试验健康白化兔 p眼刺激试验健康白化兔 p口腔刺激试验金黄色地鼠 p直肠刺激试验健康白化兔 GB/T16886.6- 1997/ISO 10993- 6：1997 植入后局部反应试验 植入周期：短期试验 (12周以内) 长期试验 (12周- 104周) 试验动物：短期试验，小鼠、大鼠、豚鼠、家兔 长期试验，大鼠、豚鼠、家兔、狗、 绵羊、山羊、猪或其他寿命较长的动物 GB/T16886.6- 1997/ISO 10993- 6：1997 植入后局部反应试验 p皮下植入试验 p肌肉植入试验 p骨植入试验 GB/T16886.6- 1997/ISO 10993- 6：1997 植入后局部反应试验 p评价生物反应指标 pa)纤维化/纤维囊腔和炎症程度; pb)由组织形态学改变而确定的变性; pc)材料/组织界面炎性细胞类型，即嗜中性白细胞、淋巴细 胞、浆细胞、嗜酸性白细胞、巨噬细胞及其他多核细胞的 数量和分布; pd)根据核碎片和/或毛细血管壁的破裂情况确定是否存在坏 死; pe)其他指标，如材料碎片、脂肪浸润、肉芽肿等; pf)对于多孔植入材料，定性、定量测定长入材料内的组织 。 GB/T16886.11- 1997 idt ISO 10993- 11:1993 全身毒性试验 p试验动物：小鼠、大鼠等啮齿类动物 p试验对照组：浸提介质 p极性浸提介质:生理盐水 p非极性浸提介质:中性油(如精制椰子油) GB/T16886.11- 1997 idt ISO 10993- 11:1993 全身毒性试验 p试验周期： p急性全身毒性试验24小时 p亚急性毒性试验30天 p亚慢性毒性试验90天 p慢性毒性试验180天以上 GB/T16886.11- 1997 idt ISO 10993- 11:1993 全身毒性试验 p给药途径： p口服应用 p皮肤应用 p吸入应用 p静脉应用 p腹膜内应用 GB/T16886.11- 1997 idt ISO 10993- 11:1993 全身毒性试验 p试验方法选择： pOECD 试验指南 p欧共体(EC)杂志 p美国食品药品管理局(US FDA)，食品处 p食品直接添加剂安全性评价的毒理学原理 p美国环境保护局(US EPA):重复剂量皮肤毒 性 GB/T16886.3- 1997 idt ISO 10993- 3:1992 遗传毒性、致癌性和生殖毒性试验 遗传毒性试验： DNA的影响 基因突变 染色体畸变 适应产品的情况：a.与人体表面接触长达30天以上 的 产品 b.由体外到 体内接触和体内植入 时间超过24小时的 产品 GB/T16886.3- 1997 idt ISO 10993- 3:1992 遗传毒性、致癌性和生殖毒性试验 p遗传毒性试验方法选择OECD化学药品试验指南 p体外遗传毒性试验: p471遗传毒理学:鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验 p472遗传毒理学:大肠杆菌回复突变试验 p473遗传毒理学:哺乳动物体外细胞遗传学试验 p476遗传毒理学:哺乳动物细胞体外基因突变试验 p体内遗传毒性试验: p474遗传毒理学:微核试验 p475遗传毒理学:哺乳动物体内骨髓细胞遗传试验染色体分析 p478遗传毒理学:啮齿动物显性致死试验 p483遗传毒理学:哺乳动物生殖细胞细胞遗传学试验 GB/T16886.3- 1997 idt ISO 10993- 3:1992 遗传毒性、致癌性和生殖毒性试验 p致癌性试验 p适应产品的情况： pa)可吸收材料或器械，具有人体应用或接触的有效和充分数据者除外; pb)在用哺乳动物细胞进行的遗传毒性试验中得出阳性结果的材料和器 械; pc)进入人体或体腔持续或累计接触时间在30日或30日以上的材料和器 械，具有长期有效的人体应用史者除外。 p致癌性试验方法选择OECD化学药品试验指南 p451致癌性研究 p453慢性毒性与致癌性综合研究 GB/T16886.3- 1997 idt ISO 10993- 3:1992 遗传毒性、致癌性和生殖毒性试验 生殖毒性试验 适应产品的情况 a)宫内节育器(IUDs)或任何其他可能与生殖组织、胚胎或胎儿直接长期 接触的器械; b)储能器械; c)可吸收或可沥滤材料和器械。 生殖毒性试验方法选择OECD化学药品试验指南 p414致畸性 p415一代生殖毒性研究 GB/T16886.4- 2003/ISO 10993- 4:2002 与血液相互作用试验 选择 接触时间24小时- 29天器械： 静脉内留置导管、体外膜式氧合器血 液 过滤器 接触时间30天器械：肠道外营养中心静脉输注导管、 心脏辅助 装置（半体内装置）人工胰脏（半体内装 置） 体内植入器械接触时间1- 29天器械：心脏起博器电极、永久性起博器电极。 接触时间30天器械 ：机械或生物心脏瓣膜、人工心脏瓣环、人工 生物血管、心脏和血管修补片、 动静脉短路管道 GB/T16886.4- 2003/ISO 10993- 4:2002 与血液相互作用试验 选择 医疗器械对血液影响作用： 1）血小板激活、聚集、血栓形成。 2）凝血系统和纤溶系统激活、凝血机能增 强、凝血过程加快、凝血时间缩短。 3）红细胞膜破坏、产生溶血。 4）白细胞减少及功能变化。 5）补体系统的激活或抑制。 GB/T16886.4- 2003/ISO 10993- 4:2002 与血液相互作用试验 选择 p医疗器