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摘要：对于ISO 10993-1的使用

合集: #FDA

小编之前已介绍过《ISO 10993-1：医疗器械生物学评价-Part 1：风险管理过程中的评价和测试》（以下简称“本指南”）的范围、生物相容性的风险管理以及ISO 10993 – Part 1和生物相容性评价终点矩阵（ 戳此回顾），今天小编将继续和大家一起研读本指南的第五、六章节。

五、生物相容性测试通用考虑因素

试样制备是生物相容性测试的关键变量，因此必须了解试验品与医疗器械最终成品的比较情况。附件F中包含的受试品案例可用于详细说明任何差异如何可能或可能不影响医疗器械最终成品形式的生物相容性。生物相容性测试一般可从以下六个方面进行考虑：

A．使用医疗器械的最终成品或代表性试验品；

B．原位聚合和/或可吸收材料的测试；

C．器械机械故障导致的生物反应；

D．亚微米或纳米技术组件；

E．浸提试验的测试物品制备；

F．在一个试样中包含多个组件或材料。

六、生物相容性测试具体考虑因素

当风险评价表明需要进行生物相容性测试时，FDA建测试前考虑以下问题，是上市前申请中经常发现缺陷的地方。

1. 细胞毒性

• 如果在风险评价过程中未作其它处理，对于在生长培养基中提取受试品的试验，FDA建议在37°C下的温度浸提24至72小时，使用允许从受试品中提取极性和非极性成分的浸提介质，如添加5-10%血清的哺乳动物细胞培养基（如MEM）。
• 对于新型材料（(即以前未用于具有相同类型和接触时间的合法上市医疗器械的材料)），FDA建议同时考虑直接接触法和洗脱法。对于某些器械，可能需要按照ISO 10993-5进行直接接触研究，以更好地反映临床使用情况。根据材料的性质和功能（如涂层或表面改性），如果没有植入数据，可能需要进行非标准的直接接触研究，即细胞在材料表面生长。
• 对于本身具有细胞毒性的材料，可能需要使用不同稀释度的测试溶液进行额外的测试，以确定不再产生细胞毒性的水平。这一信息可以根据临床剂量以及其他缓解因素，如接触时间和临床需要（如临床效益与风险）来评估。对于某些器械（如牙科酸蚀剂），含有已知细胞抑制剂/细胞毒性剂或未固化的聚合物树脂，则需要进行额外的比较性细胞毒性测试，以证明新器械在相同类型和接触时间下未较比对器械更具细胞毒性。

2. 致敏性

• 一般有两种类型的致敏试验可用于支持IDE和上市申请：豚鼠最大化试验（GPMT）和局部淋巴结试验（LLNA）。此外，根据ISO 10993-10, 封闭式敷贴法（Buehler试验）仅适用于外用器械（即与皮肤接触的器械）。

3. 血液相容性

• 对于与循环血液直接接触的器械（无论接触时间长短），若在风险评价过程中没有其他方案的话，FDA建议考虑溶血、补体激活和血栓形成测试。对于间接接触循环血液的器械（无论接触时间长短），FDA建议只考虑溶血测试。 但是，对于以前未在合法销售的心脏或血管应用器械中使用过的新型材料，或对于打算向循环血液中释放化学物质的器械，可能还需要对间接接触血液的器械进行一些体外血栓形成性评估（例如，可浸提物和可沥滤物对血小板和凝血系统的影响）。如果风险评价已确定不需要进行血液相容性测试，FDA建议制造商提供一份评估摘要以支持免除这些特定的测试。

4. 热原性

• 植入物（由于与淋巴系统接触），直接或间接接触心血管系统、淋巴系统或脑脊液(CSF)的无菌器械（无论接触时间长短），以及标注为"无热原"的器械均应符合热原限制规范。在处理热原性时应考虑两个热原来源：材料介导的热原，即在器械使用过程中可能从医疗器械中沥滤出的化学物质；细菌内毒素的热原，其也会产生类似于某些材料介导的发热反应。
• 若器械提取物的化学特征和以前的资料表明所有与患者接触的部件已经过充分的热原性评估，则不需要进行材料介导热原性测试。否则，FDA仍建议使用传统的生物相容性提取方法或等效的验证方法来评估。对于含有热不稳定性或热敏感材料的器械，可参考ISO 10993-12：2021在37°C下提取。
• 细菌热原传统上是作为无菌评价的一部分来处理，FDA建议制造商参阅最新的无菌指导文件，了解无菌器械内毒素水平测试有关要求。如果申办方希望将其器械贴上"无热原"标签，即使没有基于人体接触性质的内毒素限制规范，FDA也建议同时进行细菌内毒素和热原测试（兔热原法）。

5. 植入

• 对于植入试验，如果器械存在可能影响试验结果的几何特征，则在适当的证明下，可以使用子组件或组件代替最终成品形式的器械。对于某些安全风险系数相对较高的植入器械，如 ISO 10993-6 所述，可能更适合进行临床相关（如脑部、血管）植入评估，而不是在皮下、肌肉或骨骼组织中进行传统的植入毒理学研究。与临床相关的植入研究对于确定在模拟临床条件下相关解剖环境中全身和局部组织对植入物的反应至关重要。
• 与临床相关的植入和肌肉或皮下植入试验可为器械的材料组件和器械在预定解剖位置使用时的最终成品的整体生物相容性评估提供信息。在进行临床相关的植入研究时，通常不需要进行肌肉或皮下植入试验，但是肌肉或皮下植入研究有助于评估局部毒性的筛选试验。此外，定义明确的肌肉植入研究通常有助于解释可能包含其他混杂因素(例如，伴随治疗可能干扰组织反应)的临床相关植入研究的数据。因此，即使进行了临床相关的植入研究，也应考虑将肌肉植入研究作为补充试验，尤其是在医疗器械中使用了新材料/化学品或临床相关植入研究的结果引起了毒性问题时。
• 针对使用可降解材料器械的植入测试，FDA建议测试应包括期间评估以确定降解过程中的组织反应，即：降解极少或无降解时，如适用；降解过程中显示逐渐降解的模式；以及材料降解和组织反应达到稳定状态后。可根据体外降解测试选择期间评估时间点。

6. 遗传毒性

• 如果器械提取物的化学表征和文献参考资料表明所有成分都经过了充分的遗传毒性测试，则不再需要进行遗传毒性测试。对于含有已知具有遗传毒性材料的器械，则遗传毒性检测没有参考价值。因为阳性结果会被认为是已知遗传毒性造成从而导致来自其他来源的第二种遗传毒性被忽略。如果进行遗传毒性检测，则阴性结果应解释为其他器械部件或相互作用产物的阴性结果，并不一定能否定已知遗传毒性的风险。因此，可能需要进行化学表征以证明遗传毒性在多大程度上从器械中释放出来。对于已知的遗传毒性，整体受益-风险的确定将取决于器械的适应症以及人体暴露情况。
• 当遗传毒性谱尚未充分确定时，要求进行遗传毒性试验。FDA通常要求提供一些与血液、骨骼、粘膜或其他组织长时间接触(> 24小时至30天)或长期接触(> 30天)的器械的遗传毒性信息，或之前未在合法上市的医疗器械应用中使用的任何材料，无论使用时间如何。对于体外血液接触回路中使用的所有器械，即使接触时间少于24小时也建议进行遗传毒性评估。因为这些器械表面积大，相关的化学沥滤可能性增加，且任何沥滤物都会进入全身循环。如果这些器械包括遗传毒性情况不明的沥滤物（即文献中没有毒理学信息），则需要进一步提供遗传毒性信息。
• 由于没有任何一种测试方法可以检测出所有的遗传毒性，FDA建议进行以下两种体外测试，以及第三种可选的体内测试：

• 细菌基因突变测试；
• 体外哺乳动物遗传毒性试验；
• 对于含有新型材料的器械，应考虑进行体内细胞遗传学测试。不过，如果在对器械进行穷尽提取后，试验提取物中的材料数量低于体内测试的检测阈值，则无需进行试验。

• 由于不同的遗传毒性试验检测不同类型的遗传毒性，因此任何试验的阳性结果都被认为是阳性结果。如果体外检测结果不明确，应重复同一检测。如果结果呈阳性，则应进一步调查以确定遗传毒素的来源。FDA建议如本章节G点所述，利用致癌性毒理学风险评估方法帮助评估器械的总体受益风险。此外，FDA不建议将体内基因毒性检测作为排除体外检测阳性结果的后续措施，因为器械提取物中的化学物质含量可能低于体内检测的检测限。
• 对于药械组合产品，如果无法从文献中获得遗传毒性数据，则应在剂量-反应研究中对药物进行单独测试（而不是作为提取物）。此外，应采用标准提取方法对最终的组合产品进行评估。如果器械在不含药物的情况下进行测试，则应提供额外的化学特征信息，以确认器械与药物的最终制造过程中不会引入任何可能成为潜在基因毒性的新化学分子。对于包含生物制剂的组合产品，将根据具体情况审查是否需要进行遗传毒性评估。

7. 致癌性

• FDA建议对于长期（超过30天）接触的器械进行风险和致癌性评估。这包括与破裂或受损皮肤(即伤口愈合)接触的器械，以及外部接入和植入的器械。如果使用新型材料制造与破损或受损表面接触的器械、外部接入器械或植入器械，FDA建议对致癌性文献进行审查。在缺乏实验致癌性信息的情况下，无论器械与人体接触时间长短，都需要对这些材料进行结构活动关系 (Structure Activity Relationship，SAR) 建模以便更好了解其致癌性。由于致癌是多因素的，因而致癌评估不仅仅依靠基因遗传信息，在考虑医疗器械最终成品时还应与以下要素结合起来考虑：

• 组织潜在接触的器械所有组件的完整化学配方和制造残留物；
• 使用具有适当灵敏度（即ppm或ppb）的化学分析方法对可提取物或可沥滤物的总量进行定量；
• 评估每种化学品在个体最差情况下的暴露量；
• 评估化学品的遗传毒性和潜在致癌性；
• 如果在器械中发现潜在致癌物，则还应提供癌症风险评价及文献证据，以证明器械中的潜在致癌物含量不会构成不可接受的致癌风险。

• 若要进行致癌性测试 (例如，当没有数据提供充分的评估或评估表明可能存在风险时)，可考虑使用转基因动物模型(如RasH2)，确认转基因状态的稳定性，或其他经过验证的模型。
• 在进行致癌性测试之前，建议申办方与FDA讨论拟议的测试，以确保研究设计适合使用基于统计的样本量来评估可能的致癌风险，并记录统计能力。

8. 生殖和发育毒性

FDA建议，对生殖和发育毒性进行评估，以评价医疗器械、材料和/或其提取物对生殖功能、胚胎发育（致畸性）以及产前和产后早期发育的潜在影响。如果生物相容性评估确定了已知或潜在的生殖或发育毒性风险，和/或文献中没有足够的生殖和发育毒性信息来应对该风险，则需进行测试和/或采用标签缓解措施。如果器械材料可能会在全身分布（如可吸收器械），且没有生殖和发育毒性方面的文献，则也应考虑在育龄动物中进行测试。

1. 降解评估

FDA建议，如果器械设计为可吸收的，则应在适当的动物模型中进行体内降解评估。申办方应描述和记录影响降解速度和程度的参数，并基于生理学相关数据和生物反应报告报告降解率。如果观察到不良的生物反应，应进行额外的体外评估以确定毒性的来源。FDA建议，在进行体内降解或化学特性测试之前，申办方应与FDA讨论拟议的测试，以确保拟测试项目的设计适合于评估对患者的潜在风险，例如毒理学风险和机械性能受损。申办方应在申请文件中提供降解产物表征的方案和测试报告。

参考资料：

Use of International Standard ISO 10993-1, "Biological evaluation of medical devices - Part 1: Evaluation and testing within a risk management process" - Guidance for Industry and Food and Drug Administration Staff (fda.gov)

【供  稿】苏大检测医疗器械事业部法规中心