生物相容性是什么?如何準(zhǔn)備生物相容性檢測(cè)的樣品?
發(fā)布日期:2023-10-10 閱讀量:次
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生物相容性是什么?
生物相容性是指生命體組織對(duì)非活性材料產(chǎn)生反應(yīng)的一種性能,一般是指材料與宿主之間的相容性。生物材料植入人體后,對(duì)特定的生物組織環(huán)境產(chǎn)生影響和作用,生物組織對(duì)生物材料也會(huì)產(chǎn)生影響和作用,兩者的循環(huán)作用一直持續(xù),直到達(dá)到平衡或者植入物被去除。
生物相容性可以分為生物學(xué)反應(yīng)和材料反應(yīng)兩部分,其中生物反應(yīng)包括血液反應(yīng),免疫反應(yīng)和組織反應(yīng);材料反應(yīng)主要表現(xiàn)在材料物理和化學(xué)性質(zhì)的改變。
生物相容性主要決定于材料的性質(zhì)和用途。材料及制品本身的性質(zhì),包括形狀、大小及表面粗糙程度,材料聚合或制備過(guò)程殘留的有毒低分子物質(zhì)、材料加工工藝污染、材料在體內(nèi)的降解產(chǎn)物等都與其生物相容性相關(guān)。材料與機(jī)體短期接觸會(huì)對(duì)細(xì)胞及全身產(chǎn)生毒性、刺激性、致畸性和局部炎癥;長(zhǎng)期接觸可能具有致突變、致畸和致癌作用;與血液接觸引起凝血功能異常和溶血等,因此,當(dāng)考慮將材料用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域時(shí),其生物相容性是需要考慮和評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。
生物相容性適用產(chǎn)品
1有源產(chǎn)品相關(guān)
多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀、超聲診斷設(shè)備、輸液泵和輸液控制器、體溫計(jì)、無(wú)創(chuàng)血壓檢測(cè)設(shè)備、脈動(dòng)光電血氧計(jì)設(shè)備、高頻電外科手術(shù)設(shè)備、神經(jīng)和肌肉刺激器、內(nèi)窺鏡、腦電圖機(jī)、手術(shù)、化妝、診斷和治療激光設(shè)備、心電診斷設(shè)備、臨床化學(xué)分析儀器、免疫化學(xué)分析儀器、全自動(dòng)血液分析儀器、微生物分析儀器,全自動(dòng)蛋白分析儀,生化分析儀,血球分析儀,血?dú)夥治鰞x,化學(xué)發(fā)光免疫分析儀,尿沉渣分析儀,血凝儀,全自動(dòng)血液流變儀,全自動(dòng)內(nèi)細(xì)菌培養(yǎng)分析儀,微生物鑒定及細(xì)菌藥敏分析儀,核酸純化儀,血液組織培養(yǎng)儀,冷凍切片機(jī),生物組織脫水機(jī),組織包埋機(jī),離心機(jī),攪拌機(jī),染色機(jī),高溫脈動(dòng)真空滅菌器,高溫蒸氣滅菌器,紅外電熱滅菌器,高溫消毒清洗機(jī),生物安全柜等。
2 無(wú)源產(chǎn)品相關(guān)
1)表面接觸器械:
電極、體外假肢、固定帶、壓縮繃帶、和各種類型的監(jiān)測(cè)器等;
接觸鏡、導(dǎo)尿管、陰道內(nèi)或消化道器械(胃管、結(jié)腸鏡、胃鏡)、氣管內(nèi)插管、支氣管鏡等;
用于潰瘍、燒傷、肉芽組織的敷料或護(hù)理器械和封閉敷貼等。
2)外部接入器械
輸血、輸液器、延長(zhǎng)器、轉(zhuǎn)移器等
腹腔鏡、關(guān)節(jié)內(nèi)窺鏡、引流系統(tǒng)、牙科充填材料、皮膚釘?shù)?br />
血管內(nèi)導(dǎo)管、臨時(shí)性起搏電極、透析器、透析管路和附件、血管吸附劑、免疫吸附劑等
3)植入器械
矯形釘、人工關(guān)節(jié)、骨假體、骨水泥和骨內(nèi)器械,起搏器、植入性給藥器械、神經(jīng)肌肉傳感器和刺激器、人工肌腱、乳房植入物、人工喉、骨膜下植入物、結(jié)扎夾等
起搏器電極、人工動(dòng)靜脈瘺管、心臟瓣膜、人工血管、體內(nèi)給藥導(dǎo)管和心室輔助器械等
生物相容性檢測(cè)介紹
現(xiàn)階段生物相容性檢測(cè)所參考的標(biāo)準(zhǔn)是ISO10993和GB/T16886,兩種標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容基本相同,ISO10993和GB/T16886標(biāo)準(zhǔn)對(duì)具體的生物學(xué)評(píng)判過(guò)程開(kāi)展了明文規(guī)定,在開(kāi)展生物相容性實(shí)驗(yàn)之前須要鑒別材料成份,并做化學(xué)表征檢測(cè)。體外診斷產(chǎn)品并不和身體直接接觸,ISO10993和GB/T16886標(biāo)準(zhǔn)不適用于此類產(chǎn)品,其它與身體直接接觸的有源醫(yī)療器材和無(wú)源醫(yī)療器材的安全評(píng)價(jià)都需按照程序開(kāi)展檢測(cè)。
體外細(xì)胞毒性試驗(yàn) | 鼠傷寒沙門(mén)氏菌回復(fù)突變實(shí)驗(yàn) | 致敏試驗(yàn) |
基因突變?cè)囼?yàn) | 皮膚刺激試驗(yàn) | 血栓形成試驗(yàn) |
皮內(nèi)刺激試驗(yàn) | 凝血試驗(yàn) | 急性全身毒性試驗(yàn) |
亞急性全身毒性試驗(yàn) | 血小板粘附試驗(yàn) | 補(bǔ)體激活試驗(yàn) |
亞慢性全身毒性試驗(yàn) | 慢性全身毒性試驗(yàn) | 肌肉植入試驗(yàn) |
溶血試驗(yàn) | 熱源試驗(yàn) | 染色體畸變?cè)囼?yàn) |
骨植入試驗(yàn) | 材料特征分析 | 皮下植入試驗(yàn) |
生物相容性國(guó)內(nèi)外檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
1細(xì)胞毒性測(cè)試
• 細(xì)胞毒性測(cè)試(MTT法)(ISO 10993-5)
• 細(xì)胞毒性測(cè)試(瓊脂法)(ISO 10993-5 / USP 87)
• 細(xì)胞毒性測(cè)試(濾膜法)(ISO 10993-5)
• 細(xì)胞毒性測(cè)試(直接接觸法)(ISO 10993-5 / USP 87)
• 細(xì)胞毒性測(cè)試(洗脫法)(USP 87)
2皮膚刺激和致敏測(cè)試
• 致敏測(cè)試(最大劑量法 / 斑貼法)(ISO 10993-10)
• 皮膚刺激測(cè)試 (ISO 10993-10)
• 皮內(nèi)刺激測(cè)試 (ISO 10993-10 / USP 88)
• 口腔刺激測(cè)試(需組織病理讀片)(ISO 10993-10)
• 陰道刺激測(cè)試(需組織病理讀片)(ISO 10993-10)
• 陰莖刺激測(cè)試(需組織病理讀片)(ISO 10993-10)
• 直腸刺激測(cè)試(需組織病理讀片)(ISO 10993-10)
• 眼刺激測(cè)試 (ISO 10993-10)
3全身毒性測(cè)試
• 急性全身毒性測(cè)試 (ISO 10993-11 / USP 88)
• 亞急性全身毒性測(cè)試(ISO 10993-11)
• 亞 / 慢性全身毒性測(cè)試(ISO 10993-11)
• 熱原測(cè)試 (ISO 10993-11)
4植入后局部反應(yīng)測(cè)試
• 皮下植入測(cè)試 (ISO 10993-6)
• 肌肉植入測(cè)試 (ISO 10993-6)
• 骨植入測(cè)試 (ISO 10993-6)
5血液相容性測(cè)試
• 溶血測(cè)試 (ISO 10993-4 / GB16886.4)
• 溶血測(cè)試 (ASTM F756)
• 凝血測(cè)試 (ISO 10993-4 / GB16886.4)
• 血小板計(jì)數(shù)測(cè)試
• 補(bǔ)體測(cè)試 (ISO 10993-4 / GB16886.4)
• 血栓測(cè)試(體內(nèi)、體外)(ISO 10993-4 / GB16886.4)
6基因毒性 / 遺傳毒性測(cè)試(ISO 10993-3)
• 細(xì)菌回復(fù)性測(cè)試
• 小鼠淋巴瘤測(cè)試
• 染色體畸變測(cè)試
• 微核測(cè)試(小鼠)
上面簡(jiǎn)單了解了生物相容性名詞解釋和生物相容性檢測(cè)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí),樣品是確保檢測(cè)結(jié)果有效性的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。那么對(duì)于我們常見(jiàn)的生物相容性的測(cè)試而言,如何準(zhǔn)備樣品呢?這里面其實(shí)有很多細(xì)節(jié)的要求。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)還特別為樣品的準(zhǔn)備建立了一份標(biāo)準(zhǔn)(ISO 10993-12)。將分上、下兩篇來(lái)和大家討論如何準(zhǔn)備生物相容性檢測(cè)的樣品。
在按照ISO 10993標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生物學(xué)評(píng)價(jià)試驗(yàn)時(shí),需要滿足ISO 10993-12規(guī)定的醫(yī)療器械所要遵循的樣品制備的要求,以保證評(píng)價(jià)結(jié)果的有效性。
關(guān)于樣品制備,你需要知道的關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)
在了解樣品制備之前,我們需要對(duì)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)的重要名詞進(jìn)行了解學(xué)習(xí),我們將一些術(shù)語(yǔ)進(jìn)行了整合分組,方便大家進(jìn)行對(duì)比理解。
試驗(yàn)樣品VS 合法上市的對(duì)照品
試驗(yàn)樣品(Test Article):用于生物學(xué)或化學(xué)試驗(yàn)評(píng)價(jià)的醫(yī)療器械、組件或材料,或用相同方法生產(chǎn)和加工的具有代表性的樣品,也可以是其浸提液。
合法上市的對(duì)照品(Legally Marketed Comparator Device):合法上市的對(duì)照樣品,與試驗(yàn)樣品具有相似的設(shè)計(jì)、材料和臨床用途,是經(jīng)過(guò)批準(zhǔn)、許可的,被認(rèn)為是安全的醫(yī)療器械。
對(duì)于沒(méi)有明確接受準(zhǔn)則的生物學(xué)評(píng)價(jià)項(xiàng)目(血栓,PTT,補(bǔ)體激活等),需要引入合法上市的對(duì)照品,來(lái)輔助評(píng)價(jià)檢測(cè)樣品的檢測(cè)結(jié)果。
合法上市的對(duì)照品應(yīng)該已經(jīng)在試驗(yàn)樣品預(yù)期目標(biāo)市場(chǎng)上市,如果有多個(gè)目標(biāo)市場(chǎng),那么合法上市的對(duì)照品需要同時(shí)滿足多個(gè)市場(chǎng)的上市要求。例如,如果檢測(cè)報(bào)告預(yù)期用于中國(guó)注冊(cè),則合法上市的對(duì)照品應(yīng)當(dāng)有中國(guó)的醫(yī)療器械注冊(cè)證,如果檢測(cè)報(bào)告預(yù)期用于歐盟認(rèn)證,則合法上市的對(duì)照品應(yīng)當(dāng)有CE標(biāo)志。
可瀝濾物 VS 可浸提物
可瀝濾物(Leachables):某一試驗(yàn)樣品在臨床使用過(guò)程中能釋放出的物質(zhì)。
可浸提物(Extractables):將某一試驗(yàn)樣品置于浸提溶劑中,模擬臨床使用的條件,或者用更嚴(yán)格的條件進(jìn)行浸提,所能釋放出來(lái)的物質(zhì)。
由于實(shí)驗(yàn)室很難模擬醫(yī)療器械的臨床使用過(guò)程,實(shí)驗(yàn)室一般使用可浸提物來(lái)代替可瀝濾物作為生物學(xué)評(píng)價(jià)的研究對(duì)象。
空白對(duì)照VS 陰性對(duì)照VS 陽(yáng)性對(duì)照
空白對(duì)照(Blank control):在浸提期間,置于與試驗(yàn)材料同樣的容器中,并采用同樣的浸提條件,不含試驗(yàn)材料的浸提介質(zhì)。
陰性對(duì)照 (Negative control):經(jīng)充分表征的材料/或物質(zhì)。當(dāng)按規(guī)定步驟實(shí)驗(yàn)時(shí),這種材料在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中證明實(shí)驗(yàn)步驟的適宜性,能出現(xiàn)重現(xiàn)性的、適當(dāng)?shù)年幮?、無(wú)反應(yīng)或最小應(yīng)答。
陽(yáng)性對(duì)照 (Positive control):經(jīng)充分表征的材料/或物質(zhì)。當(dāng)按規(guī)定實(shí)驗(yàn)方法評(píng)價(jià)時(shí),這種材料證明實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的適宜性,能在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中出現(xiàn)重現(xiàn)性的、適當(dāng)?shù)年?yáng)性或反應(yīng)性應(yīng)答。
空白對(duì)照,陰性對(duì)照和陽(yáng)性對(duì)照是實(shí)驗(yàn)室常用的試驗(yàn)對(duì)照。試驗(yàn)對(duì)照的設(shè)立是為了評(píng)價(jià)試驗(yàn)系統(tǒng)的反應(yīng)是否具有重現(xiàn)性和適宜性。例如,空白的目的是為了評(píng)價(jià)浸提容器、浸提介質(zhì)和浸提過(guò)程可能產(chǎn)生的干擾作用;陰性對(duì)照是為了證明試驗(yàn)系統(tǒng)可以產(chǎn)生陰性反應(yīng),以防結(jié)果產(chǎn)生假陽(yáng)性;陽(yáng)性對(duì)照是為了證明試驗(yàn)系統(tǒng)可以產(chǎn)生陽(yáng)性反應(yīng),以防結(jié)果產(chǎn)生假陰性。我們可以根據(jù)具體的試驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)選擇合適的對(duì)照組。另外,體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中陽(yáng)性對(duì)照的選用需要考慮動(dòng)物保護(hù)法規(guī)的影響,不需要也應(yīng)避免造成最高等級(jí)的反應(yīng)。
除了上面的幾對(duì)重要術(shù)語(yǔ),我們還需要了解穩(wěn)定性的概念:
穩(wěn)定性(Stability):當(dāng)存儲(chǔ)在規(guī)定的條件下,材料符合其定性的要求的能力,在特定的時(shí)間周期內(nèi),特定的限度內(nèi),維持特定的宣稱的生物反應(yīng)。
在準(zhǔn)備樣品時(shí),應(yīng)注意保證最長(zhǎng)測(cè)試周期的生物學(xué)評(píng)價(jià)項(xiàng)目在測(cè)試期間試驗(yàn)樣品是要在有效期范圍內(nèi)的。如果要評(píng)價(jià)有效期后產(chǎn)品的生物相容性,則可以使用“過(guò)期”的產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)。
委托人如何選擇試驗(yàn)樣品
在生物學(xué)評(píng)價(jià)的測(cè)試中,對(duì)重要的術(shù)語(yǔ)的了解僅僅是第一步。委托人更關(guān)心如何選擇試驗(yàn)樣品。那么選擇試驗(yàn)樣品的原則是什么呢?
選擇試驗(yàn)樣品時(shí),最重要的原則是樣品能夠代表最終“臨床使用狀態(tài)”。在這個(gè)原則下,試驗(yàn)樣品可以是最終產(chǎn)品、取自最終產(chǎn)品中有代表性的樣品或與最終產(chǎn)品以相同的工藝過(guò)程制得的材料或者以上樣品或材料制備的適合的浸提液。來(lái)自制造過(guò)程的任何殘留物(如酸洗劑,粘合劑)應(yīng)視為樣品部件或組件的構(gòu)成部分,檢測(cè)前不得移除,除非臨床使用前有相關(guān)的移除步驟。
此外,現(xiàn)在有很多復(fù)雜的器械,一部分與人體接觸,一部分不與人體接觸。對(duì)于不與人體接觸的部分,我們要考量一下,究竟是絕對(duì)不與人體接觸,還是有可能與人體接觸。只要屬于有可能的情況,則都要被包含在生物學(xué)評(píng)價(jià)的范疇內(nèi)。對(duì)于不與人體接觸的部分,應(yīng)盡可能排除在檢測(cè)外。
樣品究竟是否要進(jìn)行前處理?
很多情況委托人需要我們對(duì)樣品進(jìn)行前處理。前處理包括蒸汽滅菌,低溫等離子滅菌,清洗或消毒等方式。哪些情況下我們建議進(jìn)行前處理呢?
產(chǎn)品在臨床使用時(shí)需要進(jìn)行前處理。這種情況我們要遵從臨床使用狀態(tài)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行相應(yīng)的前處理。
測(cè)試項(xiàng)目的特殊要求,例如細(xì)胞毒性試驗(yàn)要求使用無(wú)菌樣品。對(duì)于臨床使用狀態(tài)為非無(wú)菌狀態(tài)的產(chǎn)品,原則上測(cè)試時(shí)應(yīng)該使用非無(wú)菌產(chǎn)品,但是非無(wú)菌產(chǎn)品本身含有的微生物會(huì)對(duì)細(xì)胞毒性檢測(cè)的測(cè)試系統(tǒng)造成損害,直接影響檢測(cè)結(jié)果,所以會(huì)對(duì)樣品進(jìn)行一些的前處理。我們推薦的前處理方式為酒精噴灑等低等級(jí)消毒。在能夠保證滅菌處理不會(huì)對(duì)試樣樣品造成影響的前提下也是可以選用其他滅菌處理,可選用的滅菌處理方式有蒸汽滅菌,低溫等離子滅菌和化學(xué)滅菌。
除以上情況,我們均不建議對(duì)樣品進(jìn)行前處理,如需進(jìn)行前處理,委托人需要有充分的理由來(lái)證明對(duì)樣品進(jìn)行前處理不會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果。
樣品浸提
我們知道很多生物相容性檢測(cè)的項(xiàng)目都會(huì)使用浸提樣品的方式來(lái)獲得浸提液,最終與測(cè)試系統(tǒng)接觸的是樣品的浸提液而非樣品本身。所以浸提過(guò)程也是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
浸提這個(gè)環(huán)節(jié)主要需要確定的是:委托人對(duì)于浸提溫度、浸提時(shí)間、浸提比例和浸提介質(zhì)的選擇,實(shí)驗(yàn)室浸提前樣品的制備原則,以及浸提過(guò)程中需要注意的問(wèn)題。
No.1 溫度和時(shí)間的選擇
關(guān)于溫度和時(shí)間的選擇,依照標(biāo)準(zhǔn)中的建議,有以下幾組推薦的組合:
a)(37±1)℃,(24±2)小時(shí);
b)(37±1)℃,(72±2)小時(shí);
c)(50±2)℃,(72±2)小時(shí);
d)(70±2)℃,(24±2)小時(shí);
e)(121±1)℃,(1±0.1)小時(shí)。
以上的溫度和時(shí)間也可以自行組合,在做選擇時(shí)需要堅(jiān)持以下三個(gè)原則:
1.選擇產(chǎn)品可以耐受的最高溫度;
2.可以體現(xiàn)臨床使用中的最壞情況;
3.依據(jù)具體測(cè)試需求。
生物相容性測(cè)試中,細(xì)胞類實(shí)驗(yàn)的浸提介質(zhì)大都會(huì)選用含血清培養(yǎng)基,那么為保證血清等成分的穩(wěn)定性,只能選擇37℃的浸提溫度。因此,細(xì)胞毒性測(cè)試可采用組織培養(yǎng)液( 37±1 )℃浸提(24±2)h。但浸提時(shí)間也是可以根據(jù)不同的情況進(jìn)行調(diào)整的,比如:
a)對(duì)于短期接觸完整皮膚和粘膜的非植入類器械,浸提時(shí)間可少于24小時(shí),但不少于4小時(shí);
b)對(duì)于長(zhǎng)期或持久接觸的醫(yī)療器械,細(xì)胞毒性測(cè)試建議采用72小時(shí)浸提時(shí)間。(2021版ISO10993-12新增)
No.2 浸提比例的選擇
根據(jù)ISO 10993-12標(biāo)準(zhǔn)的建議,浸提過(guò)程應(yīng)優(yōu)先選擇表面積比例浸提的方式,除非表面積不可計(jì)算,才可以使用重量比浸提的方式。
2021版ISO10993-12推薦使用的浸提比例:
對(duì)于上表的內(nèi)容,我們還有以下補(bǔ)充:
?浸提比例如果不在常規(guī)范圍內(nèi),使用前需要進(jìn)行論證。(如:器械有不同厚度的多個(gè)部位;樣品為橡膠和乳膠等材料)
?其他模擬臨床的浸提條件也可以使用(例如,輸液管路產(chǎn)品可以使用填充法),需記錄浸提液體積和對(duì)應(yīng)表面積,并需說(shuō)明理由。(FDA Guidance )
?現(xiàn)在尚無(wú)測(cè)試吸收劑和水膠體的標(biāo)準(zhǔn)化方法,可以通過(guò)測(cè)定吸附量(每0.1g或1.0cm2材料所吸收的量),并額外加入吸附量來(lái)進(jìn)行測(cè)試。
No.3 浸提介質(zhì)的選擇
在實(shí)驗(yàn)時(shí),我們應(yīng)同時(shí)使用極性和非極性浸提介質(zhì)對(duì)檢測(cè)樣品進(jìn)行浸提。如果只使用一種介質(zhì),則須提供理?yè)?jù)。
除了這些方面,在進(jìn)行浸提的時(shí)候,我們還應(yīng)注意一些問(wèn)題,規(guī)范我們的浸提操作,以保證實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性。
No.4 浸提過(guò)程應(yīng)該注意的問(wèn)題
a)浸提應(yīng)在攪拌或循環(huán)條件下進(jìn)行。如需靜態(tài)浸提,應(yīng)加以論證、規(guī)定并保留記錄;
b)浸提液應(yīng)在制備后立即使用,以防止浸提液發(fā)生變化。浸提液如存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng),則需確認(rèn)貯存條件下浸提液的穩(wěn)定性和均勻性;
c)浸提完成后應(yīng)觀察浸提液的性狀,包括顏色,澄清/渾濁,是否存在顆粒;
d)一般不調(diào)整浸提液的pH值,也不應(yīng)去除懸浮的粒子(如離心、過(guò)濾等),如必要進(jìn)行時(shí),應(yīng)驗(yàn)證其合理性。
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