医疗器械生物学评价课件.ppt

1、医疗器械生物学评价医疗器械生物学评价 1976年美国国会最早立法，年美国国会最早立法，授权食品药物管理局（授权食品药物管理局（FDA）管理医疗器械，并实行售前审管理医疗器械，并实行售前审批制度。随后西欧、日本、加批制度。随后西欧、日本、加拿大、澳大利亚等政府也相继拿大、澳大利亚等政府也相继进行强制性管理。进行强制性管理。1979年年:美国国家标准局和牙科协美国国家标准局和牙科协 会发布会发布“口腔材料生物学口腔材料生物学 评价标准评价标准”1982年年:美国材料试验协会发布美国材料试验协会发布“生生 物材料和医疗器械的生物物材料和医疗器械的生物 学评价项目选择标准学评价项目选择标准”.1984

2、年年:国际标准化组织（国际标准化组织（ISO）颁颁 布布“口腔材料生物学评价口腔材料生物学评价 标准标准”，加拿大颁布了，加拿大颁布了“生生 物材料评价试验方法标准物材料评价试验方法标准”1986年年:美国、英国和加拿大的毒美国、英国和加拿大的毒 理学和生物学理学和生物学专家制定了专家制定了 “生物材料和医疗器械生生物材料和医疗器械生 物学评价指南物学评价指南”1987年年:美国药典（美国药典（USP）发布发布 了了“医用塑料的生物学医用塑料的生物学 评价试验方法（体外）评价试验方法（体外）”1988年年:又发布了又发布了“医用塑料的医用塑料的 生物学评价试验方法生物学评价试验方法 （体内）（

3、体内）”1989年:英国发布了1990年:西德发布了。1992年:日本完成了在1989年:制定17个有关标准：个有关标准：109931（1997）生物学评价和试验；）生物学评价和试验；10993-2（1997）动物保护要求；）动物保护要求；109933（1997）遗传毒性、致癌性和生殖毒性试验；）遗传毒性、致癌性和生殖毒性试验；109934（1992）和血液相互作用试验；）和血液相互作用试验；109935（1998）细胞毒性试验（体外）；）细胞毒性试验（体外）；109936（1999）植人后局部反应试验；）植人后局部反应试验；109937（1995）环氧乙烷灭菌残留量；）环氧乙烷灭菌残留量；1

4、09938（1998）生物学试验的参照材料选择和确定指南；）生物学试验的参照材料选择和确定指南；109939（1999）潜在降解产物的鉴别和限定；）潜在降解产物的鉴别和限定；1099310（1995）刺激和致敏试验；）刺激和致敏试验；1099311（1997）全身毒性试验；全身毒性试验；l099312（1996）样品制备和参照材料；样品制备和参照材料；l099313（1998）聚合物降解产物的鉴别和限定；聚合物降解产物的鉴别和限定；1099314（1997）陶瓷制品降解产物的鉴别和限定；）陶瓷制品降解产物的鉴别和限定；1099315（1997）涂层和未涂层金属和合金降解产物的鉴别和限定；）涂层

5、和未涂层金属和合金降解产物的鉴别和限定；l099316（1997）降解产物和可沥滤物毒性动力学研究设计；降解产物和可沥滤物毒性动力学研究设计；l0993 17 工业化灭菌的医疗器械中戊二醛和甲醛残留量（未完成）；工业化灭菌的医疗器械中戊二醛和甲醛残留量（未完成）；1099318（1997）材料化学特性。）材料化学特性。GB/T16886（ISO10993）生物学评价试验原则:选择和评价任何用于人体的材料和器械，都需要有一套评价程序，对直接或间接与人体接触的医疗器械，在设计程序中应包括。GB/T16886涉及到医疗器械涉及到医疗器械和材料的使用安全性。作为器械和材料的使用安全性。作为器械和材料总

6、体评价与开发的一部分，和材料总体评价与开发的一部分，用以评价器械和材料的生物学反用以评价器械和材料的生物学反应，用于确定器械和材料在常规应，用于确定器械和材料在常规应用中对组织的影响。应用中对组织的影响。医疗器械生物学危害分为两个医疗器械生物学危害分为两个方面，一是材料带来的生物学危方面，一是材料带来的生物学危害，二是器械的机械故障引起的害，二是器械的机械故障引起的生物学危害。生物学危害。2 2、表面接触器械：表面接触器械：a a）皮肤：仅接触未受损皮肤表面的器械，皮肤：仅接触未受损皮肤表面的器械，如各种类型的电极，体外假体、固定带、压迫如各种类型的电极，体外假体、固定带、压迫绷带和监测器；绷

7、带和监测器；b b）粘膜：与粘膜接触的器械，如接触镜、粘膜：与粘膜接触的器械，如接触镜、导尿管、阴道内或消化道器械（胃管、乙状结导尿管、阴道内或消化道器械（胃管、乙状结肠镜、结肠镜、胃镜）、气管内管、支气管镜、肠镜、结肠镜、胃镜）、气管内管、支气管镜、义齿、畸齿矫正器、宫内避孕器；义齿、畸齿矫正器、宫内避孕器；c)c)损伤表面：与伤口或其他损伤体表接触损伤表面：与伤口或其他损伤体表接触的器械：如溃疡、烧伤、肉芽组织敷料或治疗的器械：如溃疡、烧伤、肉芽组织敷料或治疗器械、创可贴等。器械、创可贴等。3 3、外部接入器械、外部接入器械 a a）血路，间接与血路上某一点接触，作为血路，间接与血路上某一

8、点接触，作为管路向血管系统输入的器械；如输液器、延管路向血管系统输入的器械；如输液器、延长器、转移器、输血器等；长器、转移器、输血器等；b b）组织骨牙质接入：接入组织、骨和组织骨牙质接入：接入组织、骨和牙髓牙质系统的器械和材料：如腹腔镜、牙髓牙质系统的器械和材料：如腹腔镜、关节内窥镜、引流系统、齿科水门汀、齿科关节内窥镜、引流系统、齿科水门汀、齿科充填材料和皮肤钩等；充填材料和皮肤钩等；c c）循环血液：接触循环血液的器械；如血循环血液：接触循环血液的器械；如血管内导管、临时性起博电极、氧合器、体外管内导管、临时性起博电极、氧合器、体外氧合器管及附件，透析器、透析管路及附件、氧合器管及附件，

9、透析器、透析管路及附件、血液吸附剂和免疫吸附剂。血液吸附剂和免疫吸附剂。4 4、植入器械、植入器械 a)a)与骨接触的器械；如矫形钉、矫形板、与骨接触的器械；如矫形钉、矫形板、人工关节、骨假体、骨水泥和骨内器械。主人工关节、骨假体、骨水泥和骨内器械。主要与组织和组织液接触的器械；如起博器、要与组织和组织液接触的器械；如起博器、药物给入器械、神经肌肉传感器和刺激器、药物给入器械、神经肌肉传感器和刺激器、人工肌键、乳房植入物、人工喉、骨膜下植人工肌键、乳房植入物、人工喉、骨膜下植入物和结扎夹；入物和结扎夹；b b）与血液接触的器械；如起博电极、人工与血液接触的器械；如起博电极、人工动静脉瘘管、心脏

10、瓣膜、血管移植物、体内动静脉瘘管、心脏瓣膜、血管移植物、体内药物释放导管和心室辅助装置。药物释放导管和心室辅助装置。将器械、材料和或其浸提液在将器械、材料和或其浸提液在24 h内一次或多次作用于一种动物内一次或多次作用于一种动物模型，测定其潜在的危害作用。该模型，测定其潜在的危害作用。该试验适用于接触会导致有毒的沥滤试验适用于接触会导致有毒的沥滤物和降解产物吸收的情况。该试验物和降解产物吸收的情况。该试验还包括热原试验，检测器械或材料还包括热原试验，检测器械或材料浸提液的材料致热反应。浸提液的材料致热反应。在大于在大于24小时但不超过试验动物小时但不超过试验动物寿命的寿命的10的时间（如大鼠是

11、的时间（如大鼠是90日）日）内，测定器械、材料和或其浸提内，测定器械、材料和或其浸提液一次或多次作用或接触对试验动液一次或多次作用或接触对试验动物的影响。物的影响。评价血液接触器械、材料或评价血液接触器械、材料或一相应的模型或系统对血液或一相应的模型或系统对血液或血液成分的作用。血液成分的作用。溶血试验采用体外法测定由溶血试验采用体外法测定由器械、材料和器械、材料和/或其浸提液导致或其浸提液导致的红细胞溶解和血红蛋白释放的红细胞溶解和血红蛋白释放的程度。的程度。在试验动物的寿命期内，一在试验动物的寿命期内，一次或多次将器械、材料和或其次或多次将器械、材料和或其浸提液作用于试验动物，测定潜浸提液

12、作用于试验动物，测定潜在的致肿瘤性。在的致肿瘤性。试验应与接触途径和作用时试验应与接触途径和作用时间相适应。间相适应。在存在潜在的可吸收和在存在潜在的可吸收和/或降或降解时，该试验可测定器械、材解时，该试验可测定器械、材料和料和/或其浸提液的可沥滤物和或其浸提液的可沥滤物和降解产物的吸收、分布、生物降解产物的吸收、分布、生物转化和消除的过程。转化和消除的过程。生物学评价流程图生物学评价流程图 生物学评价试验的样品制备生物学评价试验的样品制备一、试验样品的选择原则一、试验样品的选择原则1首先最好直接用医疗器械作为试验样品。首先最好直接用医疗器械作为试验样品。2若不能直接用医疗器成品，可选择医疗若

13、不能直接用医疗器成品，可选择医疗器械成品中有代表性部分作为试验样品。如器械成品中有代表性部分作为试验样品。如果还不行，可用相同配方材料的有代表性样果还不行，可用相同配方材料的有代表性样品进行试验，按照与成品相同的工艺过程进品进行试验，按照与成品相同的工艺过程进行预处理。行预处理。合成材料合成材料:应作为单一材料的试验样品；应作为单一材料的试验样品；有表面涂层的器械试验样品有表面涂层的器械试验样品应包括涂层材料和应包括涂层材料和基质材料基质材料.器械如果使用粘接剂、射频密封或溶剂密封，器械如果使用粘接剂、射频密封或溶剂密封，试验样品应包括粘接和（或）密封处有代表性的试验样品应包括粘接和（或）密封

14、处有代表性的部分。部分。若在临床中使用固化的材料，若在临床中使用固化的材料，如粘固剂、粘接如粘固剂、粘接剂或充填剂，采用临床使用的状态进行试验；如剂或充填剂，采用临床使用的状态进行试验；如果不行，应采用临床使用最小固化期作为试验样果不行，应采用临床使用最小固化期作为试验样品。品。若不能采用医疗器械成品或有代性表部分作试若不能采用医疗器械成品或有代性表部分作试验样品时，验样品时，可采用样品制备浸提液进行试验。可采用样品制备浸提液进行试验。二、二、试验样品的制备要求试验样品的制备要求 1.1.高分子材料高分子材料 包括树脂、聚合物和所有添加包括树脂、聚合物和所有添加剂。对于配方的替代成分也要评价，

15、剂。对于配方的替代成分也要评价，并对配方作详细说明，包括材料的并对配方作详细说明，包括材料的耐热性、原始状态、再粉碎。耐热性、原始状态、再粉碎。2金属材料金属材料 取自与医疗器械相同的原取自与医疗器械相同的原材料，并且与最终产品相同材料，并且与最终产品相同的车、磨和抛光、表面处理的车、磨和抛光、表面处理和灭菌等而制备的试验样品。和灭菌等而制备的试验样品。3陶瓷材料陶瓷材料 取自与医疗器械生产的同取自与医疗器械生产的同批粉料，并且用与最终产品批粉料，并且用与最终产品生产相同的铸造、浇铸、烧生产相同的铸造、浇铸、烧结、表面抛光加工和灭菌而结、表面抛光加工和灭菌而制备的试验样品。制备的试验样品。4由

16、于器械的表面对生物反由于器械的表面对生物反应有很大影响，因此最好是使应有很大影响，因此最好是使用器械的最终产品与细胞或生用器械的最终产品与细胞或生物体接触，或采用与器械最终物体接触，或采用与器械最终产品相同的工艺加工成的器械产品相同的工艺加工成的器械样品，这些比代表性部分更能样品，这些比代表性部分更能反应原医疗器械的生物学特性。反应原医疗器械的生物学特性。三、医疗器械浸提液制备三、医疗器械浸提液制备1、浸提介质：、浸提介质：极性溶液。生理盐水，无血清液体培养极性溶液。生理盐水，无血清液体培养 基。基。非极性溶液。植物油（例如棉籽油或芝非极性溶液。植物油（例如棉籽油或芝 麻油）。麻油）。其他浸提

17、介质。乙醇其他浸提介质。乙醇/水（水（5%，V/V），），乙醇乙醇/生理盐水（生理盐水（5，VV）聚乙二聚乙二醇醇 400，二甲基亚砜，含血清液体培养基。，二甲基亚砜，含血清液体培养基。2浸提温度浸提温度 模拟医疗器械临床使用可能经受模拟医疗器械临床使用可能经受的最高温度，并且在此温度可浸提的最高温度，并且在此温度可浸提出最大量的滤出物质。出最大量的滤出物质。373711（95951.81.8）持续）持续24242h2h；373711（95951.81.8）持续持续72722h2h；505022（1221223.63.6）持续持续7272土土2h2h；7070土土22（1581583.63.6

18、）持续）持续24242h2h；121121土土22（250250土土3.63.6）持续）持续1 10.2h0.2h。推荐五种温度：推荐五种温度：3 3浸提介质与试验样品表面积（或浸提介质与试验样品表面积（或重量）比例：重量）比例：试验样品被浸提介质浸没；试验样品被浸提介质浸没；使得生物学评价试验的剂量体系中使得生物学评价试验的剂量体系中所含浸提物质的量最大；所含浸提物质的量最大；使得生物学评价试验能反映验样品使得生物学评价试验能反映验样品对人体的潜在危害作用。对人体的潜在危害作用。按表按表1-3-11-3-1所列比例进行操作。所列比例进行操作。生物学评价试验方法生物学评价试验方法 一、细胞毒性

19、试验一、细胞毒性试验 利用细胞体外培养方法来评价利用细胞体外培养方法来评价医疗器械或其浸提液可滤出成分医疗器械或其浸提液可滤出成分中急性细胞毒性的潜在性。中急性细胞毒性的潜在性。试验项目选择：琼脂覆盖法、试验项目选择：琼脂覆盖法、分子滤过法、生长抑制法。分子滤过法、生长抑制法。3试验条件 (1)细胞株 (2)培养基 (3)样品的准备 4试验方法试验方法 （1）琼脂覆盖法。本试验方法适用琼脂覆盖法。本试验方法适用于固体（粉末、纤维状、金属）、液体于固体（粉末、纤维状、金属）、液体等试验材料。等试验材料。试验样品：将试验样品制成试验样品：将试验样品制成100mm2的圆形，要求边缘光滑整齐。液体材科

20、的圆形，要求边缘光滑整齐。液体材科用用0.1ml的样品吸收在同面积的无菌滤的样品吸收在同面积的无菌滤纸片或纤维素片上。纸片或纤维素片上。阴性样品：阴性样品：为一已知无毒的材料，为一已知无毒的材料，如高密度聚乙烯。如高密度聚乙烯。阳性对照：阳性对照：为一已知的有一定毒性为一已知的有一定毒性的样品材料（反应指标为的样品材料（反应指标为2/2），含锡），含锡的聚氯乙烯是一种较为合适的阳性对的聚氯乙烯是一种较为合适的阳性对照。照。试验步骤（在无菌条件进行试验步骤（在无菌条件进行):):制备细胞悬液制备细胞悬液 制备平板细胞单层制备平板细胞单层 制备琼脂培养基平板制备琼脂培养基平板 染色染色 放置试验样

21、品放置试验样品 结果评定结果评定 反应指标：反应指标：R=Z/LR=Z/LZ Z-区域指标（见表区域指标（见表1-4-11-4-1），与脱色），与脱色 区大小有关区大小有关L L-细胞溶解指标（见表细胞溶解指标（见表1-4-21-4-2），与），与 区域内细胞溶解的范围有关。区域内细胞溶解的范围有关。分子滤过法分子滤过法:将试验样品制备成直径将试验样品制备成直径7mm7mm的圆形膜的圆形膜片，要求有一个平面，使其可以充分地片，要求有一个平面，使其可以充分地与滤膜接触，试验样品的重量不应超过与滤膜接触，试验样品的重量不应超过3g,3g,亦可用直径为亦可用直径为7mm7mm的纤维素片汲取的纤维素片

22、汲取0.1ml0.1ml浸提液放置在分子滤膜片上。浸提液放置在分子滤膜片上。空白对照样品：空白对照样品：只长有单层细胞只长有单层细胞的分子滤膜；单纯的分子滤膜。的分子滤膜；单纯的分子滤膜。阳性对照样品：阳性对照样品：推荐使用稀释的推荐使用稀释的苯酚溶液做为阳性对照样品。苯酚溶液做为阳性对照样品。细胞株：细胞株：人上皮细胞株（人上皮细胞株（HeLaHeLa）、）、小鼠成纤维细胞株（小鼠成纤维细胞株（L-929L-929）。）。培养基：培养基：用于细胞培养的培养用液。用于细胞培养的培养用液。生长培养基：生长培养基：如采用如采用EaglesEagles培养基培养基,加入加入1010胎牛血清，胎牛血清

23、，1 110105 5IU/lIU/l青霉素，青霉素，100mg/L100mg/L链霉素及链霉素及10mmol/L10mmol/L碳酸氢钠和碳酸氢钠和10mmol/L HEPES10mmol/L HEPES缓冲液。缓冲液。琼脂培养基：琼脂培养基：采用采用2 2倍倍EagleEagles s培养基，培养基，加加1010胎牛血清，胎牛血清，1 110105 5IU/lIU/l青霉素，青霉素，100mg/L100mg/L链霉素和链霉素和10mmol/L HEPES10mmol/L HEPES缓冲缓冲液。液。溶血试验溶血试验范围：范围：本试验是用医疗器械或其浸提本试验是用医疗器械或其浸提液做体外试验，

24、测定红细胞溶解和液做体外试验，测定红细胞溶解和血红蛋白游离的程度，对医疗器械血红蛋白游离的程度，对医疗器械的体外溶血性进行评价。的体外溶血性进行评价。2 2试剂和仪器：试剂和仪器：（1 1）新鲜抗凝兔血或人血。）新鲜抗凝兔血或人血。由新采的兔血由新采的兔血20ml20ml加加2 2草酸钾草酸钾lmllml，制制成新鲜抗凝兔血。成新鲜抗凝兔血。取新鲜抗凝兔血取新鲜抗凝兔血8ml8ml，加加0.90.9氯化钠溶氯化钠溶液液l0mll0ml稀释。稀释。（2 2）离心机。）离心机。（3 3）水浴箱（）水浴箱（37370.50.5）。）。（4 4）分光光度计）分光光度计。操作步骤操作步骤 （P31P31

25、）热原试验兔法兔法:本试验是将一定量试验材料本试验是将一定量试验材料的浸提液由静脉注入兔体内，在的浸提液由静脉注入兔体内，在规定时间内，观察兔体温变化以规定时间内，观察兔体温变化以确定浸提液中所含热原量。确定浸提液中所含热原量。试样制备和要求试样制备和要求:试样浸提液的制备试样浸提液的制备凡与浸提液接触的容器、量器等玻璃凡与浸提液接触的容器、量器等玻璃器皿均应先置于干燥箱内器皿均应先置于干燥箱内250加热加热30min或或180加热加热2h去除热原物质。去除热原物质。浸提液所用的灭菌浸提液所用的灭菌0.9氯化钠溶液应氯化钠溶液应是热原检查合格者，试样在浸提前应用是热原检查合格者，试样在浸提前应

26、用同一批号灭菌的同一批号灭菌的0.9氯化钠溶液冲洗氯化钠溶液冲洗3遍。遍。动物动物:选用健康、成年的新西兰兔，选用健康、成年的新西兰兔，体重体重 2.52.53.0kg,3.0kg,雌兔应无孕。雌兔应无孕。在测体温前在测体温前7 7日应在同一环境日应在同一环境条件下，使用同一饲料进行饲养，条件下，使用同一饲料进行饲养，在此期间内体重不减轻，精神、在此期间内体重不减轻，精神、食欲、排泄等不应有异常现象。食欲、排泄等不应有异常现象。未经用于热原检查的试验兔，应在试验前7日内预测体温，进行挑选。每隔lh测量体温1次，共测4次，4次体温均在38.338.6范围内，且最高最低体温的差数不超过0.4的兔方

27、可供试验用。检测方法：一种浸提液选用3只符合要求的家兔。测定其正常体温后15min内,自耳静脉缓慢注入试验材料浸提液，剂量为 10ml/kg,液体温度为37。注射后每隔lh测量兔体温1次，共测3次，以3次体温中最高的一次减去正常体温，即为该兔的升高度数。结果判断结果判断(一)初试的3只家兔中，体温升高均在0.6以下，并且3只家兔的体温升高总度数在1.4以下;复试的5只家兔中，体温升高0.6或0.6以上的总数仅有1只;初复试合并8只家兔的体温升高总数不超过3.5时;均应认为试验材料浸提液符合热原检查要求。结果判断结果判断(二)如初试3只家兔中仅有1只体温升高0.6或0.6以上，或3只家兔体温升高均低于0.6，但升高总数在l.4或l.4以上时，应另取5只家兔复试，检查方法同前。结果判断结果判断(三)如初试的3只家兔中，体温升高0.6或0.6以上的兔超过1只时；或在复试的5只家兔中，体温升高0.6或0.6以上的兔数超过1只时；或在初复试合并8只兔的体温升高超过3.5，均应认为试验材料浸提液不符合热原检查的要求。