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醫(yī)療器械產(chǎn)品及其降解產(chǎn)物化學(xué)表征研究

- 試樣材料的理化性能測試:

- 質(zhì)量測試、外觀形貌、相對分子量及其分布

- 降解產(chǎn)物以及機械性能測試

- 降解產(chǎn)物含量測定

- 毒理學(xué)風(fēng)險評估

 

體外降解體外降解試驗研究方法

 

1、降解原理

醫(yī)療器械及其材料在體內(nèi)的降解和吸收是一個受生物環(huán)境作用的復(fù)雜過程，其中化學(xué)因素主要是水解、氧化、酸堿作用，生物因素主要是酶和微生物。目前植入器械主要接觸組織和體液，主要的降解方式為水解（酸堿作用和自催化作用）和酶解。

 

2、體外降解試驗研究方法

由于研究降解問題比較復(fù)雜，設(shè)計試驗方案亦尤為困難。目前醫(yī)療器械降解試驗研究方式主要有體內(nèi)降解試驗和體外降解試驗。其中體外降解試驗研究主要是根據(jù)產(chǎn)品材料本身的性質(zhì)模擬其在生理環(huán)境中發(fā)生的降解行為試驗。相比較需要動物的體內(nèi)降解試驗，體外降解試驗研究可以大大縮短試驗周期和試驗成本。

 

根據(jù)醫(yī)療器械的材料性質(zhì)和依據(jù)ISO10993以及GB/T 16886系列標準， 醫(yī)療器械的體外降解試驗路線如下：

 

聚合物醫(yī)療器械體外降解試驗研究

 

1、降解試驗設(shè)計

當醫(yī)療器械設(shè)計為生物可吸收的，或器械預(yù)期植入體內(nèi)超過30天，以及材料在與人體接觸期間可能釋放出毒性物質(zhì)的醫(yī)療器械需要對其進行降解行為的研究。

 

醫(yī)療器械降解試驗的設(shè)計原則需要綜合考慮材料本身的特性、器械的種類、器械使用的解剖學(xué)位置等因素。例如，聚合物醫(yī)療器械的降解行為與器械本身的材料組成（例如PPDO、PLLA、PLGA等），制備成的形狀（例如薄膜、實心棒、多孔支架、微球形狀），所使用的環(huán)境（皮下、血管、膽道等）等因素密切相關(guān)。

 

2、降解試驗條件的選擇

體外降解試驗?zāi)M的生理環(huán)境，主要包含降解溫度、降解時間點、降解液的選擇等降解試驗條件。一般而言，實時降解試驗，選擇接近人體體溫37℃為降解溫度，加速降解溫度選擇70℃或根據(jù)材料情況選擇高于37℃但低于聚合物融化或軟化的溫度范圍；選擇接近人體生理環(huán)境的磷酸鹽緩沖溶液/生理鹽水等溶液作為降解液；根據(jù)產(chǎn)品的特點選擇不同取樣時間點進行取樣分析，并依據(jù)經(jīng)過驗證或確認的方法學(xué)測試降解產(chǎn)物的含量并對其進行毒理學(xué)的風(fēng)險評估。

因此,醫(yī)療器械的體外降解試驗需要進行綜合的評估，具體的要點如下：

 

 

聚合物醫(yī)療器械的體外降解研究實例

 

聚合物材料的產(chǎn)品種類多，應(yīng)用廣泛。由可降解吸收材料組成的醫(yī)療器械產(chǎn)品，譬如縫合線、螺釘、骨釘、錨釘、 栓塞彈簧圈、心臟支架、注射用聚乳酸皮下組織、組織工程支架、藥物可控緩釋、栓塞劑等，其原材料一般由PGA，PLGA，PEG，PPDO，以及金屬/陶瓷/聚酯類復(fù)合新材料等組成。許多研究表明，這些聚合物醫(yī)療器械的降解過程是通過酯鍵的水解起主導(dǎo)作用，酶不參與或在降解中不起主導(dǎo)作用。

 

因此，在研究降解行為過程中可以根據(jù)產(chǎn)品的外觀形貌變化、質(zhì)量損失率、降解產(chǎn)物含量變化、聚合物相對分子量變化等情況（如下圖），綜合評估聚合物醫(yī)療器械的降解趨勢，并以此來評估聚合物醫(yī)療器械在體內(nèi)的降解趨勢以及其生物安全性和有效性。

 

 

醫(yī)療器械的材料組成種類繁多，體外降解方式多種多樣。在設(shè)計降解試驗研究時需要根據(jù)材料或產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，選用合適的體外降解條件，使其盡可能地接近材料或產(chǎn)品使用部位的生理條件，從而使體外降解結(jié)果更加接近真實情況。同時，需要結(jié)合化學(xué)表征的手段對醫(yī)療器械材料的生物安全性和有效性進行合理的表征和評價，并形成完整的體外降解數(shù)據(jù)；加之通過體外降解來模擬體內(nèi)降解，從而提高體內(nèi)外降解數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，這對于合理真實地評價可降解醫(yī)療器械產(chǎn)品的降解性能具有極其重大的意義。另外，當醫(yī)療器械產(chǎn)品的體內(nèi)外降解行為趨勢一致時，推薦使用體外降解試驗研究替代體內(nèi)降解研究試驗，可以大大節(jié)約試驗成本、縮短試驗周期和滿足對動物福利的需求。