背景和法規(guī)要求
醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)作為醫(yī)療器械安全性評(píng)估的重要部分,貫穿于醫(yī)療器械設(shè)計(jì)、研制、開(kāi)發(fā)、上市后臨床整個(gè)過(guò)程之中?;瘜W(xué)表征作為醫(yī)療器械產(chǎn)品生物學(xué)評(píng)價(jià)支持的一部分,隨著ISO和國(guó)標(biāo)對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的更新,越來(lái)越受到業(yè)界關(guān)注和認(rèn)可。
化學(xué)表征包括醫(yī)療器械的以下一項(xiàng)或多項(xiàng):
1、其制造材料的定性;
2、通過(guò)材料化學(xué)成分的定性和定量進(jìn)行的制造材料的表征;
3、針對(duì)醫(yī)療器械在制造過(guò)程中引入的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行的表征;
4、對(duì)醫(yī)療器械或其制造材料在臨床使用條件下釋放化學(xué)物質(zhì)可能性的估計(jì)(使用實(shí)驗(yàn)室浸提條件);
5、醫(yī)療器械在其臨床使用條件下釋放的化學(xué)物質(zhì)的測(cè)定。
其中醫(yī)療器械的可浸提物和可瀝濾物研究是化學(xué)表征中最能直接評(píng)價(jià)醫(yī)療器械的生物安全性風(fēng)險(xiǎn)的手段。但實(shí)際臨床條件下,很難有技術(shù)手段檢測(cè)大部分器械的可瀝濾物。取而代之的是化學(xué)表征中的可浸提物研究(Extractable study),主要是基于醫(yī)療器械的臨床使用目的和用途,使用實(shí)驗(yàn)室條件(一般比臨床條件更嚴(yán)苛)對(duì)醫(yī)療器械進(jìn)行浸提,浸提的主要目標(biāo)是識(shí)別醫(yī)療器械潛在釋放的化學(xué)物質(zhì)(可浸提物)并判斷其毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)。因此可浸提物譜至少要盡可能涵蓋器械的可瀝濾物譜,并且可浸提物的濃度水平至少要達(dá)到或高于可瀝濾物的濃度水平。
基于浸提的目標(biāo)決定在浸提時(shí),我們會(huì)遇到以下兩個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題:
如何確??山嵛锇ㄋ锌蔀r濾物?
如何確??山嵛锏臐舛戎辽龠_(dá)到可瀝濾物的濃度?
解決的思路
要回答上面兩個(gè)問(wèn)題,我們需要從浸提的原理和操作方式來(lái)解答。
GB/T 16886.18-2022/ ISO 10993-18:2020中給出的浸提條件有極限浸提、加嚴(yán)浸提和模擬使用浸提,如下表:
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求,我們的加嚴(yán)浸提和極限浸提可能會(huì)影響可浸提物的變化,例如溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致聚合或者降解等。因此,在進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)充分考慮樣品的材料和性質(zhì),經(jīng)論述選取合適的浸提條件。只有條件適合的浸提條件,才能達(dá)到浸提的目的。在選取樣品和浸提液的提取比例時(shí),需參考GB/T 16886.12-2017/ ISO 10993-12: 2012中的浸提比例,如下:
根據(jù)推薦的比例,當(dāng)我們?cè)谶M(jìn)行某些器械的浸提時(shí),根據(jù)推薦的浸提比例,例如骨科產(chǎn)品(3 cm2/mL)放置在合適的提取容器(硼硅酸玻璃或聚四氟乙烯瓶)中時(shí),可能存在溶劑無(wú)法完全浸沒(méi)樣品,通過(guò)震蕩的方式也無(wú)法將樣品的每個(gè)部位都充分的浸提,致使不能達(dá)到浸提的目的。
在這種情況下,有以下潛在的隱患:
如果樣品不是均一的,則可能不同材質(zhì)或表面處理工藝的部位不能充分浸提,將損失某些可浸提物,導(dǎo)致可浸提物無(wú)法囊括可瀝濾物;
無(wú)法完全浸提,可浸提物的量會(huì)有所降低,導(dǎo)致可浸提物的濃度水平低于可瀝濾物。
通常,我們解決無(wú)法完全浸沒(méi)的問(wèn)題時(shí),有以下兩種思路:
將樣品裁切,改變樣品的形狀,滿(mǎn)足浸提比例的情況下完成浸沒(méi);
加大溶劑的量,改善浸沒(méi)情況。
對(duì)于以上的思路,對(duì)于某些實(shí)驗(yàn)情況下是可行的,但也有其弊端,例如:
部分類(lèi)型的器械,如彈性體、涂層材料、復(fù)合材料、多層材料等,其完整表面與切割表面存在潛在的臨床使用接觸差異,因此裁切會(huì)導(dǎo)致可浸提物譜的變化;同時(shí)裁切時(shí),切割工具引入的污染也將無(wú)法鑒別,被誤判為可浸提物;
為了滿(mǎn)足AET的要求,部分情況下加大的溶劑部分需要濃縮,濃縮將不可避免的造成部分可浸提物的損失,且需要方法學(xué)的驗(yàn)證。
因此,不改變樣品性狀,不改變浸提比例的前提下,使器械達(dá)到比較好的浸沒(méi)狀況,是可浸提物研究的成功的必要條件。通過(guò)減少器械與容器間的間隙體積,測(cè)試中心化學(xué)實(shí)驗(yàn)室提供一些可行的操作方式供參考。
推薦的可操作方式
第一種:
選取不同規(guī)格的容器,主要是內(nèi)徑,減少器械和容器間的間隙。舉個(gè)例子,一個(gè)半球形的骨關(guān)節(jié)其φ=5 cm,如果我們選取φ=10 cm的玻璃瓶,則底部將有3/4的溶液是“浪費(fèi)”掉的;如果選取φ=6 cm的玻璃瓶,就可以達(dá)到浸提的要求。這樣做的好處是容器可以重復(fù)利用,試驗(yàn)的質(zhì)量有保障(減少因容器引入的污染或者容器破損導(dǎo)致的失?。H秉c(diǎn)是需要定做大量的不同尺寸容器,成本較高且無(wú)法窮盡。
第二種:
選取可以變化形狀的容器,例如塑料制成的袋子。如果器械是一塊鋼板,很薄且平面面積較大,定做容器不論是時(shí)間還是成本都不是最優(yōu)選,這時(shí)候我們可以考慮使用化學(xué)惰性的塑料袋(推薦改性聚四氟乙烯材質(zhì))進(jìn)行浸提。通過(guò)袋子的裁切,排空氣后進(jìn)行密閉,使溶劑與樣品充分接觸后進(jìn)行浸提。優(yōu)點(diǎn)是樣品浸沒(méi)情況有保障,缺點(diǎn)是成本較高(袋子無(wú)法重復(fù)使用)和容易失?。ù淤|(zhì)量不可控、樣品尖銳戳破袋子或密閉不嚴(yán)導(dǎo)致溶液損失)以及提取的平行性問(wèn)題。需要注意的是,使用這種方式需要密切關(guān)注溶劑的揮發(fā)情況,及時(shí)排氣并補(bǔ)充溶劑,保證浸提的效果。
第三種:
是第一種措施的變種,當(dāng)我們有一系列的容器時(shí),可能某器械介于兩種規(guī)格的容器之間而無(wú)法滿(mǎn)足浸沒(méi),在無(wú)法窮盡的情況之中,我們可采取“烏鴉喝水”的方式來(lái)滿(mǎn)足浸提情況。使用小體積惰性填充材料(如硼硅酸玻璃珠或聚四氟乙烯粒子)在填充容器和器械間隙,提升液面高度。這么做的優(yōu)勢(shì)是成本低,通用性強(qiáng);劣勢(shì)是需要論證填充材料與器械的相容性,填充材料帶來(lái)的污染。
結(jié)語(yǔ)
醫(yī)療器械的浸提液制備在化學(xué)表征可浸提物研究中起到了舉足輕重的作用,它不僅影響了醫(yī)療器械可瀝濾物譜的識(shí)別,也影響醫(yī)療器械可瀝濾物濃度水平的估算,進(jìn)而會(huì)影響了醫(yī)療器械毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)論,無(wú)論是生產(chǎn)企業(yè)還是第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)都應(yīng)對(duì)這一環(huán)節(jié)的質(zhì)量加以重視。在具體的器械浸提中,需要結(jié)合器械的材料特性、尺寸、浸提條件等綜合來(lái)選擇其中的一種或多種方式來(lái)滿(mǎn)足可浸提物研究的需要。既要達(dá)到浸沒(méi)的要求,使樣品被充分的浸提了;也要保障樣品提取的平行性且不被污染,從而獲得一份高質(zhì)量的研究結(jié)果。
參考文獻(xiàn)
[1] GB/T 16886.18-2022/ ISO 10993-18:2020.
[2] GB/T 16886.12-2017/ ISO 10993-12: 2012.
