醫(yī)療器械的安全性和有效性是保障人體健康和生命安全的關(guān)鍵,對(duì)醫(yī)療器械進(jìn)行生物學(xué)評(píng)價(jià)(biological evaluation)是評(píng)估其安全性的重要部分。目前國(guó)內(nèi)外進(jìn)行生物學(xué)評(píng)價(jià)需遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(International Standard Organization, ISO)發(fā)布的ISO 10993系列標(biāo)準(zhǔn)(ISO 10993 Biological evaluation of medical devices),并應(yīng)優(yōu)先考慮以化學(xué)表征和毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估作為風(fēng)險(xiǎn)管理的第一步去評(píng)價(jià)器械的生物相容性。
具體來說,醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)的第一步是對(duì)材料進(jìn)行物理化學(xué)表征(ISO 10993-18:2020),再基于表征結(jié)果(如醫(yī)療器械、組件或材料的可浸提物或可瀝濾物)進(jìn)行毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(ISO 10993-17:2023),以確定必要的生物學(xué)試驗(yàn),最后完成全部生物學(xué)評(píng)價(jià)。另外,對(duì)于含有呼吸氣路的醫(yī)療器械,需要額外按照ISO 18562系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相應(yīng)測(cè)試。可以看到,化學(xué)表征和毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可以為醫(yī)療器械的設(shè)計(jì)制造提供科學(xué)依據(jù),也能減少生物學(xué)評(píng)價(jià)中的動(dòng)物試驗(yàn),降低企業(yè)研發(fā)成本,進(jìn)一步加快產(chǎn)品研發(fā)注冊(cè)進(jìn)程。
▉ ISO 10993-17:2023毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
ISO 10993系列標(biāo)準(zhǔn)適用于與人體有直接或間接接觸的醫(yī)療器械。當(dāng)醫(yī)療器械完成化學(xué)表征測(cè)試后,須遵循ISO 10993-17:2023中的原則和方法進(jìn)行毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。
該標(biāo)準(zhǔn)于2023年9月更新了第二版,相較2002年的第一版有了相當(dāng)大的改動(dòng),同時(shí)進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在生物學(xué)評(píng)價(jià)中的重要性。新版標(biāo)準(zhǔn)提供了更明確的評(píng)估方法指導(dǎo),同時(shí)引入了新的概念,如TQmax(total quantity maximum)、TSL(toxicological screening limit)和EED(estimated exposure dose)等。目前SGS生命科學(xué)服務(wù)部已采用新版標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行毒理評(píng)估工作,確保提供嚴(yán)謹(jǐn)完善的評(píng)估結(jié)果。
▉ TQmax(總量)和TSL(毒理篩選限值)
TQmax考慮了長(zhǎng)期或重復(fù)使用醫(yī)療器械導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn),須結(jié)合產(chǎn)品的使用方式和頻率,從化學(xué)表征結(jié)果出發(fā),保守計(jì)算每個(gè)檢出物的累計(jì)暴露量。
TSL概念基于ISO 21726的TTC值(毒理學(xué)關(guān)注閾值)和累計(jì)暴露量,根據(jù)時(shí)長(zhǎng)設(shè)定了兩個(gè)TSL值,即TSL≤30 d = 120 μg 和TSL>30 d = 600 μg。當(dāng)檢出物的TQmax不超過對(duì)應(yīng)TSL值時(shí),可以認(rèn)為在對(duì)應(yīng)累計(jì)暴露時(shí)間內(nèi)該化合物的毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)可忽略,無需進(jìn)一步計(jì)算MOS(Margin of Safety,安全邊際)。此舉可大大減少毒理學(xué)評(píng)估的工作量,為企業(yè)減少風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的成本。反之,則需要進(jìn)一步計(jì)算檢出物的估計(jì)暴露量EED,并結(jié)合其毒理學(xué)限值計(jì)算MOS。
▉ EED(估計(jì)暴露量)
EED的計(jì)算需基于TQ值,同時(shí)需考慮醫(yī)療器械化學(xué)組分的釋放動(dòng)力學(xué)、器械的分段使用時(shí)長(zhǎng),以及使用該器械的最低體重人群,EED以μg/kg/天為單位計(jì)算暴露量,該方法計(jì)算得到的暴露量比較嚴(yán)苛且合理。
▉ 毒理學(xué)限值
在毒理學(xué)限值方面,新版標(biāo)準(zhǔn)中僅保留了TI(tolerable intake,可耐受攝入量),取消了2002版中的TE(tolerable exposure,可耐受暴露量)和AL(allowable limit,允許限量)概念,同時(shí)明確要求基于器械使用時(shí)長(zhǎng)(≤1天,2-30天,31-365天或≥366天)推導(dǎo)對(duì)應(yīng)的TI值。
TI值的建立應(yīng)基于檢出物的毒理學(xué)數(shù)據(jù),包含人類和試驗(yàn)動(dòng)物的重復(fù)暴露毒性、基因毒性、致癌性、生殖發(fā)育毒性等,綜合判斷并推導(dǎo)得出。對(duì)于缺乏毒理學(xué)數(shù)據(jù)的物質(zhì)可使用相應(yīng)的TTC值。
▉ 風(fēng)險(xiǎn)判定標(biāo)準(zhǔn)
毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果以MOS來判定。在計(jì)算MOS時(shí),對(duì)于假設(shè)釋放動(dòng)力學(xué)(assumed release kinetics)的檢出結(jié)果,應(yīng)當(dāng)使用對(duì)應(yīng)EEDmax和TI分時(shí)間段計(jì)算。比如某一器械的累計(jì)使用時(shí)長(zhǎng)<365天,如果該器械檢出的化學(xué)組分超過對(duì)應(yīng)TSL值,則需要分別計(jì)算≤1天,2-30天和31-365天的MOS值。
當(dāng)一個(gè)器械的所有檢出物質(zhì)的MOS均大于1時(shí),則認(rèn)為該器械的毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)可接受。當(dāng)某醫(yī)療器械的毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果可接受,則基于ISO 10993-1,其對(duì)應(yīng)的部分生物學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定終點(diǎn)可被豁免,包括急性、亞急性、亞慢性和慢性毒性試驗(yàn),以及遺傳毒性、致癌性和生殖/發(fā)育毒性試驗(yàn)等。
ISO 18562系列中VOS和可瀝濾物的毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
對(duì)于醫(yī)療器械中的呼吸氣路組件或成品,需要按照ISO 18562系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相應(yīng)測(cè)試,并且需要對(duì)VOS(volatile organic substances,揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì))和冷凝水中的可瀝濾物(leachables in condensate)的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。檢出物毒理學(xué)限值(TI值)的建立參考ISO 10993-17:2023。ISO 18562系列標(biāo)準(zhǔn)于2024年發(fā)布了第二版,已獲得美國(guó)FDA和歐盟認(rèn)可。SGS生命科學(xué)服務(wù)部現(xiàn)已根據(jù)最新版標(biāo)準(zhǔn)提供相應(yīng)毒理評(píng)估服務(wù)。
▉ VOS暴露量(inhalation dose)和MOS計(jì)算
ISO 18562-1:2024中指出,應(yīng)參考標(biāo)準(zhǔn)給出的不同人群的標(biāo)準(zhǔn)呼吸量,將檢出的VOS濃度轉(zhuǎn)換成每日暴露量inhalation dose(μg/天)進(jìn)行計(jì)算。換算時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮醫(yī)療器械的預(yù)期用途是否涉及運(yùn)動(dòng)時(shí)佩戴該器械,可使用標(biāo)準(zhǔn)給出的運(yùn)動(dòng)時(shí)的對(duì)應(yīng)呼吸量,依據(jù)器械使用方式作出相應(yīng)換算。
對(duì)某一檢出物的VOS,使用其吸入TI和對(duì)應(yīng)人群標(biāo)準(zhǔn)體重即可計(jì)算得到該人群的TE,再進(jìn)一步使用TE和該人群的inhalation dose進(jìn)行比較,即得到該物質(zhì)的MOS。當(dāng)缺乏足夠的毒理學(xué)數(shù)據(jù)為某一VOS推導(dǎo)TI時(shí),對(duì)于短期和長(zhǎng)期使用的器械,可使用TTC 120 μg/天作為TE來計(jì)算MOS。
▉ 可瀝濾物暴露量(exposure dose)和MOS計(jì)算
每個(gè)可瀝濾物的暴露量(exposure dose)應(yīng)基于ISO 18562-4:2024的測(cè)試結(jié)果和實(shí)際冷凝水體積計(jì)算得到??蔀r濾物的TE則要考慮到器械使用方式和適用人群。ISO 18562-4:2024中提到,冷凝水中可瀝濾物的暴露途徑需要根據(jù)器械預(yù)期用途進(jìn)行說明?;谄餍稻唧w使用方式,冷凝水可能直接抵達(dá)肺部以吸入方式暴露,也可能經(jīng)口或經(jīng)鼻腔以口服途徑暴露,因此,需根據(jù)實(shí)際情況判斷使用哪種暴露途徑的TI值去推導(dǎo)TE。
當(dāng)器械可用于多種人群時(shí),標(biāo)準(zhǔn)提到可使用對(duì)應(yīng)最低體重人群計(jì)算TE,因?yàn)樵撊巳捍砹诉m用人群中最敏感的群體,該人群的評(píng)估結(jié)果對(duì)于更高體重或更年長(zhǎng)人群而言也是有保護(hù)意義的。當(dāng)缺乏毒理學(xué)數(shù)據(jù)而無法推導(dǎo)可瀝濾物的TI時(shí),可使用ICH M7中給出的TTC值作為TE,并且無需根據(jù)不同人群體重進(jìn)行轉(zhuǎn)換。最后,根據(jù)TE和exposure dose可計(jì)算得到每個(gè)可瀝濾物的MOS,當(dāng)所有MOS均大于1.0,則該器械的可瀝濾物的毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)可接受。
SGS生命科學(xué)服務(wù)部擁有數(shù)名毒理學(xué)專家,專業(yè)背景覆蓋毒理學(xué)、藥理學(xué)、生物學(xué)、材料學(xué)、化學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域,擁有美國(guó)(DABT)、歐盟(ERT)和中國(guó)(DCST)毒理學(xué)專家資格證書,其中團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人雷秀秀女士剛剛于2025年4月通過“中國(guó)毒理學(xué)家”權(quán)威認(rèn)證,保障評(píng)估的專業(yè)性和認(rèn)可度。同時(shí)SGS項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)廣泛,過往檢測(cè)評(píng)估的產(chǎn)品涵蓋植入器械、齒科、管材、復(fù)雜氣路產(chǎn)品(如麻醉機(jī)、培育箱)、給藥器具以及一次性手術(shù)器具等多種類型,并且多次成功助力客戶完成國(guó)內(nèi)外注冊(cè)申報(bào)(包括美國(guó)FDA、歐盟MDR和中國(guó)NMPA)。同時(shí),SGS和美國(guó)FDA以及歐盟公告機(jī)構(gòu)保持密切溝通,可及時(shí)了解法規(guī)動(dòng)態(tài)和監(jiān)管要求。
部分項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)
2025年2月,SGS生命科學(xué)服務(wù)部助力青島某醫(yī)療科技公司的便攜制氧機(jī)獲得美國(guó)FDA 510(k)注冊(cè)批準(zhǔn)
2024年9月,SGS生命科學(xué)服務(wù)部助力上海某生物制藥公司的生物干細(xì)胞無血清培養(yǎng)基獲批美國(guó)FDA二類注冊(cè)
2023年8月,SGS生命科學(xué)服務(wù)部助力江蘇某大型企業(yè)的家用制氧機(jī)獲批美國(guó)FDA二類注冊(cè)
相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
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