干货收藏丨浅谈生物材料降解和吸收评价技术审评关注要点

文摘   科学   2024-08-25 10:00   广东  

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医疗器械的降解及可吸收概念是医疗领域中涉及到材料科学和生物学的重要话题。

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// 医疗器械可降解及吸收 //


医疗器械的降解:

医疗器械的降解是指器械在体内或体外环境中逐渐分解变化的过程。器械的降解可能是生物降解(被生物体内的酶或微生物分解)或化学降解(被体内的酸碱、氧化性环境等因素引起)。

从物理以及化学两个层面观察降解过程

物理形态的变化:包括材料强度的降低、磨损、碎片微粒的产生以及产品溶解状态的改变。

化学结构的变化:涉及到化学键的断裂、高分子化合物分子量的降低等,这些变化通常与物理形态的变化同时发生。

(可吸收脑膜补片)
医疗器械的可吸收性:

医疗器械的可吸收性是指器械在承担生理作用后能够逐渐被人体吸收、代谢并最终消失的特性。可吸收性器械通常采用生物降解材料制成,这些材料可以在承担功能后逐渐分解成无害物质,不再对人体造成影响。

医疗器械的降解和可吸收性设计对于手术植入材料、缝合线、缓释药物等领域至关重要,它们可以减少手术干预后对患者的影响,减少二次手术及并发症发生的风险。在设计和选择医疗器械材料时,这些特性需要被充分考虑,以确保器械的安全性和有效性。


医疗器械的降解和吸收之间存在着复杂的关系

医疗器械一般分为可吸收和不可吸收两种。可吸收的医疗器械会在人体内逐渐降解,最终被吸收或排出体外,而不可吸收的医疗器械则会永久留在人体内。

降解速度和吸收方式会影响其在人体内的表现和应用效果。一些可吸收的医疗器械在经过一定时间后会完全降解,不会在人体内留下任何残留物,适用于一些临时性的治疗或支持性手术。另外,一些可吸收的医疗器械也可以帮助促进伤口愈合或组织再生。

(可吸收骨科植入材料

在选择医疗器械时,需要考虑其降解和吸收特性,以确保符合治疗需求和预期效果。此外,医疗器械的降解和吸收也需要考虑患者的个体差异和医疗条件,确保医疗器械的应用安全有效。

体外降解和体内降解吸收是医疗器械材料研究中的重要领域。体外降解涵盖了医疗器械在实际使用环境中,如体液、组织液等介质中的腐蚀和破坏情况。而体内降解吸收则关注医疗器械在人体内的降解和吸收过程,以及对人体的影响。

体外降解试验中,通常通过模拟人体体液环境,评估材料在不同条件下的降解速率、溶出物质的成分及影响因素等。这有助于评价材料的稳定性、耐用性和安全性。

考察项目包含:
    · 温度,pH值.离子强度,酶,细胞因子等, 同时还有外力破坏。人工合成降解液或动物腹腔液、组织匀浆液等。
    · 表观形态改变(颜色、是否有碎片掉落、是否溶解)
    · 体积(溶胀)和质量(含水质量,脱水质量)
    · 强度变化(如断裂力、粘弹性、膨胀率)
    · 物理性质(如孔径、孔隙率、表面电荷、亲疏水性)
    · 化合物的改变(分子量降低、化学基团变化、特异性分子的形成等)
    · 材料的特殊性质(淀粉能否糊化、与碘显色反应)
常用的体外降解检测技术包括:
    · 表面形态改变观察(光学显微镜、电子显微镜、激光共聚焦扫描显微镜)
    · 体积和质量变化计量(称重、测量尺寸)
    · 强度变化测试(拉伸强度、弹性模量测定、断裂力)
    · 物理性质测试(接触角测定、X射线光电子能谱)

    · 化合物改变测试(凝胶渗透色谱、粘度测试、色谱质谱联用测试、红外吸收光谱、紫外吸收光谱、核磁共振谱、圆二色光谱)

体内降解吸收试验则更关注医疗器械在植入人体后的降解机制、代谢产物、对周围组织的影响等方面。这是对医疗器械可生物降解性的研究,即材料在一定时间内逐渐被生体组织吸收、降解,最终没有留下任何对机体有害的残留物质。

医疗器械体内降解吸收研究是一个重要的研究领域,通常包括以下几个要点和过程:

实验设计:首先确定研究的目的和假设,设计合适的实验方案。确定实验所需要的动物模型、材料样品和实验时间。

材料选择:选择合适的医疗器械材料进行研究,例如生物降解性材料或可降解聚合物等。

实验操作:将所选的医疗器械材料按照实验设计的要求制备成样品,然后将这些样品置入动物体内(可以是小鼠、大鼠、兔子等动物),跟踪监测生物降解和吸收情况。

样本收集:定期收集动物体内的组织样本,包括器官组织、血液等,以便后续的生物降解和吸收分析。

数据分析:通过对收集到的样本进行生物学、生化学和组织学分析,评估医疗器械材料的生物降解性能和组织吸收情况,分析材料在体内留存的情况。

原位观察法:如荧光/放射性标记的材料在体内的留存及消失,荧光强度的降低

组织化学免疫组化方法:如生物素标记的高分子材料,与生物素特异性识别的荧光标记物结合。

同位素示踪法:不仅覆盖降解和吸收过程,还可观察到材料的分布和排泄。

此外,我们还考虑材料与机体的相互作用,如不同植入剂量、材料表面理化性质、动物总数等因素,这些都会影响炎性细胞、吞噬细胞和细胞因子的反应。

对于可吸收的材料,我们需要对其降解行为进行定性定量的结果分析,并与时间建立关系。

结果解读:最终根据数据分析的结果,对医疗器械材料的体内降解吸收性能进行综合判断,为未来的器械应用提供参考。

总的来说,医疗器械体内降解吸收研究是一个复杂而细致的过程,需要严谨的实验设计和操作,以确保研究结果的准确和可靠性。

(可降解血管支架

医疗器械的注册申报中,根据121号公告的要求,必须对材料进行详细的生物学特性研究。这包括对材料在人体内的预期用途、吸收和代谢进行评估。具体到可吸收产品,应提供关于材料与人体组织细胞及体液相容性的研究资料。

在注册申报资料中,安全和医疗器械的安全性能是基本原则。对于可吸收产品,需特别关注其在人体的吸收、分布、代谢及排泄过程。此外,材料的化学、物理和生物学特性,特别是材料与人体组织细胞及体液之间的相容性,也是需要重点考虑的。


医疗器械降解及可吸收技术审评方面的关注点通常包括以下内容:

材料选择:审评人员会关注器械使用的材料是否符合相关标准和规范,材料的生物相容性、力学性能、降解速度等等。

降解机制:了解器械的降解机制是非常重要的,审评人员会关注降解产物对人体是否有害,并评估其对周围组织的影响。

降解速率:审评过程中会着重关注器械的降解速率,快速降解可能导致材料性能随时间变化或提前失效。

可吸收性能:审评人员需要评估器械的可吸收性能,包括吸收时间、吸收产物和吸收后对周围组织的影响。

安全性评估:最重要的关注点之一是安全性评估,包括毒理学评估、细胞毒性实验、体内外可吸收性评估等。
器审中心关于部分降解试验的答疑:

问:对于可降解/吸收的植入性医疗器械产品,能否提供研究机构公开发表的文献作为产品降解性能的研究资料?

答:对于成熟材料,申请人可提交第三方公开发表文献作为降解产物代谢研究的支持性资料,但由于产品降解周期研究中的性能指标、观察时间点等要素与产品设计相关,因此申请人应对产品降解周期开展实验研究。

(可吸收止血材料

问:可吸收止血产品体外降解试验需考虑的因素有哪些?

答:可吸收止血产品进行体外降解研究时,建议模拟体内条件(例如:37℃的环境下,蛋白水解等)研究产品完全吸收降解所需时间及所有的降解产物。建议结合产品特性及临床应用建立合理的体外降解研究方法。建议参照已有的标准方法并与已上市的同类产品进行比较。体外降解研究建议观察指标包括:产品溶解性、降解周期、降解所需的条件及降解速度与降解条件之间的关系,降解的主要产物及含量、形态改变(崩解过程、是否有碎片掉落、碎片溶胀等)。

(注射透明质酸钠凝胶

问:整形用注射透明质酸钠凝胶是否要求体外降解试验,具体要求是怎样的?

答:参考YY/T 0962-2014《整形手术用交联透明质酸钠凝胶》,对于整形用注射透明质酸钠凝胶,建议在产品技术要求中制定体外降解试验要求,以对透明质酸钠凝胶的降解性能起到质量控制的作用。建议设置数个观察时间点,观测至透明质酸钠凝胶完全降解,对于不同时间点的降解程度需制定上下限要求。体外试验可通过调节降解酶的浓度等试验条件实现加速降解。

医疗器械体外、体内降解吸收研究的目的是为了设计开发更安全、更可靠的医疗器械材料,以满足临床需求并减少对人体的不良影响。这方面的研究需要多学科、多领域的协作,包括材料学、生物医学工程、生物化学等,以期推动医疗器械技术的发展和应用。

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