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医疗器械生物学测试前,到底要不要先做老化?

   在医疗器械注册申报中,生物学评价是必不可少的一环。但有一个问题困扰着很多注册人:生物学测试前,样品需要先做老化吗?如果要做,老化条件怎么定?

   这个问题的答案不是简单的“是”或“否”,而是取决于产品的使用方式和材料特性。

   今天这篇文章,在梳理GB/T 16886等系列标准核心要求的基础上,结合器审中心“共性问题”栏目和云课堂视频中的官方解读,从法规标准、风险逻辑和实操案例三个维度,把这个问题彻底说清楚。

   术语说明:“老化测试”特指针对可重复使用器械模拟多次处理后的状态评价,以及一次性使用器械的货架期稳定性验证;对于可降解器械,其对应的研究称为“降解试验”,两者原理和条件完全不同。

一、为什么会有“老化后测试”这个要求?

   生物学评价的核心是评估器械与人体接触时可能引起的毒性反应。然而,器械并不是只在“全新”状态下接触人体:

  —可重复使用的器械,会经历多次清洗、消毒、灭菌,材料可能降解、表面可能残留化学物质;

  —可降解/可吸收的植入器械,在体内会逐渐分解,降解产物可能具有毒性(注:这里的老化指降解试验);

  —即便是一次性使用、材料稳定的器械,在长达数年的货架期内,也可能发生微量的化学变化或包装失效。

   器审中心云课堂和官方问答栏目中反复强调:“生物学评价应考虑产品制造所用材料、预期的添加剂、工艺污染物和残留物、可滤沥物质、降解产物、最终产品的物理特性、各个组件及他们在最终产品中的相互作用、包装材料和保存介质对生物相容性的影响等因素。因此产品的生物相容性试验原则上应采用终产品进行,或采用取自最终产品上有代表性的样品。”因此,生物学测试的样品状态,必须代表器械在整个生命周期中“最坏情况”下的风险。这就是“老化后测试”的逻辑来源,也是器审中心官方问答中反复强调的核心理念。

   GB/T 16886.1-2022在第4.5条中明确指出,生物学评价应考虑器械的预期使用条件,包括接触时间和接触性质,并应基于最终产品进行测试。对于可重复使用器械,应模拟临床使用的最坏情况进行评价。ISO 10993-1:2018同样要求,可重复使用器械的生物相容性测试应在模拟使用和处理(包括最大次数的再处理)后的样品上进行。

二、必须进行额外测试的两种情况

   情况1:可重复使用的医疗器械

   如果你的产品说明书上写着“可重复使用”,那么不管它是什么材料,生物学测试都必须在模拟最坏情况的老化后进行

   最坏情况通常定义为:经过器械说明书允许的最大重复处理次数(清洗、消毒、灭菌)后的状态。器审中心审评报告中有明确实例:某腹腔内窥镜手术系统中,戳卡可重复使用50次,手术器械可重复使用10次,并提交了重复使用次数的验证资料。

   为什么要这样做?

   —多次处理可能导致材料表面腐蚀、涂层脱落、产生新的化学残留;

   —清洗剂、消毒剂的残留可能带来细胞毒性或致敏风险;

   —灭菌过程(如高温高压、环氧乙烷)可能改变高分子材料的化学结构。

   法规依据:GB/T16886.1-2022附录A明确提示,对于可重复使用器械,应模拟临床使用和再处理过程,对样品进行相应的处理后,再进行生物学评价。

   实操要点:

   —老化方案应模拟完整的再处理周期:使用→清洗→消毒→灭菌,重复N次(N=说明书宣称的最大重复次数);

   —测试项目至少应包括:细胞毒性、致敏、刺激,如果接触时间较长,还应包括全身毒性和遗传毒性;

   —需要同步测试零时刻样品作为对照。

   情况2:预期会降解的植入器械——需进行降解试验研究

   可吸收缝合线、可吸收骨钉、可吸收止血材料、可降解水凝胶——这些产品在体内会随着时间逐渐分解。降解产物是否具有毒性,是生物学评价必须回答的问题。

   注意:对于可降解材料,应当进行降解试验研究,而非普通意义上的“老化试验”。两者的区别在于:

   —老化试验:针对非降解/稳定材料,验证货架期内的包装完整性和产品稳定性,试验条件为55℃等高温加速或实时老化,评价指标为包装密封性、物理性能、化学稳定性。

   —降解试验:针对可降解/可吸收材料,研究材料在体内的降解过程、降解产物及代谢途径,试验条件为模拟体内环境(37℃ PBS缓冲液、含酶溶液、体内植入),评价指标为降解周期、降解产物种类/含量、质量损失、分子量变化等。

   两者试验条件迥异,不应混用。

   为什么要进行降解试验研究?

   —降解产物可能具有细胞毒性、遗传毒性或免疫原性;

   —降解过程中的中间产物风险可能高于最终产物;

   —需要证明器械在整个降解周期内的安全性,而不仅仅是植入初期。

   法规依据:GB/T 16886.9-2022(ISO 10993-9)和GB/T 16886.13-2017(ISO 10993-13)明确要求,对于可降解聚合物器械,应通过体外或体内降解试验,对降解产物进行化学表征和毒理学风险评估。ISO 10993-13:2010描述了两种生成降解产物的测试方法——加速降解试验(作为筛选方法)和模拟环境中的实时降解试验。


   器审中心对可吸收止血产品的官方解答中明确:“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。”《可吸收止血产品注册审查指导原则(2024年修订版)》同样建议:“体外降解研究建议模拟体内条件(例如:37℃的环境下,生理范围pH、渗透压、碳酸盐平衡、蛋白酶解过程或水解过程),研究产品完全吸收降解所需时间及所有的降解产物。”


   实操要点:

   —降解产物的化学表征:鉴定降解产物的种类、含量和释放动力学;

   —毒理学评估:基于降解产物的暴露量,评估是否有潜在毒性;

   —如果降解产物存在安全性疑虑,需要进行额外的生物学测试(如遗传毒性、全身毒性、长期植入试验);

   —测试样品应是部分降解后的状态(模拟临床使用末期),而非完全降解或零时刻;

   —对于降解周期较长的产品,降解观察终点的设置尤为关键,需结合产品特性和临床应用建立合理的体外降解研究方法,并参照已有的标准方法和已上市的同类产品进行比较。

三、一次性使用、稳定材料:通常不需要老化后测试

   对于一次性使用、材料在体内预期稳定、且货架期内化学性质不发生显著变化的医疗器械(如大部分注射器、球囊扩张导管、透明质酸钠凝胶、神经刺激器外壳等),生物学测试通常在零时刻(全新出厂) 样品上进行,不需要对货架期末端的样品进行全套生物学测试。

   但这里有一个关键前提:你必须通过化学表征货架期稳定性数据来证明材料在老化过程中没有产生新的风险。

   为什么可以这样做?

   逻辑1:生物学评价与稳定性研究是两件事

评价类型

评价对象

核心问题

测试内容

生物学评价

器械材料本身

与人体接触时是否引起毒性反应?

细胞毒性、致敏、刺激、遗传毒性等

稳定性研究

包装+产品物理性能

货架期内是否保持无菌和功能?

包装完整性、产品物理性能(尺寸、力学等)

   两者不能互相替代,但稳定性研究可以为生物学评价提供支持性证据。

   逻辑2:化学表征可以在特定条件下替代部分生物学测试

   根据GB/T 16886.18-2022(ISO 10993-18)的核心理念,化学表征是生物学评价的重要起点。在特定条件下,充分的化学表征结合毒理学评估,可以替代部分生物学测试,从而减少不必要的动物试验。

   但化学表征不能替代所有生物学测试。对于局部效应终点,如细胞毒性、刺激、致敏、血液相容性、植入局部反应等,仍需要进行相应的生物学试验。此外,如果产品属于以下情形,化学表征的适用范围也需要审慎评估:使用了缺乏长期临床使用史的新材料;材料在体内会发生降解或变化;含有已知毒性物质;生物学试验出现非预期结果等。

   因此,对于一次性使用的稳定材料器械,如果通过化学表征确认可沥滤物在货架期内无显著变化,且产品不涉及上述复杂情形,可在零时刻生物学测试的基础上,结合货架期稳定性数据,论证全生命周期的生物相容性。

   逻辑3:货架期验证主要是验证包装及产品性能,不是材料本身

   根据器审中心发布的《无源植入性医疗器械货架有效期注册申报资料指导原则》,无源植入性医疗器械的实时稳定性试验和加速稳定性试验应同时进行,且当加速稳定性试验结果与其不一致时,应以实时稳定性试验结果为准。

   但有一个“例外”:如果材料在老化后出现物理性能显著变化

   有些高分子材料虽然在体内稳定,但在加速老化或实时老化后发生了物理性能变化(如变黄、发硬、弹性下降、表面发粘)。这些变化往往是由于材料发生了氧化、水解或增塑剂迁移,可能产生新的可沥滤物或降解产物。

   在这种情况下,需要进一步进行化学表征,确认是否有新的化学物质产生。如果化学表征显示有新的可沥滤物,则可能需要补充相应的生物学测试(如细胞毒性)。

四、实操流程图:你的产品属于哪一类?


五、常见问题解答

   Q1:一次性使用的球囊导管(尼龙材质),货架期3年,需要做老化后生物学测试吗?

   A:不需要(前提是已通过化学表征证明尼龙材料在货架期内不会发生显著化学变化)。零时刻生物学测试 + 货架期包装验证 + 物理性能测试即可。但如果你在老化后发现球囊变硬或表面变化,则需要进一步化学表征。

   Q2:可重复使用的钛合金手术钳,需要做老化后测试吗?

   A:需要。模拟100次(或说明书宣称的最大次数)清洗消毒灭菌循环后,对样品进行细胞毒性、致敏、刺激等生物学测试。器审中心官方问答已明确:重复使用的医疗器械产品需要做加速老化后的生物学评价和测试。

   Q3:可吸收骨钉(PLA材料),如何进行降解试验研究?

   A:通常通过体外降解试验模拟体内降解过程(如在37℃ PBS缓冲液中浸泡不同时间),对部分降解的样品进行化学表征和生物学测试(遗传毒性、全身毒性等)。测试时间点应覆盖降解周期的一半和末期。对于降解观察终点,器审中心明确:降解研究应包括体外降解、体内降解,体外降解可参考YY/T 1806.1、YY/T 0473、YY/T 0474和YY/T 0509开展体外实时或加速降解试验。

   Q4:加速老化和实时老化的结果如果不一致,以哪个为准?

   A:实时老化是金标准。根据《无源植入性医疗器械货架有效期注册申报资料指导原则》,无源植入性医疗器械的实时稳定性试验和加速稳定性试验应同时进行,当加速稳定性试验结果与其不一致时,应以实时稳定性试验结果为准。

   Q5:对于成熟的可吸收材料,可以用文献作为降解性能的研究资料吗?

   A:器审中心官方解答指出: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。


   文章来源:MED法规学习笔记