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高分子醫療器械可瀝濾物安全性研究中殘留量檢測常見問題

嘉峪檢測網        2019-10-30 14:52

葉成紅 1, 鄧潔 1, 肖麗 1, 楊宇希 1, 駱紅宇 2, 沈永 2     

1. 國家藥品監督管理局醫療器械技術審評中心, 北京 100081;

2. 山東醫療器械質量監督檢驗中心, 濟南 250101

 

摘要:醫療器械可瀝濾物的安全性是醫療器械安全性的重要保證,也是近年來醫療器械審評過程中關注的重點。本文結合現有產品的審評,簡述了高分子醫療器械可瀝濾物安全性研究中殘留量檢測常見問題,并對其產生原因進行了解析,供相關機構及研發人員參考使用。

關鍵詞:醫療器械    可瀝濾物    安全性研究    殘留量檢測    

 

可瀝濾物是醫療器械與人體接觸或與使用中的其他介質(如藥液等)作用時,從醫療器械中釋放的化學物質,一般包括滅菌殘留劑、工藝殘留物、降解產物、溶劑以及材料中的單體及添加劑(包括穩定劑、抗氧化劑、增塑劑、著色劑等)等[1-2],在醫療器械產品與人體不斷接觸并發揮作用的過程中,可瀝濾物也在或短期或長期地對人體產生安全性方面的危害。因此,對其安全性研究也是近年來審評的重點。

 

可瀝濾物安全性評價的首要任務是建立擬研究物質的允許限量;其次,應在臨床模擬最壞使用環境下測定其釋放量,并根據釋放量是否超過在該產品該預期用途下的允許限量,形成完整的可瀝濾物安全性研究報告。其中,可瀝濾物的釋放量測定方法的設計和方法學驗證是評價可瀝濾物安全性研究報告質量和可靠性的重要依據。

 

可瀝濾物溶出水平的測定一般包括浸提體系的選擇和檢測方法的驗證并檢驗,本文簡述了可瀝濾物溶出水平的基本檢測過程,并對常見問題及可能形成的原因進行探討,供相關人員參考使用。

 

1 浸提體系的選擇

 

浸提是最大程度獲得可瀝濾物實際進入人體或與人體發生作用量信息的重要方式,為了評價患者所接受的劑量,浸提條件需模擬產品的正常使用,有些情況下簡單的浸泡即可完成浸提,但在其他情況下可能需要更為復雜的模擬,包括持續的流動等。

 

浸提條件一般要求應盡可能模擬臨床最惡劣的使用條件,以確定該條件下最大釋放量是否符合安全性要求。一個確定的浸提體系一般包括浸提方式的選擇、確定合適的樣品、浸提溶劑、浸提體積及時間、浸提溫度等方面。

 

1.1 浸提方式

 

可瀝濾物為臨床使用過程中從醫療器械或材料中釋放出的化學物質。然而,由于實際臨床條件的挑戰,在進行醫療器械可瀝濾物研究時,對大部分器械來說,很難獲得臨床實際使用時的研究數據,特別是長期植入類器械。因此,務必對浸提方式進行論述,證明浸提條件是最大程度模擬或嚴于器械臨床使用條件。常用的浸提方式包括模擬浸提、加嚴浸提、加速浸提和極限浸提(具體可參考GB/T 16886.12部分定義),一般來說模擬浸提最接近于實際,極限浸提(此處及此后提到的極限浸提均指的是所用溶劑符合下面論述前提的溶劑)獲得結果可能大于或等于患者實際可能接受到的劑量或模擬浸提獲得的結果。比如黨璽蕓[3]比較不同浸提方式對體外循環管路中增塑劑的浸提結果后發現,采用極限浸提獲得增塑劑濃度一般比模擬臨床浸提高出15%以上;顏林等[4]比較了采用不同方法測定輸液器和注射器中環氧乙烷殘留,結果表明采用水極限浸提所測得的殘留量是模擬產品使用的5~20倍,如果剔除了對環氧乙烷殘留量基本沒有貢獻的注射針和輸液針的質量,則比例為4~13倍。但有些特殊情況下,因實際使用條件很難在實驗室進行模擬,則優先推薦使用極限浸提法,比如產品屬于持久接觸(接觸時間>30天)等。

 

需要說明的是,某些器械采用模擬浸提法可能會導致相對較大的浸提體積,這種情況下,則可能需要極大地提高對殘留物測定的靈敏度來滿足安全性評價的要求。極限浸提法排除了時間對劑量測定的影響,不能保證所測得的大部分殘留量在與器械接觸的第一天或第一個月完全釋放給患者,但如果通過極限浸提法測定出產品上存在的全部殘留量符合安全性評價的要求,則一般不需要再進行模擬法研究。

 

除采用浸提的方式外,有時還可以采用其他方式獲得擬研究物質。比如分析某些醫療器械產品上易溶于水的揮發性有機物時,可以采用水溶液頂空進樣分析,這種分析方法一般更加適用于揮發性可瀝濾物,并同樣能夠達到預期的研究目的。

 

1.2 浸提樣品

 

科學的采樣是獲得代表性樣品的關鍵,但因產品的加工過程可能會對產品的可瀝濾物殘留量產生影響,所以優先采用最終成品進行檢驗。

 

但某些情況下,因產品大型和/或復雜的器械使得無法在終產品上進行浸提時,實驗室應建立完整的采樣操作規程,并特別注意樣品的代表性。一般可選取有代表性的部分進行浸提,然后推導出整個器械的結果,代表性的部分可采用如下方法:如果含有幾種不同的材料,選取的樣品中每一組分占樣品的比例宜與該組分占被測器械的比例一致,或選擇經評價證明是器械上殘留含量最高的一個組分進行試驗,有時還可以通過相同原材料在相同工藝條件下加工成的最終品檢測等方式進行,所選方法應經過確認并保留相關理由、記錄,甚至相關支持性資料。

 

某些產品需要在使用前現場制備,比如某些需要通過光固化、化學固化的口腔修復類產品等,該類產品的樣品應嚴格按照產品使用說明書中規定的時間、濃度、劑量等要求制備后獲得試驗樣本。

 

需要說明的是,對于痕量分析等特殊情況需要考慮基質效應的影響,基質效應指的是在對分析物的濃度或質量測定過程中,來自樣品中其他化合物的一種或幾種綜合的影響。為了驗證可瀝濾物含量測定時不會因其他成分的存在而對擬研究物質造成干擾,可對“空白”樣品進行評價。比如在對環氧乙烷殘留進行分析時,“空白”樣本可選擇與環氧乙烷滅菌樣品相同的浸提過程對未滅菌的樣品進行浸提和存放[5]。在氣相色譜分析中,如果出現從“空白”中提取的物質與殘留物保持時間相抵觸或相重疊,則應改變色譜條件,將干擾峰從分析峰中分離出來,或采用基體匹配校準法、加入分析保護劑、多步凈化等手段解決[6]。

 

1.3 浸提介質

 

很多器械在實際使用中接觸的體系千差萬別,很難用其實際的單一體系進行模擬。比如輸液管路在臨床使用中一般會接觸葡萄糖、生理鹽水、脂肪乳等體系,且輸注的藥物種類上千種,不同的液體體系、不同的藥物種類對管路中可瀝濾物的溶出能力均有所不同,只采用某種臨床單一液體體系很難模擬其實際溶出物。

 

實際操作中,建議企業根據臨床接觸介質的性質、擬研究的可瀝濾物的理化特征等信息,選擇某一種特定溶劑并給出相關的確定依據。臨床接觸介質的性質需要考慮的因素包括是否接觸血液,是否與肌肉、骨科等組織接觸,如接觸其他介質,還要考慮介質的酸性、堿性、極性、非極性等,擬研究的可瀝濾物特征需考慮因素包括極性、非極性、溶解特性等,除此之外,材料本身的性能也應被考慮(極性、溶解特性等)。比如在進行增塑劑[鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯,DEHP]溶出試驗研究中,可根據適當比例的乙醇-水對DEHP的浸提能力強于血液的特點[7-8],選擇乙醇-水溶液作為浸提溶劑,并進行相關的論證或試驗研究。但對于某些臨床使用中僅接觸單一液體體系的產品,仍可采用該臨床接觸液體進行試驗,但仍要注意其他參數是否能確保其最大可能的溶出量,如接觸體積、浸提時間等。

 

除此之外還應注意,在進行溶劑選擇時,應避免所用溶劑與要研究的物質發生反應使得檢測不出或低于其實際的量。比如,異氰酸酯是合成一系列性能優良的聚氨酯材料的單體,但部分異氰酸酯毒性較高,如甲苯二異氰酸酯(TDI)是二異氰酸酯類化合物中毒性最大的一種,主要作用靶器官為肺臟、肝臟和睪丸,是一種多靶器官毒性的污染物[9-11],因此,如某些聚氨酯類醫療器械(如中心靜脈導管、血液透析器等)中使用了此種異氰酸酯單體,審評時一般要求企業對此進行嚴格控制并提供其安全性研究報告。在進行單體殘留檢測時,由于異氰酸酯類單體易與水發生水解反應生成胺類物質[12],因此,當對含聚氨酯材料產品進行異氰酸酯單體殘留研究時,如有企業選擇含水溶劑,如某些藥物的生理鹽水溶液、乙醇-水混合溶劑等,這種情況下獲得的結果一般是不被認可的。

 

1.4 浸提體積及浸提時間

 

浸提體積的選擇首先應保證浸提液能夠完全浸沒浸提樣品,其次浸提液中可瀝濾物濃度能夠滿足檢測靈敏度要求,同時,還應避免因其濃度過大影響被浸提物質的進一步析出。

 

浸提時間應按照器械與患者的接觸方式和接觸時間來確定,并盡可能模擬產品臨床實際。適用時,宜特別考慮臨床最大可能接觸時間。

 

除上述條件外,還應考慮動態模擬與靜態模擬、浸提溫度、浸提液的循環速度等因素,但任何參數的選擇均應保證其能模擬臨床最惡劣情況,并給出相應條件的選擇依據。

 

2 檢測方法的驗證及確認

 

在進行定量檢測之前,某些情況下還應對可瀝濾物進行定性研究,以確定可能溶出的物質組成,比如某些未知物等。對于有機物,需要確定主鏈、支鏈、構型,甚至旋光性、交聯度等;對于無機離子需要確定具體成分,包括元素存在的形態。例如某些眼內填充物,伴生的同系物有十多種,因此,需要通過分類篩選等程序確定具體成分,例如可通過沸點差異采用氣質聯用或液質聯用的方式確定,某些微量元素可以采用電感耦合等離子質譜等方式確定。

 

對于某些已經建立起相關標準檢測方法的研究物質,優先選用標準方法。對于無標準檢測方法的物質,企業需開發新的檢測方法并進行方法學驗證及確認工作。

 

開發新的可瀝濾物檢測方法應根據擬研究物質的理化性質(包括極性、穩定性、溶解特性、環境敏感性等)、浸提選用溶劑等因素,合理選擇檢測儀器及檢測方法,除此之外,還應考慮方法的檢驗精度,以確保檢測精度滿足安全性評價的要求。適當時,還應對方法進行優化。

 

對于無機物(元素)檢驗一般可采用電感耦合等離子體原子發射光譜法、原子吸收分光光度法、離子色譜法等,對于有機物的檢驗可采用高效液相色譜/質譜法、離子色譜/質譜法、氣相色譜/質譜法等。如對未知有機可瀝濾物的篩查,比如人工晶體產品等,可以進行光照萃取和質譜檢驗等。

 

定量分析應進行方法學驗證,驗證的目的是證明采用的方法滿足于檢測的基本要求,藥典(如美國藥典、中國藥典)和人用藥品注冊技術要求國際協調會(ICH)指南中均給出了特定定量分析要驗證的內容,一般包括方法的準確度、精密度、專屬性、線性、靈敏度(檢出限和定量限)等。

 

2.1 準確度

 

準確度是指用該方法測定的結果與真實值接近的程度,通常用回收率評價。驗證時一般要求對不同濃度樣品進行平行測定,計算平均回收率,除平均回收率外,還應考察多個測試樣本數據的離散程度,常用相對標準偏差(RSD)表示。一般來說,不同分析水平的可接受的回收率及RSD范圍也不同,具體可參照《中華人民共和國藥典》2015年版第四部附錄9101“藥品質量標準分析方法驗證指導原則”論述確定。

 

申報資料中常出現的問題包括回收率過低或某一濃度下回收率過低,或RSD值過大,導致數據可靠性降低等,偶爾也有出現回收率驗證時部分樣品濃度超過其線性范圍的情況。

 

2.2 精密度

 

在規定的試驗條件下,多次測定結果的接近程度,通常用多次測量結果的變異性、標準偏差(SD)或相對標準偏差(RSD)表示。

 

2.3 線性

 

線性指濃度與設備響應(如吸光度、積分面積等)之間的關系,可通過線性回歸方程的形式表示。驗證時可選取5個或5個以上濃度的標準品,平行進樣,選取設備響應-濃度做標準曲線,并計算回歸方程的相關系數(R)。容易出現的情況有企業實際檢測含量超過其線性范圍,導致結果準確性難以保證。

 

需要說明的是,建立方法過程中并不是線性范圍越寬越好,實際上過寬的線性范圍會讓操作不方便,且增加了測量誤差的可能。

 

2.4 檢出限

 

檢出限指該方法對該物質能區別于噪聲的最低檢測濃度,一般用信噪比為3:1或2:1時的濃度作為其方法檢出限。易出現的問題是實際結果低于該方法檢測限,企業直接判定為該物質未檢出符合安全性要求。由于可瀝濾物水平的研究結果將用于醫療器械的安全性評價,因而其檢出限水平應能滿足毒理學風險評估的要求。即當某些方法條件下的檢出限濃度可能仍舊高于毒理學評估推導出的人體允許限量值時,應更換檢出限更低的檢測方法。

 

2.5 定量限

 

定量限指的是在接受的準確度和精密度下,能夠定量測定樣品中待測成分的最低量,反映了該方法能夠定量測定的最低量的能力,一般用信噪比10:1時相應濃度作為該方法的定量限。

 

此外,在進行方法驗證之前,宜考慮分析方法的系統適應性,如采用色譜法時,通常考慮的因素包括分離度、靈敏度、拖尾因子、重復性等。同時,樣品的前處理、檢測色譜柱的選擇等也應注意,比如普通氣相色譜儀的不銹鋼管路對一些含氮的堿性化合物具有較強的吸附作用,致使其檢出的靈敏度降低,通常可采用弱極性色譜柱或經堿處理過的色譜柱分析則效果更好。上述所有數據均應提供其典型圖譜、結果、結論等。

 

建立合適的分析方法并對方法進行驗證后,新的實驗室采用該方法進行檢驗前還應進行方法比對性測試,比對性測試需要考慮的因素包括樣品數量、濃度級別、重復次數等。方法確認是證明經過驗證的方法適用于本次檢驗的過程及被測樣品,同時,還應證明方法使用人員有能力成功地操作藥典分析方法或者法定分析方法[13-14]。具體確認需要進行哪些內容沒有明確的規定,僅根據方法本身的特點和檢驗人員對方法操作的熟練程度由檢驗實驗室自己確定。但美國藥典(USP)在其附錄〈1226〉“藥典分析方法確認(Verification of Compendial Methods)”中對需要確認哪些內容給出了指導意見,此處不再贅述。

 

3 結語

 

高分子醫療器械種類繁多,所用材料多種多樣,各種可瀝濾物情況復雜,獲得真實、準確的可瀝濾物殘留量數據是其安全性研究的前提。因此,應根據不同可瀝濾物的特點,有針對性地建立適宜、科學、可靠的殘留量檢測分析方法,從而確保最終醫療器械產品的安全有效。

 

參考文獻

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來源:藥檢所

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