醫(yī)療器械領域中的毒理學風險評估

醫(yī)療器械市場背景

如今全球范圍內(nèi)醫(yī)療器械行業(yè)持續(xù)增長，發(fā)展前景廣闊。機構預測顯示全球醫(yī)療器械市場將于2025年達到7667億美元，亞太地區(qū)于2025年將達到2091億美元。中國醫(yī)療器械市場預計在2024年將超過11000億人民幣。根據(jù)中國國家藥監(jiān)局統(tǒng)計顯示，在2023年共受理醫(yī)療器械首次注冊、延續(xù)注冊和變更注冊申請共計13260項，與2022年相比增加25.4%。

醫(yī)療器械作為一種特殊的商品，其安全性和有效性是保障人體健康和生命安全的關鍵。國際上對醫(yī)療器械的監(jiān)管起步較早。美國從1976年起就以法律形式確立了對醫(yī)療器械實行分類管理的辦法。歐盟在1990年至1998年間先后頒布3個醫(yī)療器械指令，又在2017年頒布醫(yī)療器械監(jiān)管法律（MDR），在歐盟范圍內(nèi)統(tǒng)一執(zhí)行醫(yī)療器械監(jiān)管。雖然我國醫(yī)療器械行業(yè)發(fā)展較晚，但我國借鑒歐美國家的經(jīng)驗，很快建立了一套醫(yī)療器械的監(jiān)管體系，并隨著產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展持續(xù)更新。

1.  1996年發(fā)布《醫(yī)療器械產(chǎn)品注冊管理辦法》

2.  2000年國務院頒布《醫(yī)療器械監(jiān)督管理條例》

3.  2014年修訂《醫(yī)療器械監(jiān)督管理條例》

4.  2021年實施新修訂《醫(yī)療器械監(jiān)督管理條例》，貫徹“四個最嚴”

隨著各國醫(yī)療器械監(jiān)管經(jīng)驗的積累，如今各監(jiān)管體系都強調(diào)對醫(yī)療器械進行“全生命周期”監(jiān)管。在開展臨床試驗之前，醫(yī)療器械產(chǎn)品需經(jīng)過多種檢驗檢測來說明其安全新和有效性，包括包裝材料檢測、生物學評價、電氣安全檢測等。SGS生命科學服務部可對醫(yī)療器械產(chǎn)品的生物學評價提供多種支持，滿足客戶國內(nèi)外的申報需求。

生物學評價

ISO 10993和ISO 18562均要求在風險管理過程中開展生物學評價，并且強調(diào)生物學評價應貫穿醫(yī)療器械產(chǎn)品全生命周期。前者主要針對直接或間接接觸的醫(yī)療器械，由于一些醫(yī)療器械包含呼吸氣路部分，其與人體接觸形式有別于非氣路產(chǎn)品，故ISO組織頒布了后者以指導氣路相關的生物相容性評價過程。

兩個系列的標準強調(diào)基于產(chǎn)品類型和對已有信息的評定，識別出潛在危害，以確定生物學評價的必要性和程度。具體而言，生物學評價的流程以材料的物理化學表征為起點，對表征結果（如醫(yī)療器械或材料的可浸提物或可瀝濾物）進行毒理學風險評估，以確定必要的生物學試驗，最后完成全部評價。

可以看到，化學表征和毒理學風險評估可以為醫(yī)療器械的設計制造提供科學依據(jù)，也能減少生物學評價中的動物試驗，降低成本，并且加快產(chǎn)品研發(fā)注冊進程，但這對相應從業(yè)人員的資質(zhì)和經(jīng)驗也提出了更高要求。

ISO 10993-17 毒理學風險評估

醫(yī)療器械完成化學表征測試（ISO 10993-18）后，須遵循 ISO 10993-17 Biological evaluation of medical devices – Part 17: Toxicological risk assessment of medical device constituents中的方法和原則進行毒理學風險評估。

該標準于2023年9月更新了第二版，相較2002年的第一版有了相當大的改動，進一步體現(xiàn)了毒理學風險評估在生物學評價中的重要性。新版標準提供了更明確的評估方法指導，同時引入了許多新的概念，如TQmax（total quantity maximum）、TSL（toxicological screening limit）、EED（estimated exposure dose）等。

TQ（總量）和TSL（毒理篩選限值）

TQmax概念考慮到了長期或重復使用醫(yī)療器械導致的風險，須結合產(chǎn)品的使用方式和頻率，從化學表征結果出發(fā)保守計算每個檢出物的累計暴露量。
TSL概念基于 ISO 21726的TTC值（毒理學關注閾值）和累計暴露，根據(jù)時長規(guī)定兩個TSL值，即TSL≤30 d = 120 μg 和TSL>30 d = 600 μg。當檢出物的TQmax不超過對應TSL值時，認為在對應累計暴露時間內(nèi)該化合物的毒理學風險可忽略，無需進一步計算MOS（安全邊際），這可以相當程度上減少毒理學評估的工作量，加快評估速度。反之，則需要進一步計算檢出物的估計暴露量，并結合其毒理學限值計算MOS。

EED（估計暴露量）

EED的計算基于TQ，考慮了醫(yī)療器械化學組分的釋放動力學、器械的分段使用時長和使用被評估器械的最低體重人群，以μg/kg/天為單位計算暴露量，這樣保證了暴露量是保守且嚴苛的。一般而言，化學表征測試都是假設最嚴苛的物質(zhì)釋放結果（assumed worst-case constituent release）。對于多時間點的釋放動力學試驗結果，標準也給出了EED計算的相應公式。

毒理學限值

在毒理學限值方面，2023版標準中僅保留了 TI（可耐受攝入值），取消了2002版中的TE（可耐受暴露量）和AL（允許限量）概念，同時明確要求基于器械使用時長（≤1天，2-30天，31-365天或≥366天）推導對應的TI值。
TI值的建立應基于檢出物的毒理學數(shù)據(jù)，包含人類和試驗動物的重復暴露毒性、基因毒性、致癌性、生殖發(fā)育毒性等，綜合判斷并推導得出。對于缺乏毒理學數(shù)據(jù)的物質(zhì)可使用相應的TTC值。

風險判定標準

毒理風險評估的結果以MOS來判定。在計算MOS時，對于假設釋放動力學（assumed release kinetics）的檢出結果，應當使用對應EEDmax和TI分段計算。

比如某一器械的累計使用時長為<365天，如果該器械檢出的化學組分超過對應TSL值，則需要分別計算≤1天，2-30天和31-365天的MOS。當一個器械的所有物質(zhì)的MOS均大于1時，則認為該器械的毒理學風險可接受。

ISO 18562 系列

對于含有呼吸氣路的醫(yī)療器械，需要按照ISO 18562系列標準進行相應測試。對于VOC（可揮發(fā)有機物）和冷凝水中可瀝濾物也需要進行毒理學風險評估，其中檢出物的毒理學限值（TI值）建立參考ISO 10993-17。

需要注意的是，對于沒有毒理學數(shù)據(jù)的VOC物質(zhì)，應當使用該系列中提出的吸入途徑TTC值。基于檢出物的毒理學限值和檢出量，可計算MOS并得出產(chǎn)品的毒理學風險是否可接受的結論。

國內(nèi)外醫(yī)療器械生物學評價常用規(guī)范與標準

ISO 10993-1:2018

Biological evaluation of medical devices – Part 1: Evaluation and testing within a risk management process

ISO 10993-17:2023

Biological evaluation of medical devices – Part 17: Toxicological risk assessment of medical device constituents

ISO 10993-18:2020

Biological evaluation of medical devices – Part 18: Chemical characterization of medical device materials within a risk management process

ISO 18562-1:2024

Biocompatibility evaluation of breathing gas pathways in healthcare applications — Part 1: Evaluation and testing within a risk management process

ISO 18562-2:2024

Biocompatibility evaluation of breathing gas pathways in healthcare applications — Part 2: Tests for emissions of particulate matter

ISO 18562-3:2024

Biocompatibility evaluation of breathing gas pathways in healthcare applications — Part 3: Tests for emissions of volatile organic substances

ISO 18562-4:2024

Biocompatibility evaluation of breathing gas pathways in healthcare applications — Part 4: Tests for leachables in condensate

GB/T 16886.1-2022

《醫(yī)療器械生物學評價 第1部分：風險管理過程中的評價與試驗》

SGS生命科學

SGS生命科學服務部擁有多名毒理學專家，碩博比例100%，專業(yè)背景覆蓋毒理學、藥理學、生物學、材料學、化學等多個領域，分別擁有美國（DABT）、歐盟（ERT）和英國（UKRT）分別認可的毒理學專家資格，保障評估的專業(yè)性和認可度。同時我們項目經(jīng)驗廣泛，過往檢測評估的產(chǎn)品涵蓋植入器械、齒科、管材、復雜氣路產(chǎn)品（如麻醉機、培育箱）、給藥器具、一次性手術器具等多種類型，并且成功幫助客戶遞交注冊（包括美國FDA、歐盟MDR和中國國家藥監(jiān)局），協(xié)助客戶將產(chǎn)品順利推向目標市場。