第14讲生物学评价III生物降解性能&致敏及全身毒性

生物学评价III：生物降解&致敏及全身毒性关国平纺织学院课程总规划生物学及医学基础I基础知识II生物学评价III案例分析生物化学及分子生物学细胞生物学组织胚胎学器官及系统医学基础知识实验动物学生物相容性细胞相容性血液相容性致癌性和遗传毒性生物降解性能致敏性及全身毒性人工皮肤：开发思路研发方案注意事项方法及依据*以讨论的方式进行主要内容回顾生物相容性基本概念回顾体外细胞及血液相容性评价生物降解性能评价致敏性及全身毒性试验本讲目标掌握生物降解性能评价方法及原理熟悉致敏性及全身毒性评价方法及原理回顾：生物相容性基本概念&体外细胞及血液相容性评价生物降解性能评价生物降解性能评价生物降解性能评价生物降解性能评价生物降解性能评价生物降解性能评价第9部分：潜在降解产物的定性和定量框架第13部分：聚合物医疗器械的降解产物的定性与定量第14部分：陶瓷降解产物的定性与定量第15部分：金属与合金降解产物的定性与定量第16部分：降解产物和可溶出物的毒代动力学研究设计潜在降解产物的定性和定量框架适用范围从材料中可浸提出的组分，但不是化学降解产物。由原始材料分离出来的任何颗粒、或由化学断链而产生的任何化学成分。降解研究设计原则通则：降解的评价方法因供试材料的特性、医疗器械、局部环境及具体器械的作用位置的不同而变化。当已知某器械应用环境的化学特性时，评价该器械建议在近似于这些条件的环境中进行。初步考虑：材料是否预期降解，化学特性的评估和已知的降解机理，然后再考虑生物降解研究的必要性。研究设计：应明确研究降解产物的分析方法和生成降解产物的方法。研究设计在研究过程中生成的降解产物可能是微粒或可溶物或离子。应使用适宜的分析方法给这些产物定性。待研究的降解产物特性可能包括：a)化学和物理化学性能；b)表面形态；和c)生化性能。研究报告聚合物医疗器械的降解产物的定性与定量适用范围：本部分为准备用于临床的成品聚合物医疗器械的降解产物的定性与定量试验设计提供指南本部分描述了两种生成降解产物的试验方法：加速降解和实际时间降解本部分只涉及成品聚合物医疗器械因化学变化所产生的降解产物未涉及碎片和可溶降解产物的生物活性评价思路试验前准备工作试验中试验条件试验步骤试验后整理数据分析结果得出结论样品制备初表征仪器试剂样品数量形状大小质量/体积预处理pH温度试验期终表征试验步骤试验报告Anyquestions？降解产物和可溶出物的毒代动力学研究设计适用范围：可降解医疗器械具有可溶出物潜能的医疗器械设计原则应根据具体情况设计毒代动力学的研究方法。研究开始之前，应写出研究方案，在方案中应确定好研究方法。应考虑溶出研究的结果，以便确定用于毒代动力学研究的方法。还要考虑材料的化学、理化性能、表面形态以及可溶出物的生化性能方面的信息。建议用已确定具有潜在毒性的可溶出物/降解产物。设计原则分析方法应能对生物体液或组织中的降解产物、可溶出物和代谢物进行检测和定性。研究设计应说明要测定的生理体液、组织或排泄物的分析水平。研究报告应包括分析局限性方面的信息。要测定动力学参数，应测取足够多的数据点，各数据间的间隔要合适。理论上，数据点应覆盖几个临界半衰期。试验方法应采用一种适当的物种与性别进行研究，动物在进行完规定的试验次数后应采用人道的方法处死。当使用放射性同位素标记过的混合物时，对试验物质的特异性活性和放化纯度应有所了解。应尽量从试验前的动物上采集对照物，否则就应从对照组中采集对照物。采集时间应根据所进行的研究类型来确定，采集期根据需要可以是几分钟/小时/周/月。试验方法在吸收、分布、代谢、排泄一系列研究中，可进行单项研究，即选择其中的一项进行研究，也可进行多项研究，即对其中的几个项目进行研究。对某一特定的分子类型测定动力学参数，测定方法必须对该分子类型具有特异性和灵敏性。在测定动力学参数时应采用适当的动力学模型。吸收取决于给入途径、试验物质和介质的物理化学形态和结构。可从血液、血清、排泄物和组织浓度几方面对吸收进行评价。试验方法分布研究通常需要使用放射性同位素标记的成分。代谢和排泄：在整个研究过程中代谢笼应能分别收集尿液和粪便。保留每只动物尸体和/或靶器官及为分析血浆和全血液浓度而收集的血液。有时应考虑采集动物的呼出气体。参数如：吸收率、半衰期、平均滞留时间、分布体积和清除率。其他考虑在进行毒代动力学研究之前，应先用体外试验方法。试验报告致敏性评价致敏性评价主要内容1.总则与评价程序2.试验前的考虑3.刺激试验4.迟发型超敏反应试验5.解释试验结果的关键因素总则与评价程序总则：皮肤刺激与致敏作用评价程序：a)对试验材料进行鉴别，即对试验样品进行化学表征和分析b)文献检索，包括对试验材料化学和物理性能的评价、任何产品组分的潜在刺激和致敏信息，以及化学物和材料的材料结构方面的信息c)体内试验之前先考虑体外试验d)体内动物试验e)无创性人体试验(临床试验)。如材料经证实对动物无刺激、无致敏或无毒性，可考虑进行人体皮肤刺激研究试验前的考虑要不要？1.材料类型：2.化学成分3.材料鉴别•陶瓷√•金属√•合金√•聚合物√•生物衍生材料×刺激试验动物皮肤刺激试验人皮肤刺激试验动物皮肤刺激试验材料制备动物准备动物观察结果评价试验报告结果评价结果评价试验报告致敏试验试验选择：豚鼠最大剂量试验(GPMT)和封闭式贴敷试验(Buehler试验)样品浓度：目前的试验准则推荐，在检验单一化学物的致敏潜力时仅用一种浓度致敏率在很大程度上依赖于诱导剂量，诱导剂量应为中度刺激性，在预试验的基础上选择诱导剂量激发浓度也要在预试验的基础上选择，试验使用之前未接触过试验材料的动物致敏试验影响试验结果的其他重要因素：试验样品的生化和物理特性、介质、试验环境条件、动物试验部位、除毛方法(剪、剃)或化学脱毛、敷贴片设计型式、试验材料剂量、封闭性、接触时间、动物数、遗传因素和管理等要判定阳性试验结果，有必要将激发阶段试验动物出现阳性反应的数量与相应的对照动物进行比较为保证试验步骤的重现性和敏感性，应定期用已知的接触性变应原进行试验最大剂量试验1试验样品制备2动物与管理3试验步骤4动物观察5结果评价6试验报告准备主试验预试验皮内诱导激发局部诱导封闭贴敷试验试验思路和流程同上。下表为试验结果评价方法。全身毒性试验总则及定义适用范围：评价医疗器械释放其成分进入人体的潜在全身毒性急性毒性：24h亚急性毒性：14-28d亚慢性毒性：90d试验思路样品制备方法选择要不要？怎么做？前试验条件试验步骤中试验结果试验评价试验报告后样品制备应首选器械在正常使用条件下的试验样品：模具、抛光、冲洗、包装、灭菌样品状态：1）粉剂：可直接使用或调成糊状2）液体：可直接使用或稀释3）固体：可直接用于皮肤可直接使用的材料，在皮肤和口腔研究中不需要改变即可试验浸提原则原则：浸提条件可严于临床使用条件，但不应使材料发生明显改变；对于有明确规定的样品，最好模拟临床使用的接触时间和温度浸提方法浸提条件试验类别急性全身毒性急性口服应用急性皮肤应用急性吸入应用急性静脉应用急性腹膜内应用亚急性全身毒性亚急性口服应用亚急性皮肤应用亚急性吸入应用亚急性静脉应用亚急性腹膜内应用亚慢性全身毒性亚慢性口服应用亚慢性皮肤应用亚慢性吸入应用亚慢性静脉应用其他考虑慢性毒性和致癌性试验：很少用于评价因器械接触而引起的健康危险热原可引起病人发热反应：传统上把热原解释为细菌内毒素对器械的污染，但现有证据表明有些材料释放热原物质，故应作考虑。结果评价试验报告Shortdiscussion…小结生物降解性能评价致敏性及全身毒性试验思考题归纳评价生物材料降解性能的各种方法，形成评价思路。梳理评价生物材料致敏性及全身毒性的思路及方法。延伸阅读生物材料学生物医用材料中外文献各国相关标准下讲预告生物医用纺织材料的医学基础（2学时X2次），由复旦大学教授以讲座形式讲授，时间为11月份上旬和中旬；案例分析：人工皮肤的开发（讨论）