更新时间:2026-01-04
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传统模式主要依赖标准的动物实验(生物学测试)来评估安全性,将材料视为“黑箱”。现代理念(尤其是ISO 10993-18和FDA相关指南所倡导的)强调:
关联性研究的目标,正是建立化学信息(可浸提物/可沥滤物)与生物学终点(细胞毒性、致敏、刺激、全身毒性等)之间的定量或定性关系,从而用更科学的体外测试减少、替代或补充动物实验。
目标:识别并量化材料中所有潜在的可浸提物(在极端条件下被提取出的物质)和可沥滤物(在临床使用条件下实际释放出的物质)。
非靶向筛查:采用GC-MS, LC-HRMS等技术,创建材料的“化学指纹图谱”。
靶向定量:对已知关注物(如增塑剂DEHP、抗氧化剂、单体残留、催化剂、加工助剂等)进行精准定量。
阈值应用:建立分析评估阈值和毒理学关注阈值,以确定需要进一步毒理学评估的物质。
体外测试:细胞毒性(如ISO 10993-5)、致敏性(如DPRA、KeratinoSens)、遗传毒性(Ames试验)等。这些测试结果通常表现为浓度-反应关系。
体内测试:当体外数据不足或风险较高时,进行局部反应、全身毒性、植入后反应等动物实验。
危害识别:基于化学物质的构效关系、现有数据库(如ECHA、FDA IIG、C&L数据库)和文献,判断每种沥滤物是否具有致癌性、生殖毒性、致敏性等潜在危害。
对于每种关注物质:风险商 = 估计暴露量 / 允许限量。若风险商 1,通常认为风险可接受。
整体风险评估:考虑所有沥滤物的加和效应(特别是针对相同靶器官的效应)和相互作用。
未知化合物(“未知的未知”)的识别和毒理学评估是最大挑战。需要高分辨质谱和强大的数据库,以及毒理学家的专业推断。
材料的浸提液是复杂的化学混合物。当前基于单一物质TTC的加和模型可能低估或高估风险。体外生物测定法(如报告基因试验)正被探索用于直接评估混合物的生物学活性。
对于可降解器械(如聚合物支架、缝合线),其降解产物的化学表征和长期生物学反应关联性至关重要。纳米级颗粒或纤维的物理化学属性(尺寸、形状、表面电荷)也显著影响生物学反应。
利用QSAR模型、机器学习预测化合物毒性,结合体外高通量筛选平台,正成为加速关联性研究和填补数据缺口的有力工具。
通过化学表征和风险评估,可以在早期设计阶段排除高风险材料,优化工艺,减少后期生物学测试失败的风险。
向监管机构提交一份详尽的化学表征和毒理学风险评估报告,是证明器械安全性的有力证据,可以支持减少动物测试。
当材料供应商或工艺变更时,通过化学表征对比(“可比性研究”)来评估其对安全性的潜在影响,比直接重复全套生物相容性测试更科学、经济。
对于新型生物材料(如生物可吸收金属、功能性水凝胶),建立其化学-生物学关联数据库是推动其临床转化的基础。
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