試驗(yàn)方法丨醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)——體外細(xì)胞毒性試驗(yàn)
體外細(xì)胞毒性試驗(yàn)是一種在離體狀態(tài)下模擬生物體生長(zhǎng)環(huán)境,檢測(cè)醫(yī)療器械及生物材料接觸機(jī)體組織后所發(fā)生的細(xì)胞溶解、抑制細(xì)胞生長(zhǎng)和其他毒性作用的體外試驗(yàn)。
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在完成物理和化學(xué)性能、加工性能以及外形等有效評(píng)價(jià)后,醫(yī)療器械生產(chǎn)商需要根據(jù)ISO或GB/T規(guī)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生物相容性評(píng)估,將醫(yī)療器械的風(fēng)險(xiǎn)性降至最低。
體外細(xì)胞毒性試驗(yàn)是醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)體系中最重要的檢測(cè)指標(biāo)之一,也是醫(yī)療器械及生物材料臨床應(yīng)用前的必選項(xiàng)目;如一次性醫(yī)用口罩,醫(yī)用透明質(zhì)酸鈉敷料,牙科種植導(dǎo)板,一次性使用無菌采樣拭子,一次性使用手術(shù)衣,一次性穿刺微創(chuàng)擴(kuò)張器套件,醫(yī)用霧化器等,均需進(jìn)行細(xì)胞毒性試驗(yàn)以對(duì)其安全性進(jìn)行評(píng)估。
細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)的目的意義
目的:評(píng)級(jí)醫(yī)療器械和生物材料致細(xì)胞毒性反應(yīng)的潛在性,并預(yù)測(cè)最終生物體應(yīng)用時(shí)的組織細(xì)胞反應(yīng)。通過體外細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù),可檢測(cè)供試品接觸細(xì)胞后細(xì)胞發(fā)生生長(zhǎng)抑制、功能改變、細(xì)胞溶解、死亡或其他毒性反應(yīng)。
意義:可在短時(shí)間內(nèi)較經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便地篩選出批量供試品的細(xì)胞毒性,它為動(dòng)物試驗(yàn)的進(jìn)行與否提供了先決條件,對(duì)新型醫(yī)療器械及生物材料的研制和應(yīng)用提供了重要保證。()
檢驗(yàn)依據(jù)
GB/T 16886.5-2017醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià) 第5部分:體外細(xì)胞毒性試驗(yàn)
ISO 10993-5:2009 Biological evaluation of medical devices— Part 5: Tests for in vitro cytotoxicity.
GB/T 14233.2-2005醫(yī)用輸液、輸血、注射器具檢驗(yàn)方法 第2部分:生物 學(xué)試驗(yàn)方法
YY/T 0127.9-2009口腔醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià) 第2單元 試驗(yàn)方法 細(xì)胞毒性試驗(yàn):瓊脂擴(kuò)散法及濾膜擴(kuò)散法
細(xì)胞毒性試驗(yàn)方法介紹及選擇
體外細(xì)胞毒性試驗(yàn)具有通用性,可以適用于各種醫(yī)療器械和生物材料的評(píng)價(jià),試驗(yàn)主要分三類:浸提液試驗(yàn),直接接觸試驗(yàn)和間接接觸試驗(yàn)。
選擇哪種方法進(jìn)行體外細(xì)胞毒性試驗(yàn),需根據(jù)醫(yī)療器械產(chǎn)品的材料,與機(jī)體相互作用途徑來選擇。當(dāng)一個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目可用多種試驗(yàn)方法時(shí),應(yīng)考慮試驗(yàn)的原理、靈敏性、可選性、可定量性、重現(xiàn)性、試驗(yàn)材料的適用性及局限性等因素進(jìn)行選擇。
例如:
浸提液法適合檢測(cè)溶出物的毒性;
直接接觸法對(duì)材料的細(xì)胞毒性敏感性最高,可檢測(cè)出材料微弱的細(xì)胞毒性;
間接接觸法中的適合于毒性大的材料檢驗(yàn);
以上各種方法因原理不同,各有特點(diǎn),應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)材料本身理化性質(zhì)、毒性作用強(qiáng)弱及其用途,正確地選擇試驗(yàn)方法。
體外細(xì)胞毒性檢驗(yàn)步驟
(移出細(xì)胞)
細(xì)胞種板
使用胰蛋白酶消化培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)細(xì)胞,使貼壁細(xì)胞懸浮。
將細(xì)胞移入離心管,放入離心機(jī),3000rpm離心3分鐘后,去除上清液。
加入培養(yǎng)基配制接種濃度的細(xì)胞懸液。
將配制好的細(xì)胞懸液接種于96孔板、6孔板或培養(yǎng)皿中,隨后放入二氧化碳培養(yǎng)箱中,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求培養(yǎng)對(duì)應(yīng)時(shí)長(zhǎng)。
(離心)
樣品浸提及換液
無菌操作制備樣品,根據(jù)浸提比例加入浸提介質(zhì)。在37℃下,根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案浸提24小時(shí)或72小時(shí)。同時(shí)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)備空白對(duì)照、陰性對(duì)照、陽性對(duì)照。
浸提完成后,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)用浸提液更換細(xì)胞培養(yǎng)液,具體操作如下。
MTT法:棄去原培養(yǎng)液,空白對(duì)照組加入空白對(duì)照浸提液,陰性對(duì)照組加入陰性對(duì)照品浸提液,陽性對(duì)照組加入陽性對(duì)照品浸提液,供試品組分別加入100uL不同濃度的樣品浸提液(100%、75%、50%、25%),換液后放二氧化碳培養(yǎng)箱繼續(xù)培養(yǎng)24小時(shí)。
直接接觸法:棄去原培養(yǎng)液,加入2mL新鮮培養(yǎng)液,將制備好的樣品輕放于中央細(xì)胞層上,隨后放入二氧化碳培養(yǎng)箱繼續(xù)培養(yǎng)24小時(shí)。
間接接觸法:按標(biāo)準(zhǔn)要求在培養(yǎng)皿中放入空白對(duì)照、陰性對(duì)照、陽性對(duì)照、樣品浸提液潤(rùn)濕的濾紙片,二氧化碳培養(yǎng)箱繼續(xù)培養(yǎng)24小時(shí)。
(樣品更換培養(yǎng)液)
結(jié)果觀察
(測(cè)定吸光度)
MTT法:培養(yǎng)完成,將試驗(yàn)板置于顯微鏡下觀察細(xì)胞形態(tài)。觀察完成后,棄去浸提液,每孔加入50uL質(zhì)量濃度為1mg/mL的MTT溶液,繼續(xù)培養(yǎng)2小時(shí)。棄去孔內(nèi)MTT溶液,加入100uL異丙醇,置振蕩器上振蕩10分鐘,在酶標(biāo)儀570nm和650nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度,計(jì)算相對(duì)增殖率(RGR),根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)判定樣品是否存在細(xì)胞毒性。
直接接觸法:加入樣品培養(yǎng)24小時(shí)后,在顯微鏡下觀察細(xì)胞形態(tài)、空泡形成、脫落、細(xì)胞溶解和膜完整性等,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)判定結(jié)果。
間接接觸法:加入樣品培養(yǎng)24小時(shí)后,顯微鏡下觀察細(xì)胞形態(tài),測(cè)量褪色面積,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)判定檢驗(yàn)結(jié)果。濾膜擴(kuò)散試驗(yàn)在此步進(jìn)行染色。
產(chǎn)品易出現(xiàn)細(xì)胞毒性原因分析
1)產(chǎn)品原材料本身;
2)產(chǎn)品中含有明顯的細(xì)胞毒性,如帶藥物球囊導(dǎo)管、帶涂層的導(dǎo)管導(dǎo)絲;
3)選擇的試驗(yàn)方法是否適合本產(chǎn)品,如凝膠類、膏狀類、帶顏色液體類產(chǎn)品不適合采用浸提法;灌流器產(chǎn)品,灌流器中的活性炭和吸附樹脂會(huì)對(duì)吸附含血清培養(yǎng)基中的血清的有效營(yíng)養(yǎng)成分,導(dǎo)致浸提液中的血清成分不足,這類產(chǎn)品可能不適用于用含血清培養(yǎng)基浸提。
4)產(chǎn)品暴露于浸提介質(zhì)是否改變pH值,如產(chǎn)品加入浸提介質(zhì)后,顏色從粉色變成黃色等。
5)帶預(yù)沖液產(chǎn)品的處理;
6)環(huán)氧乙烷滅菌后的殘留量;
樣品細(xì)胞毒出現(xiàn)陽性并不意味著不能應(yīng)用于臨床,細(xì)胞毒性的結(jié)果還應(yīng)結(jié)合其他試驗(yàn)數(shù)據(jù),如材料的物理化學(xué)表征、產(chǎn)品組成及預(yù)期用途等因素進(jìn)行綜合評(píng)估,當(dāng)試驗(yàn)出現(xiàn)毒性結(jié)果的時(shí)候,可采取進(jìn)一步評(píng)價(jià)進(jìn)行解釋,例如:
試驗(yàn)系統(tǒng)局限性
浸提液分析(考慮樣品吸附性/滅菌過程適應(yīng)性/納米顆粒釋放等)
稀釋液濃度反應(yīng)分析
可瀝濾物研究
與已上市等同樣品的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較
其他合理的方法
參考文獻(xiàn)
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