ГОСТ ISO 10993-1-2021. Межгосударственный стандарт. Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 1. Оценка и исследования в процессе менеджмента риска

6.3 Испытания биологического действия медицинских изделий

 

6.3.1 Общие положения

При оценке биологического действия МИ в рамках процесса менеджмента риска руководствуются следующими положениями:

a) исследованиям подвергают готовое МИ или репрезентативные образцы готового МИ или материалов, обработанных так же, как и готовое МИ (включая стерилизацию при необходимости);

b) при выборе методов исследований/испытаний учитывают:

1) характер, степень, продолжительность, частоту и условия воздействия МИ на организм человека или контакта с ним при использовании по назначению;

2) химические и физические характеристики готового МИ;

3) токсические свойства химических веществ в составе готового МИ;

4) возможность исключения некоторых исследований биологического действия МИ (например, предназначенных для оценки системного действия), если доказано отсутствие выщелачиваемых веществ (в соответствии с ISO 10993-18) или если их уровень токсичности известен и допустим, что позволяет их безопасное применение по результатам оценки биологического действия в соответствии с ISO 10993-17 и оценки риска в соответствии с ISO 14971;

5) соотношение площади поверхности и размеров МИ к массе тела реципиента (например, миниатюризация изделия для имплантационных испытаний на животных моделях);

6) информационные данные, основанные на научной литературе, опыте и доклинических исследованиях;

7) чувствительность и конкретность рассматриваемого исследования в связи с влиянием соответствующего набора данных на результаты оценки биологического действия;

8) ISO 10993-2:2006, 4.4, в котором установлены требования к минимизации любой боли, страданий, стресса или долговременного ущерба, причиняемых используемым животным;

c) при получении экстрактов из МИ применяемые растворители и условия экстракции выбирают в соответствии с характером и назначением конечного продукта, а также с предсказуемостью метода исследования (например, цель исследования, обоснование, чувствительность, специфичность и т.д.) (см. ISO 10993-12). По возможности выбранные условия экстракции должны как минимум учитывать преувеличение условий использования;

d) при необходимости используют положительный и отрицательный контроли.

Методы исследований, применяемые при оценке биологического действия МИ, должны быть чувствительными, точными и достоверными. Все исследования биологического действия МИ следует проводить в соответствии с надлежащими лабораторными практиками.

Примечание - См. ISO/IEC 17025 или соответствующий стандарт.

 

Результаты исследований должны быть воспроизводимыми (внутрилабораторно), а также повторяемыми (межлабораторно) и робастными.

6.3.2 Исследования для оценки биологического действия

Исследования, представленные в 6.3.2.1 - 6.3.2.15, рассматривают и проводят в случае необходимости получения полного набора данных, требуемых для оценки биологического действия конкретного МИ. Если ранее полученные результаты достаточны, то дополнительные испытания не проводят (см. приложения A и C).

Из-за разнообразия МИ следует, что не все исследования для всех конечных точек, определенных в категории, являются необходимыми или применимыми (см. ISO 14971) для конкретного МИ. При выборе вида исследования необходимо рассматривать каждое МИ в отдельности. При исследовании наноматериалов могут возникнуть особые трудности (например, интерференция проб) при применении методов, как правило, используемых для оценки МИ и при интерпретации результатов испытания (см. ISO/TR 10993-22).

Могут потребоваться дополнительные конечные точки, не приведенные в таблице (например, репродуктивная токсичность, отдаленная токсичность, деградация и токсикокинетика).

6.3.2.1 Цитотоксичность

При исследовании цитотоксичности с использованием методов клеточных культур определяют гибель клеток (например, лизис клеток), замедление роста клеток, образование колоний, а также другие виды воздействия на клетки, обусловленные МИ, материалами и/или экстрактами из них. Методы исследования цитотоксичности установлены в ISO 10993-5.

6.3.2.2 Сенсибилизирующее действие

Исследования сенсибилизации (например, гиперчувствительность замедленного типа) допускается проводить на соответствующей модели для оценки потенциала сенсибилизирующего действия МИ, материалов и/или экстрактов из них при непосредственном контакте. Методы исследования сенсибилизирующего действия установлены в ISO 10993-10.

Данные исследования обязательны, так как повторяющееся воздействие или воздействие потенциально выщелачиваемых веществ в небольших количествах может привести к сенсибилизации и вызвать аллергическую реакцию.

6.3.2.3 Раздражающее действие (включая внутрикожную реакцию)

При проведении исследования оценивают раздражающую способность МИ, материалов и/или экстрактов из них, используя для имплантации определенные участки тела (кожа, глаза или слизистая оболочка) подходящей модели. Проводимые исследования должны учитывать путь (кожа, глаза, слизистая оболочка) и продолжительность воздействия. Методы исследования раздражающего действия установлены в ISO 10993-10.

При исследовании внутрикожной реактивности оценивают местную реакцию ткани на экстракты из МИ. Данный метод используют в том случае, если определение раздражающего действия на коже или слизистой оболочке не применимо (например, при исследовании имплантатов или МИ, контактирующих с кровью). Данные исследования также проводят, если экстрагируемое вещество является гидрофобным (см. ISO 10993-10).

6.3.2.4 Гемосовместимость

При проведении исследования оценивают, используя соответствующую модель или систему, воздействие МИ или материалов на кровь или ее компоненты при контакте.

При исследовании гемолиза определяют степень лизиса эритроцитов и высвобождение гемоглобина под воздействием МИ, материалов и/или экстрактов из них методами in vitro.

Другие конкретные методы исследования на гемосовместимость могут быть разработаны с моделированием геометрических параметров МИ или материала, условий контакта и динамики кровотока при клиническом применении для определения взаимодействия крови/материала/изделия.

Исследования гемосовместимости проводят по ISO 10993-4.

6.3.2.5 Пирогенность, опосредованная материалом

Исследования пирогенности предназначены для обнаружения пирогенных реакций, опосредованных экстрактом МИ или материалом. При проведении отдельных испытаний невозможно отличить пирогенные реакции, опосредованные материалом, от реакций, вызванных контаминацией эндотоксина (см. ISO 10993-11:2017, приложение G). Пирогенность, опосредованная материалом, встречается редко. Как правило, пирогенность выявляют в МИ, содержащих материалы биологического происхождения.

6.3.2.6 Острая токсичность

Исследования острой общей токсичности проводят, если при контакте возможна абсорбция токсичных выщелачиваемых веществ и продуктов деградации. Исследования проводят с целью оценки потенциального вредного эффекта на животные модели при однократном или многократном воздействии на них МИ, материалов и/или экстрактов из них в течение менее 24 ч. Исследования проводят в соответствии с ISO 10993-11.

При необходимости, исследования острого общетоксического действия могут быть объединены с программой исследования подострой и субхронической токсичности и местного действия после имплантации. Если оценка общей токсичности указана в таблице A.1, то в исследование биологического действия МИ или оценку риска включают оценку потенциала биологических ответов в тканях всего организма (например, согласно ISO 10993-11:2017, приложение E), в том числе системы органов, соответствующие клиническому применению МИ.

6.3.2.7 Подострая и субхроническая токсичность

При проведении исследования определяют эффект однократного или многократного воздействия МИ, материалами и/или экстрактами из них в течение не менее 24 ч, но не более 10% жизненного цикла лабораторного животного (например, до 13 недель у крыс).

Допускается не проводить исследования материалов, данные о хронической токсичности которых достаточны для оценки подострой и субхронической токсичности. В протоколе оценки биологического действия МИ указывают причину, из-за которой исследования не проводили. Методы исследования выбирают в соответствии с путем и продолжительностью контакта.

Исследования подострой и субхронической токсичности проводят в соответствии с ISO 10993-11.

При необходимости, программа исследования подострой и субхронической токсичности может быть расширена путем включения исследования местного действия после имплантации для оценки подострых и субхронических общих и местных эффектов.

6.3.2.8 Хроническая токсичность

При проведении исследования определяют эффект однократного или многократного воздействия МИ, материалов и/или экстрактов из них в течение значительного периода времени жизни для данного вида лабораторного животного (например, 6 мес у крыс). Методы исследований должны соответствовать способу введения МИ, продолжительности контакта или воздействия. Исследования проводят в соответствии с ISO 10993-11.

Программа исследования хронической токсичности может быть расширена путем включения исследования местного действия после имплантации для оценки хронических общих и местных эффектов.

6.3.2.9 Местное действие после имплантации

Испытания методами имплантации могут быть использованы для оценки местного патологического воздействия на живую ткань (на макроскопическом и микроскопическом уровнях) при изучении образца материала или конечного продукта, имплантируемого хирургическим путем или помещаемого в место имплантации или определенную ткань в соответствии с предполагаемым применением (например, исследование стоматологических материалов). Выбранные методы исследований должны соответствовать пути введения МИ и продолжительности контакта. Исследования проводят в соответствии с ISO 10993-6.

Программа исследования местного действия после имплантации может быть расширена путем включения исследований местного и общетоксического действия для удовлетворения требований исследований острой, подострой, субхронической и хронической токсичности (см. ISO 10993-6). По применимости и возможности может быть включена оценка аспектов гемосовместимости (см. ISO 10993-4).

При планировании исследований на животных моделях следует использовать ряд конечных точек, включая как физический, так и биологический риск (т.е. токсикологическую опасность и/или токсикологический риск). Например, конечные точки хронической/субхронической/подострой и острой токсичности могут быть включены в одно исследование. Допускается планировать исследования так, чтобы материал клинически значимым количеством имплантировать в соответствующий орган или ткань для оценки местного действия, а для получения преувеличенного ожидаемого клинического воздействия/дозы имплантировать материал в отдаленный участок тела для демонстрации планируемой степени преувеличения.

6.3.2.10 Генотоксичность

Исследования генотоксичности используют для оценки потенциала генных мутаций, изменений структуры и числа хромосом, других токсических воздействий на дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) или гены, оказываемых МИ, материалами и/или экстрактами из них. Как правило, используют комплекс методов. Исследование проводят в соответствии с ISO 10993-3.

Примечание - Дополнительная информация приведена в ISO/TR 10993-33.

 

Если в любом из используемых методов in vitro получен положительный результат, то в последующие исследования включают определение химического состава примесей, экстрагируемых или выщелачиваемых химических веществ или дополнительное исследование генотоксичности. Приемлемость генотоксического риска должна быть основана на результатах оценки риска, включая, например, информацию о воздействии на пациента, весомости доказательства (WOE) и способу действия (MOA) при наличии таковой.

6.3.2.11 Канцерогенность

В ISO 10993-3 установлены требования к оценке канцерогенного потенциала МИ, материалов и/или экстрактов из них в течение большей части жизненного цикла животного. В исследование канцерогенности при оценке риска включают определение химического состава примесей, экстрагируемых или выщелачиваемых химических веществ, а также информацию о их воздействии на пациента, весомости доказательства (WOE) и способу действия (MOA) при наличии таковой. Сведения о канцерогенности материала должны соответствовать виду и продолжительности воздействия и могут быть получены из научной литературы. При отсутствии значимого риска исследования канцерогенности МИ, как правило, не проводят. Если установлена необходимость проведения исследования канцерогенности готового МИ, то исследование проводят с заданной продолжительностью жизненного цикла или трансгенными моделями. Программу исследования хронической токсичности и онкогенности разрабатывают в рамках одного эксперимента, как установлено в Руководстве OECD 453.

6.3.2.12 Токсическое воздействие на репродуктивную функцию и развитие эмбриона

При проведении исследования репродуктивной и эмбриональной токсичности (см. ISO 10993-3) оценивают потенциальное воздействие МИ, материалов и/или экстрактов из них на репродуктивную функцию, развитие эмбриона (тератогенность), на пренатальное (внутриутробное) и раннее постнатальное развитие. В исследование при оценке риска включают определение химического состава примесей, экстрагируемых или выщелачиваемых химических веществ, а также анализ информации о воздействии МИ на пациента, весомости доказательства (WOE) и способу действия (MOA) при наличии таковой. Исследования и анализ токсического воздействия на репродуктивную функцию и развитие эмбриона проводят только в тех случаях, если МИ может потенциально повлиять на репродуктивную функцию. Также, обязательному исследованию подлежат МИ или их материалы, используемые во время беременности.

Исследованию токсического воздействия на репродуктивную функцию и развитие эмбриона подлежат новые материалы, материалы с известной репродуктивной или эмбриональной токсичностью, МИ для целевого населения (например, беременных женщин) и/или МИ с потенциалом для местного присутствия материалов МИ в репродуктивных органах.

6.3.2.13 Деградация

Анализируют информацию о деградации любых МИ, их компонентов или материалов, остающихся в тканях и имеющих потенциальное свойство к деградации в организме человека.

Исследования деградации МИ проводят, если:

a) МИ разработано как рассасывающийся продукт; или

b) по результатам анализа информации о составе готового МИ выявлено, что при контакте из данного МИ в организм человека могут выделяться токсичные продукты деградации.

Описание параметров, влияющих на скорость и степень деградации, должны быть задокументированы.

Механизмы деградации должны быть описаны. Механизмы деградации моделируют методами in vitro и определяют скорость деградации и выделяемые потенциально токсичные химические вещества для оценки их воздействия. Для оценки деградации материала допускается проводить исследования методами in vivo.

Допускается не проводить исследования биодеградации методами in vivo, если сравнение результатов исследования рассасывающегося МИ, полученных методами in vitro/in vivo, выполнено ранее, а при исследовании деградации методами in vitro выявлено, что вероятные продукты деградации существуют в предсказуемых количествах и выделяются со скоростью, сходной со скоростью выделения продуктов деградации из МИ, безопасность клинического применения которого установлена. Допускается не проводить исследования МИ, если физические характеристики мелкодисперсных продуктов деградации, т.е. форма и распределение частиц по размерам, сходны с продуктами деградации МИ, безопасность клинического применения которого установлена, или достаточно данных о продуктах деградации исследуемого МИ в предполагаемом применении для оценки их биологического действия.

Исследования деградации МИ проводят по ISO 10993-9.

Исследования деградации методами in vitro конкретных материалов - полимеров, керамики и металлов - установлены в ISO 10993-13, ISO 10993-14 и ISO 10993-15, соответственно.

Если мелкодисперсные продукты деградации МИ являются наноматериалами, то проведение исследования планируют с учетом ISO/TR 10993-22.

6.3.2.14 Токсикокинетика

Целью исследований токсикокинетики является оценка абсорбции, распределения, метаболизма и выделения (ADME) химического вещества.

Решение о необходимости проведения токсикокинетических исследований методами in vivo для определения процессов абсорбции, распределения, метаболизма и выделения выщелачиваемых веществ и продуктов деградации МИ, материалов и/или их экстрактов (см. 6.3.2.13 и ISO 10993-16) принимают на основании результатов исследований деградации, полученных методами in vitro.

При принятии решения о необходимости проведения исследования токсикокинетики в рамках оценки биологического действия МИ, следует учитывать информацию о конечном продукте и его химическом составе, включая возможные и ожидаемые продукты деградации и выщелачивания, с учетом назначения изделия (см. 6.3.2.13).

До проведения исследования токсикокинетики рекомендуется исследовать возможные процессы деградации в экспериментах методами in vitro (например, на тканях, гомогенатах или клетках) не только по причинам бережного отношения к животным в соответствии с ISO 10993-2, но и для определения наиболее вероятных, а не возможных продуктов деградации.

Исследования токсикокинетики проводят, если:

a) МИ разработано как рассасывающийся продукт; или

b) МИ является имплантатом долговременного контакта, и деградация или значительная коррозия известны или вероятны, и/или происходит миграция выщелачиваемых веществ из МИ; или

c) вероятно или известно, что из МИ в организм человека при клиническом применении могут выделяться потенциально токсичные или реактивные продукты деградации и выщелачивания в значительных количествах; или

d) вероятно или известно, что из МИ в организм человека при клиническом применении могут выделяться нанообъекты в значительном количестве; или

e) МИ представляет собой комбинированный продукт с лекарственным средством.

Не требуется проводить исследование токсикокинетики, если на основании существенного предыдущего опыта достигнутая или ожидаемая скорость выделения продуктов деградации и выщелачивания из конкретного МИ или материала соответствует безопасному уровню его клинического применения, или, если уже существуют токсикологические или токсикокинетические данные, применимые к продуктам деградации и выщелачивания.

Высвобождение продуктов выщелачивания и деградации из металлов, сплавов и керамики, как правило, незначительно, чтобы обосновать токсикокинетические исследования, за исключением случаев, когда материал предназначен для деградации.

Исследование токсикокинетики продуктов деградации и экстракции/выщелачивания проводят в соответствии с ISO 10993-16.

Рекомендации по исследованию токсикокинетики наноматериалов - в ISO/TR 10993-22.

6.3.2.15 Иммунотоксичность

В приложении A, ISO/TS 10993-20 приведены сведения об исследованиях в области иммунотоксикологии с указанием потенциальной иммунотоксичности МИ. Исследования иммунотоксичности проводят исходя из химических свойств материалов, из которых изготавливают МИ, а также данных об иммунотоксическом действии, или если иммуногенный потенциал любого из химических веществ, входящих в состав МИ, неизвестен. Исследование иммунотоксичности проводят в соответствии с ISO/TS 10993-20.

Рекомендации по исследованию иммунотоксичности наноматериалов - в ISO/TR 10993-22.