Имплантационное тестирование: научное доказательство совместимости тканей медицинских устройств

Оценка биосовместимости медицинских изделий охватывает не только контакт устройства с кровью или кожей, но и его длительное взаимодействие с тканями организма. В частности, инвазивные продукты, такие как имплантаты, хирургические инструменты, костные трансплантаты, шовные материалы, стенты и ортопедические устройства, могут вызывать локальные реакции в тканях, где они размещены. Эти реакции могут проявляться как воспаление, фиброз, некроз, образование гранулемы, дегенерация или интеграция тканей.
Испытание на имплантацию Это позволяет проводить научную оценку местных эффектов. Наша лаборатория проводит испытания имплантации в соответствии с ISO 10993-6 стандарт, в соответствии с принципами GLP и с командой опытных ветеринарных патологов.

Научная основа и значение имплантационного теста

Тест на имплантацию включает хирургическое размещение медицинского устройства или биоматериала в живую ткань с последующим гистопатологическим исследованием в определенные моменты времени. Основная цель этого теста заключается в оценке совместимости устройства с тканью (биосовместимость), потенциальных токсических эффектов и интеграции тканей. Тест на имплантацию принципиально отличается от других тестов на биосовместимость (цитотоксичность, сенсибилизация, раздражение), поскольку он непосредственно наблюдает фактическое поведение устройства и реакцию тканей в организме.

Важность теста на имплантацию обусловлена сценарием клинического использования медицинских устройств. Имплантат может оставаться в организме в течение месяцев или лет и находится в постоянном взаимодействии с окружающими тканями в течение этого времени. Поверхностные свойства устройства, химический состав, продукты деградации и механические свойства непосредственно влияют на реакцию ткани. Хороший имплантат должен быть биосовместимым, не должен вызывать хроническое воспаление, не должен выделять токсичные вещества и должен быть способен поддерживать свою функцию в течение длительного времени. Тест на имплантацию гарантирует, что эти критерии научно подтверждены.

Результаты теста на имплантацию непосредственно используются в процессе утверждения регулятора устройства, при подготовке досье биосовместимости и при оценке безопасности перед клиническим использованием. Для постоянных имплантатов этот тест является одним из наиболее важных доказательств безопасности пациента. Кроме того, для биоразлагаемых устройств тест на имплантацию необходим для оценки влияния продуктов деградации на ткани и кинетику деградации.

Сфера применения и типы испытаний стандарта ISO 10993-6

ISO 10993-6 Это международно признанный фундаментальный стандарт для оценки местного воздействия медицинских устройств после имплантации.
Этот стандарт требует, чтобы тестируемый материал или устройство были хирургически имплантированы непосредственно в целевую ткань соответствующей модели животного таким образом, чтобы наилучшим образом отражать сценарий клинического использования устройства, с последующим гистопатологическим исследованием в определенные моменты времени. Оценка включает в себя качественную и полуколичественную характеристику реакции ткани на месте имплантации.

В соответствии с ISO 10993-6 применяются различные методы испытаний в зависимости от предполагаемого клинического использования устройства и места имплантации. Подкожная (под кожей) имплантация Используется для поверхностных устройств, катетеров, раневых повязок и шовных материалов; тестовый материал помещается в подкожную соединительную ткань спины. Внутримышечная (intramuscular) имплантация используется для устройств и систем доставки лекарств, имплантированных в мышцы; используется паравертебральная область или мышца бедра. Внутрикостная имплантация используется для ортопедических имплантатов, костных винтов, пластин, зубных имплантатов и костных трансплантатов; предпочтительны костные ткани, такие как бедренная кость, голени или череп. Внутричерепная/нервная имплантация тканей Используется для нейростимуляторов и нервных направляющих трубок. Внутрибрюшная (intra-abdominal) имплантация Используется для хирургической сетки (заплатки грыжи) и барьеров адгезии. Внутрисосудистая имплантация Используется для стентов, сосудистых трансплантатов и катетеров.

Продолжительность испытаний определяется на основе клинического периода использования устройства. Для краткосрочных контактных устройств рекомендуется 1-4 недели; для долгосрочных контактных устройств 4-12 недель; и для постоянных имплантатов 12-26 недель или дольше. Для биоразлагаемых устройств испытание должно продолжаться до тех пор, пока устройство полностью не разложится (6, 12, 18 месяцев или дольше). Эти длительности определяются на основе научного обоснования с учетом времени пребывания устройства в организме и его профиля деградации.

Гистопатологические критерии оценки

Наиболее важным компонентом теста на имплантацию является систематическая и полуколичественная оценка реакции ткани на месте имплантации. Эта оценка проводится сертифицированными ветеринарными патологами с использованием слепого метода и международно признанной терминологии INHAND. В ходе оценки рассматриваются восемь ключевых параметров.

воспаление оценивается по шкале 0-4 на основе инфильтрации воспалительных клеток (нейтрофилов, лимфоцитов, макрофагов, плазматических клеток); это служит ключевым показателем совместимости тканей устройства. Фиброз / образование фиброзных капсул оценивается путем измерения толщины и плотности капсулы соединительной ткани, окружающей имплантат; чрезмерный фиброз может ухудшить функцию имплантата, но нормальное образование капсул является приемлемым ответом.
некроз—области гибели тканей (коагулятивный, казеозный и фибриноидальный некроз)—Они оцениваются по шкале от 0 до 4, и рассчитывается процент некротической области; это прямой показатель повреждения тканей. образование гранулемы оценивается на основе инородных клеток-гигантов и скоплений эпителиоидных макрофагов; чрезмерное образование гранулем указывает на хроническое воспаление.

Инородная реакция организма относится к реакции, которая образуется вокруг частиц или продуктов деградации материала имплантата; она особенно важна для биоразлагаемых устройств и служит индикатором токсичности частиц. Сосудистость/ангиогенез оценивает образование новых кровеносных сосудов в месте имплантации; это показатель интеграции тканей и процесса заживления. Интеграция тканей измеряет степень интеграции между имплантатом и окружающей тканью; это особенно важно для оценки остеоинтеграции в костных имплантатах. Вырождение/кальцификация оценивает дегенерацию тканей и дистрофическую кальцификацию; это показатель поздних стадий осложнений при длительных имплантатах.

В приведенной ниже таблице приведены основные гистопатологические параметры и подход к оценке баллов, оцененные в соответствии с ISO 10993-6.

Для каких устройств требуется тестирование имплантации?

Стандарт ISO 10993-1 использует риск-ориентированный подход к биологической оценке медицинских изделий. В этих рамках требования к тестированию имплантации определяются на основе типа и продолжительности контакта.

Поверхностные устройства—продукты, которые вступают в контакт с кожей (раненые повязки, электроды, трансдермальные пластыри)—Как правило, не требуется тестирование на имплантацию; достаточно тестов на раздражение и сенсибилизацию кожи. Поверхностные устройства—продукты, которые вступают в контакт с слизистыми оболочками (контактные линзы, стоматологические материалы)—может потребоваться тест на имплантацию; следует оценить реакции слизистой оболочки, особенно в случаях длительного контакта. Внешне подключенные устройства—продукты, которые вступают в контакт с тканью или кровью (внутривенные катетеры, диализные устройства, дренажные трубки)—требуется тестирование имплантации; оцениваются местные реакции после подкожного или внутримышечного размещения.

Имплантируемые устройства - тестирование имплантации является обязательным для продуктов, которые вступают в контакт с костью или тканью (ортопедические имплантаты, винты, пластины, зубные имплантаты); оценивается остеоинтеграция, образование фиброзных капсул, хроническое воспаление и биодеградация. Имплантируемые устройства—продукты, контактирующие с кровью (стенты, сосудистые трансплантаты, клапаны сердца)—требуется тест на имплантацию; оцениваются эндотелиализация, тромбоз, неоинтимальная гиперплазия и реакция сосудистой ткани.

Имплантационное тестирование является обязательным для биоразлагаемых устройств (поглощаемые швы, биоразлагаемые стенты, тканевые каркасы), и испытание должно продолжаться до тех пор, пока не будет завершена деградация; оцениваются кинетика деградации, реакция частиц, регенерация тканей и наличие любого постоянного повреждения. Имплантационное тестирование также является обязательным для комбинированных устройств (лекарственные стенты, пропитанный антибиотиками костный цемент); оценивается местное взаимодействие между препаратом и устройством, а также тканевый ответ.

Проведение имплантационных тестов в нашей лаборатории

В нашей сертифицированной GLP лаборатории мы проводим тесты на имплантацию в соответствии с ISO 10993-6, уделяя максимальное внимание контролю качества на каждом этапе, от хирургической процедуры до гистопатологической оценки. Хирургические процедуры выполняются в асептических условиях опытными ветеринарными хирургами с использованием соответствующих протоколов анестезии и анальгезии. Послеоперационный мониторинг является стандартной практикой, и благополучие животных поддерживается на самом высоком уровне.

Во время подготовки испытательного материала материалы для испытаний и контроля изготавливаются с одинаковыми размерами, формой и поверхностными свойствами; их статус стерилизации и размеры имплантата документируются. В качестве отрицательного контроля используются справочные материалы, рекомендованные ISO 10993-12 и ISO 10993-6 (например, полиэтилен высокой плотности).—используются HDPE. Это имеет решающее значение для проверки чувствительности тест-системы и отличия реакции, возникающей в результате самой процедуры имплантации, от воздействия тестируемого материала.

При гистопатологической оценке место имплантации и окружающие ткани полностью иссечены; выполняется встраивание парафина или смолы. Специальные методы сечения и методы окрашивания используются для твердой ткани (кости). Оценка проводится сертифицированным ветеринарным патологоанатомом с использованием слепого метода и полуколичественного подсчета баллов в соответствии с терминологией INHAND. Отчет включает в себя макроскопические результаты, гистопатологические оценки, репрезентативные микрофотографии и раздел интерпретации; используется полный формат отчета, соответствующий ISO 10993-6 Приложение А и Приложение В.

Одним из ключевых преимуществ нашей лаборатории является обширный опыт работы с различными моделями животных и местами имплантации. Крысы и кролики используются для небольших имплантатов; овцы, козы или мини-свиньи для ортопедических устройств; и собаки, овцы или свиньи для сосудистых устройств. Выбор моделей животных основан на научном обосновании в соответствии с целевой тканью и размером устройства и документирован в протоколе исследования.

Часто Задаваемые Вопросы

Одним из наиболее распространенных вопросов, которые мы получаем в отношении тестирования имплантации, является то, какие классы устройств требуют этого теста. Согласно EU MDR (2017/745), тестирование имплантации в соответствии с ISO 10993-6 является обязательным для всех имплантируемых устройств и устройств, которые вступают в длительный контакт с тканью или кровью. Длительность контакта и степень инвазивности устройства определяют требования к тестированию.

Нам часто задают вопрос, какую модель животных следует выбрать для теста. Модель животного зависит от целевой ткани и размера устройства. Крысы и кролики предпочтительны для небольших имплантатов; овцы, козы или мини-свиньи для ортопедических устройств; и собаки, овцы или свиньи для сосудистых устройств. Отбор должен быть документирован с научным обоснованием.

ISO 10993-6 рекомендует оценивать устройство в несколько временных точек; для различения краткосрочных острых реакций и долгосрочных хронических эффектов рекомендуется оценка как минимум в двух временных точках (ранняя и поздняя фазы). Для постоянных имплантатов характерна продолжительность 12-26 недель. В ответ на вопрос, почему необходим отрицательный контроль, ответ заключается в том, что отрицательный контроль (например, HDPE) используется для проверки чувствительности тест-системы и для отличия ответа, полученного в результате самой процедуры имплантации, от эффекта тестируемого материала. Неконтролируемые результаты не принимаются регулирующими органами.

Существует также интерес к тому, как долго должен быть период тестирования для биоразлагаемых устройств. Тестирование на биоразлагаемые устройства должно продолжаться до тех пор, пока устройство полностью не разложится или не будет полностью интегрировано в ткань. Этот период может варьироваться от 6 месяцев до 2 лет, в зависимости от профиля деградации устройства. Что касается вопроса о том, какому формату должен следовать отчет о гистопатологии, ответ заключается в том, что отчет должен включать макроскопические результаты, таблицы гистопатологических оценок, репрезентативные микрофотографии, статистический анализ и интерпретацию патологоанатома.

Тест на имплантацию предоставляет научные доказательства совместимости вашего медицинского устройства с тканями организма. Тщательное исследование имплантации, проведенное в соответствии с ISO 10993-6, напрямую влияет на безопасность, производительность и приемлемость вашего устройства. Наша лаборатория предлагает услуги в широком спектре применений—от подкожных применений до ортопедических и сосудистых имплантатов—В соответствии со стандартами GLP и с командой опытных ветеринарных патологов. Свяжитесь с нами, чтобы быть вашим надежным партнером на пути биосовместимости вашего медицинского устройства.