一文讀懂醫(yī)療器械生物相容性問題

? 新聞資訊 ????|???? ?2021-08-06 07:23:54
生物相容性是指生命體組織對非活性材料產(chǎn)生的一種性能。一般是指材料與宿主之間的相容性,包括組織相容性和血液相容性。生物相容性既不引起生物體組織、血液等的不良反應。

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主題概念
生物相容性概念
 
1、生物相容性是生物醫(yī)用材料與人體之間相互作用產(chǎn)生各種復雜的生物、物理、化學反應的一種概念。
2、生物相容性是生物材料研究中始終貫穿的主題。
按ISO會議的解釋: 生物相容性是指生命體組織對非活性材料產(chǎn)生反應的一種性能。一般是指材料與宿主之間的相容性, 包括組織相容性和血液相容性。
生物相容性的兩大原則1、生物安全性原則—安全、科學、有效
2、生物功能性原則—相容、安全、有效
生物安全性的原則1、生物安全性原則
目的在于消除生物材料對人體器官的破壞性,比如細胞毒性和致癌性
2、生物材料對于宿主是異物
在體內(nèi)必定會產(chǎn)生某種應答或出現(xiàn)排異現(xiàn)象。生物材料如果要成功,至少要使發(fā)生的反應被宿主接受,不產(chǎn)生有害作用。因此要對生物材料進行生物安全性評價,即生物學評價。
生物功能性準則1、是指其在特殊應用中“能夠激發(fā)宿主恰當?shù)貞?amp;rdquo;的能力。
2、隨著對生物材料生物相容性的深入研究,人們發(fā)現(xiàn)不僅要對生物材料的毒副作用要進行評價,還要進一步評價生物材料對生物功能的影響
生物學反應1、血液反應血小板血栓、凝血系統(tǒng)激活、纖溶系統(tǒng)激活、溶血反應、白細胞反應、細胞因子反應、蛋白黏附。
2、免疫反應:補體系統(tǒng)激活、體液免疫反應、細胞免疫反應。
3、組織反應:炎癥反應、細胞黏附、細胞增值、形成囊膜、細胞質(zhì)的轉(zhuǎn)變。
材料反應1、物理性質(zhì)變化:引起生物醫(yī)用材料變化的因素
生理活動中骨骼、關(guān)節(jié)、肌肉的力學性動態(tài)運動;
細胞生物電、磁場和電解、氧化作用;
新陳代謝過程中生物化學和酶催化反應;
細胞黏附吞噬作用;
體液中各種酶、細胞因子、蛋白質(zhì)、氨基酸、多肽、自由基對材料的生物降解作用。
2、化學性質(zhì)變化:引起生物體反應的因素
材料中殘留有毒性的低分子物質(zhì);
材料聚合過程殘留有毒性、刺激性的單體;
材料及制品在滅菌過程中吸附了化學毒劑和高溫引發(fā)的裂解產(chǎn)物;
材料和制品的形狀、大小、表面光滑程度;
材料的酸堿度
生物相容性分類1、血液相容性:材料用于心血管系統(tǒng)與血液直接接觸,主要考察與血液的相互作用;
2、組織相容性:材料與心血管系統(tǒng)外的組織和器官接觸,主要考察與組織的相互作用。
3、血液相容性要求:抗血小板血栓形成;抗凝血性;抗溶血性;抗白細胞減少性;抗補體系統(tǒng)抗進性;抗血漿蛋白吸附性;抗細胞因子吸附性.
4、組織相容性要求:細胞黏附性;無抑制細胞生長性;細胞激活性;抗細胞原生質(zhì)變化性;抗炎癥性;無抗原性;無誘變性;無致癌性;無致畸性。
組織相容性的兩個問題1、生物醫(yī)用材料與炎癥:
①、非感染性炎癥:由于植入物中微量小分子物質(zhì)滲出,刺激組織所引起的炎癥反應;
②、感染性炎癥:生物醫(yī)用材料和醫(yī)用裝置植入人體內(nèi)后,由于植入物滅菌不徹底或植入被污染的無菌材料而引起的并發(fā)癥。
2、生物醫(yī)用材料與腫瘤:誘發(fā)腫瘤的可能因素:
與植入材料的外形有明顯的相關(guān)性;
與植入材料的埋植方法有關(guān);
與植入材料表面的粗糙程度有關(guān);
被致癌物污染的材料或生物老化時能釋放致癌物質(zhì)的材料,在植入動物體內(nèi)能誘發(fā)惡性腫瘤;
與植入材料在體內(nèi)形成的纖維包膜厚度有關(guān);
材料中殘留的有毒性或有刺激性的小分子物質(zhì)使局部組織長期受毒或受刺激,可誘發(fā)惡性腫瘤。
造成細菌性感染的原因?植入手術(shù)過程中對皮膚或組織造成損傷,給微生物提供侵入體內(nèi)組織的機會;
植入生產(chǎn)過程中已被細菌污染的材料和制品或無菌材料已被污染;
植入材料能抑制體內(nèi)的抗炎防御系統(tǒng)的反應性,增加了局部組織易感染性;
植入材料能抑制和吸附補體C3a、C5a,增加了多核白細胞在植入局部組織中的數(shù)量,使抑制局部炎癥反應的能力減弱。
血液相容性的兩個問題:1生物醫(yī)用材料與血小板;
2、生物醫(yī)用材料與補體系統(tǒng)。
生物醫(yī)用材料與血小板生物醫(yī)用材料對血小板的黏附。激活引起的一系列凝血核纖溶系統(tǒng)的反應,形成血小板血栓,其中血小板纖維連接蛋白參與血小板膠原的黏附,增強了血小板的伸展作用,加速血栓的形成;血小板因子V能促進凝血酶的局部生成,加速凝血過程。
生物醫(yī)用材料與補休系統(tǒng)1、補體是血液中的一群蛋白質(zhì),在機體抵御感染中起重要作用。
2、補體活化:補體各成分按一定順序呈鏈鎖的酶促反應。
3、補體系統(tǒng)激活的兩條途徑:經(jīng)典激活途徑;旁路激活途徑(替代途徑)。
ISO生物學評價標準特點
 
1、明確了醫(yī)療裝置的分類,將接觸部位分為表面接觸、體外與體內(nèi)接觸、體內(nèi)植入三大類;
2、在接觸時間上將小于24h的接觸列為一時接觸,短、中期接觸時間大于24h至30天,30天以上為長期接觸;
3、將生物學評價試驗分為基本評價試驗和補充評價試驗兩大類;
將亞慢性、亞急性毒性試驗列入基本評價試驗項目中,取消了熱原試驗項目;
在補充評價試驗中增加了生殖與發(fā)育毒性和生物降解試驗兩個項目。
中國生物學評價標準與國際標準的不同1、將熱原試驗列為基本評價的生物學評價試驗;
2、將溶血試驗列為一項生物學評價試驗;
3、將亞急性(亞慢性)毒性試驗列入補充評價部分。
生物學評價試驗特點
 
1、大部分體內(nèi)、外生物學試驗檢測樣品用材料浸提液,用121攝氏度生理鹽水60min浸提進行試驗;
2、直接用材料和醫(yī)療器械植入體內(nèi),與組織、血液或體表組織、血液接觸進行試驗;
3、大部分的體內(nèi)試驗是通過外科無菌手術(shù)操作方式進行的;
4、進行體外細胞培養(yǎng),觀察樣品的細胞毒性,測定浸提液或材料對細胞溶解(細胞死亡)、抑制生長的毒性作用;
5、致癌試驗是用不同形狀、大小、表面狀態(tài)的材料植入體內(nèi)某一部位,觀察動物整個壽命期材料和醫(yī)療器械對體內(nèi)潛在的致癌作用;
6、血液相容性試驗是通過材料和醫(yī)療器械直接接觸血液,首先觀察對血小板激活、血栓形成的凝血作用,其次觀察血漿蛋白、血液由形成分和補體系統(tǒng)、細胞因子的作用;
7、植入試驗是將生物材料和醫(yī)療器械埋入動物體內(nèi)某些部位,斷腸埋入不同時間材料對局部的組織病理學的改變;
8、降解試驗是采用各種體內(nèi)外方法,測定材料和醫(yī)療器械的降解程度、力學強度的變化,了解降解產(chǎn)物在體內(nèi)的吸收、分布、代謝過程,評價材料對機體的有害作用。

 
生物相容性評估發(fā)展趨勢形態(tài)數(shù)量方法:光學顯微鏡、電子掃描顯微鏡、相差顯微鏡
功能方法:
1、四甲基偶氮唑鹽微量酶反應色法(MTT  法)
2、熒光染色法
3、流式細胞光度術(shù)(Flow cytometry, FCM)
4、放射性同位素攝入法

 






 

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