20133MEDTEC-新型生物医用材料的安全性评价和医疗器械质量控制

组织工程皮肤
组织工程软骨
2、组织工程医疗产品的安全评价 在国家863项目的支持下，中检院承 担了干细胞和组织工程医疗产品的质量 控制和标准的研究，主要是从三个方面 控制组织工程医疗产品的质量： （1）细胞 （2）材料和支架 （3）组织工程终产品
（1）种子细胞: 产品使用的活细胞的来源、 特性、纯度、年龄、活性和功能性；细 胞分离和培养的条件。细胞贮存条件及 稳定性；作为供者筛选的诊断结果和其 他检测的接受标准；制造过程中的细胞 表型和功能的稳定性；潜在病毒表达如 HIV－I/II，HBV、HCV、HTLV－I/II、 CMV、EBV的检测等
• 生物降解复合材料：由于单纯的合成和 天然材料都具有一定的缺陷或不足，因 此将两种或两种以上的材料制备成复合 材料，使其具有更优良的性能以满足临 床需求，并降低潜在的使用风险。
• 可降解生物医用材料的评价： • 由于可降解生物医用材料和惰性材料相 比，在体内能降解成小分子物质，因此 在生物安全性评价方面也和传统的惰性 材料不同，特别是在材料的降解速度、 降解产物在体内吸收、分布、代谢方面 进行评价。
新型生物医用材料的 安全性评价和医疗器械质量控制
王春仁 M.D. 生物材料与组织工程室,
Baidu Nhomakorabea
中国食品药品检定研究院
内容提要
一、生物材料产业介绍 二、新型生物材料器械的研究 三、可降解生物材料及其评价 四、组织工程产品及其安全性评价
一、产业现状
我国药品和医疗器械消费比例为10:7，发达 国家1:1。 医疗器械是低能耗、低污染、高利润和高附 加值产品。 世界医疗器械年增长在5-8%。 中国13-15%。
• 生物降解陶瓷材料： 生物降解陶瓷为β- 磷酸三钙(简称βTCP)，β-TCP 的生物相容性好，植入机 体后与骨直接融合，用于骨缺损的修复。
• 可降解聚合物生物材料包括： （1）天然生物材料、 （2）半合成生物材料、 （3）合成生物材料。
• 天然生物材料有胶原蛋白、纤维素、透 明质酸钠、海藻酸钠、壳聚糖等，这类 材料优点是生物相容性以及细胞亲和性 都很好, 且其降解产物多为天然物质, 可 被人体完全吸收，缺点是强度差。
3 纳米材料和器械 纳米生物材料: 是指以医疗为目的，和生物系 统相作用，用于诊断、治疗、修复或替换机体 中的组织、器官或增进其功能的纳米材料。 纳米材料的尺寸: 0.1nm-100nm。 纳米金属材料：纳米银, 纳米银敷料、凝胶。 纳米高分子材料：纳米乳胶。 纳米陶瓷材料：纳米羟基磷灰石。 纳米复合材料：纳米银导尿管。
四、我国干细胞和组织工程医疗产品的研 发现状 1). 我国组织工程研究的立项研究 (1).1999年国家科技部正式将组织工程项目 列入“973”国家重点基础研究计划； (2).2002年国家科技部又成立了“863”组织 工程项目，为组织工程的基础研究和产 业化发展奠定了良好的基础。
2). 组织工程在我国的主要研究机构 (1) 上海组织工程研究中心。 (2) 北京：组织工程研究主要在清化大学, 军事科院基础医学研究所,中科院化学所。 (3) 成都：华西医科大学组织工程研究中心。 (4) 西安：第四军医大学组织工程研究中心。 (5) 其他科研院校也有组织工程研究中心。
2）材料和支架: 支架物理和化学要求，生 物相容性按照ISO10993医疗器械生物学 评价标准进行评价。 （3）组织工程产品: 终产品中细胞的存活 率、功能、稳定性、组织结构，无菌要 求、以及临床前的动物试验研究。
• 目前我国有关于组织工程医疗产品管理 的法规性文件正在制定中。在国家863项 目的支持下，中检院组织我国组织工程 方面的专家、管理人员和科研工作者起 草了11项组织工程产品的相关标准，其 中5个标准已经报国家食品药品监督管理 局审批不久可以发布，另外5项标准已经 通过专家讨论，其他的10个标准正在研 究和起草过程中。
• 壳聚糖：壳聚糖是由自然界广泛存在的 几丁质经过脱乙酰作用得到的，化学名 称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。 • 通途：促进凝血和伤口愈合；作为药物 的缓释基质；组织工程和人工器官。 •
• 聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸(PGA) 和它们 的共聚物PLGA。合成材料可根据需要制 备不同降解速度的材料，具有良好的力 学强度，但生物相容性略差。 • 这类材料用于缝合线、骨固定器械、血 管支架等。
4 含药组合器械 （1）含药血管支架 （2）含抗生素骨水泥 （3）肝素涂层血管导管 （4）磺胺嘧啶敷料、纳米银敷料
4 再生医学生物材料 牙组织再生材料：Bio-Gide, Bio-Oss 骨诱导再生材料: 含BMP骨诱导材料 组织诱导再生膜：胶原膜、PLA膜 神经再生导管：壳聚糖、胶原材料
5 原位凝胶产品 即在位凝胶，是一类以溶液状态给药后，能在 用药部位立即发生相转变，由液态转化形成非 化学交联半固体凝胶的制剂。 原位凝胶分为温度敏感型、pH 敏感型以及离 子敏感型等。 原位凝胶可应用于皮肤、眼部、鼻腔、口腔、 阴道、直肠等多种途径给药。在美容、组织填 充、组织工程等方面的应用。
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1、介入器械 • （3）射频消融导管 • （4）药物球囊导管 • （5）血管栓塞微球 • （6）左心耳封堵器
2 新型无增塑剂材料
（1）新型无毒增塑剂 增塑剂DEHP 代用品的研究, 如苯甲酸酯类、环氧酯 类、柠檬酸酯类、己二酸酯类等。 （2）热塑性弹性体 如乙烯醋酸乙烯酯共聚物（ethylvinyl acetate， EVA）、聚烯烃（PE、PP）、聚氨酯、硅树脂、TPU 以及这些材料的共混物和多层复合材料。 （3）新型加工工艺 复合材料加工技术，多层挤压技术。
• 透明质酸钠：天然多糖，分子量为 500000～730000道尔顿，其溶液具有高 黏弹性。 • 用途：眼科手术辅助用药，组织填充材 料，关节用药，组织工程支架等。
• 海藻酸钠：海藻酸(Alginate）是存在于褐 藻中的天然高分子多糖，类似于细胞外 基质中的糖胺聚糖。 海藻胶还可制作各种剂型的止血剂， 包括止血海绵、止血纱布，止血薄膜， 烫伤纱布等。
3）组织工程在我国的主要研究领域 （1）组织工程皮肤 （2）组织工程软骨 （3）组织工程骨 （4）组织工程角膜 （5）组织工程肌腱 （6）组织工程血管 （7）微囊化细胞 （8）其他组织工程产品研究
4）组织工程产品的研究和市场准入情况 （1）目前西安第四军医大学组织工程研 究中心研究的组织工程皮肤, 已经获得国 家食品药品监督管理总局产品注册证。 其他单位尚处于研发阶段，距临床研究 和申报产品注册还有一些工作要做。
6 其他组合器械 1 无针头注射器 2 胰岛素泵 3 体外心脏辅助装置 4 神经刺激电极
三、可降解生物医用材料
• 生物医用材料是指用于人体组织和器官 的诊断、修复或增进其功能的一类高技 术材料，即用于取代、修复活组织的天 然或合成材料。 • 生物材料经历了从第一、二代到第三代 的发展过程，第三代生物材料具有生物 活性和降解两种性能, 在植入体内后可促 进机体的再生能力, 从而达到治疗目的。
二、新型生物材料器械的研究方向
1、介入器械 （1）介入血管内降解支架 镁合金支架， 聚乳酸支架， 铁降解支架。
1、介入器械 • （2）介入心脏瓣膜
几种常见的介入式生物瓣膜
a b 介入式生物瓣植入术中的释放过程 a 输送导管将介入式生物瓣输送到病变瓣膜位置 b 从输送导管上开始释放介入式生物瓣 c 释放后，撤出输送导管
• 胶原蛋白: 常见类型为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、 Ⅴ型和Ⅺ型，胶原蛋白具有良好的生物 相容性、可生物降解性以及生物活性。 • 通途：胶原海绵、胶原膜、人工皮肤、 胶原蛋白凝胶、胶原蛋白敷料、固定化 酶载体和胶囊等。
• 纤维素（cellulose）：是由葡萄糖组成的 大分子多糖。 产品：氧化再生纤维素和止血纱布。
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具有生物降解的功能性生物材料： 可降解的金属材料， 陶瓷材料， 高分子材料， 复合材料的特性、应用和安全评价方面 的问题。
• 生物降解金属材料： • 可降解镁合金为代表的具有生物可降 解吸收特性的新一代医用金属材料研究 较多，这类新型医用金属材料利用镁合 金在人体环境中易发生腐蚀降解的特性， 希望替代传统医学中的不锈钢接骨板、 骨钉等骨固定材料，以及用于可降解的 血管支架。
2012年我国医疗器械销售1565亿元
产业现状
• • • • 全国医疗器械企业13141家 17%三类医疗器械 57%为二类医疗器械 26%为一类医疗器械
产业现状
• 生物材料类医疗器械约占40%。 • 光机电类医疗器械占45%。 • 体外诊断试剂15%。
产业现状
医疗器械 2000年： 1726亿美元， 2003年： 2193亿美元， 2005年： 3000亿美元， 2008年： 3250亿美元， 2009年： 3553亿美元， 2012年： 4494亿美元， 2015-2020 年预计年增长12% 生物材料 200亿美元 560亿美元 967亿美元 1301亿美元 1464亿美元 1850亿美元
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