ISO 10993-18:2020:简化医疗设备材料的化学表征

2026-04-22 10:23:57, ACDLabs Advanced Chemistry Development, Inc. (ACD/Labs)


医疗设备在生产、包装或储存过程中,不可避免会存在可提取物与可浸出物(以下简称E&Ls)。E&Ls分析是保障医疗产品安全的核心环节,它旨在解决两个关键问题:“药品包装或医疗设备可能释放出哪些物质?”以及“这些物质是否会对患者造成危害?”

E&Ls研究需进行严谨设计与风险管理,且必须具备科学依据,研究时需综合考量设备类型、设备应用场景、接触时长等因素。因此,近年来监管机构对E&Ls相关研究的关注度持续提升,这一趋势也在意料之中。

相关法规对医疗设备上市前审批、设备备案、标签标识、不良事件报告、电子签名等全流程均作出规范。尽管针对医疗设备的监管指南数量众多,但内容往往存在模糊性,导致科研人员难以确定自身是否已满足全部监管要求。


什么是ISO 10993指南?

对于预充式注射器、皮肤贴剂、植入物等各类医疗设备而言,适用的指南通常不止一项。大多数产品需要满足多项监管要求,且根据设备的使用方式和使用地区不同,这些要求往往存在重叠。

ISO 10993系列标准是生产商、供应商及实验室的重要参考依据,它聚焦医疗设备生物学评价,适用于与人体直接或间接接触的设备,助力确保所用材料对患者安全无害。

ISO 10993-1将生物学评价纳入更全面的风险管理流程。其最新版本ISO 10993-1:2025与ISO 14971标准的衔接更为紧密,倡导并强化基于设备预期用途,采用系统化方法识别、评估和管控生物学风险。

什么是ISO 10993-18:2020标准指南?

本文重点介绍 ISO 10993-18:2020。该更新版标准替代了2005年版本,其中优化了化学表征流程的流程图,并提供了更清晰、更全面的定义,以加深对分析测试的理解。

ISO 10993-18:2020的核心要点包括:在实际临床使用条件下测定可提取物与可浸出物,并利用该数据评估材料生物相容性。





可提取物与可浸出物 (E&Ls) 的

化学表征


ISO 10993-18:2020是一套用于医疗设备表征的标准。该指南分为多个章节,首先阐述化学表征流程。

化学表征研究的整体设置可概括为三个步骤:提取、检测、鉴定与定量。


1

提取


提取试验旨在评估医疗设备及其材料可能产生的影响。ISO 10993-18:2020标准为选取最适宜的提取条件提供了指导。

提取条件的选择取决于医疗设备的类型及其具体应用场景。虽然有时需要采用较为苛刻的提取条件,但必须把握好精细的平衡:不应选用过于剧烈的条件,以免改变可提取物的组成特征。

提取方式主要包括:

强化提取条件:相较于临床实际使用条件,可促使更多化学成分释放的提取条件。

穷尽提取:采用多步提取,直至单次提取步骤中获得的提取物量低于首次提取量的10%。

模拟使用条件:采用模拟临床实际使用方式进行的提取。

确定提取类型后,还可进一步确定提取溶剂、温度、时间等其他试验条件。



2

检测


ISO 10993-18:2020指南给出了相关建议,以帮助选用最合适的分析技术。针对不同化合物,所需的分析方法也各不相同。下图列出了针对特定类别化合物的推荐分析技术。


其它需要考虑的因素包括:

分析技术的应用方式

  • 筛查法:对提取物中所有潜在化合物进行全面筛查。

  • 靶向法:针对已知目标物进行检测,实现低定量限 (LOQ) 与高准确度。

化合物类别:为覆盖从挥发性到非挥发性等所有类别化合物,通常需要采用多种分析技术联用。

可电离物质:对于电离效率低的化合物,可能需要使用高灵敏度仪器进行检测。

综合考虑以上所有因素,即可选用并应用最合适的分析技术,确保对所有化合物实现充分提取与有效检测。



3

用于E&Ls鉴定和定量的解决方案


对检测结果达到或超过毒理学阈值的化合物,需进行针对性的鉴定与定量分析。

ACD/Labs公司的MS Structure ID Suite等软件,依托分析化学技术,简化、自动化并高效化医疗设备中可提取物与可浸出物的化学表征流程。该软件可帮助科研人员快速识别谱图中的离子、归属碎片离子,并可靠地验证结果。所有检测数据均会采集并存储于统一数据库中,便于查阅与追溯。


下图所示工作流展示了美敦力公司如何运用ACD/MS Structure ID Suite加速可提取物与可浸出物的化学表征。


待分析物完成鉴定后,下一步即为确定含量。科研人员可建立校准曲线并对分析物进行定量计算。下图展示了MS Structure ID Suite中的定量分析工作流程。


MS Structure ID Suite能够助力加快组分鉴定速度、提升鉴定结果的可信度、提高定量分析准确性,从而保障医疗设备的使用安全。


鉴定等级

ISO 10993-18:2020要求在化学表征报告中注明E&Ls的鉴定等级,但想要通过权威对照物质对每一个鉴定结果进行确证是不现实的。为充分完成E&Ls的鉴定与报告,需要建立并采用置信度分级。按置信度由高到低可分为:确证鉴定、高度可信鉴定、初步鉴定、推测鉴定、未鉴定。置信等级越高,用于毒理学评估时的不确定性就越低。

最高置信等级(确证鉴定)仅在满足以下三项标准时方可使用:

  1. 与谱图库中质谱图的匹配度足够高

  2. 在所用仪器上对该化合物的保留时间进行验证

  3. 使用权威对照品测定保留时间与质谱图

当报告的化合物浓度接近其每日允许暴露量时,采用确证鉴定尤为重要。




分析评估阈值的确定与毒理学风险评估


所有上市产品均需开展毒理学风险评估 (TRA),并向监管机构提交相关报告。进行毒理学风险评估时,必须考虑允许限度与分析评估阈值 (AET),相关流程还需符合其他ISO标准要求(尤其是ISO 10993-17)。

ISO 10993-18:2020标准体系中包含详细建议与指南,可辅助确定分析评估阈值。AET基于给药剂量与给药途径计算得出,是判定某一化学物质是否存在毒理学风险的基准。

该阈值需根据设备用途、接触方式及接触时长,为每种化学品单独设定。凡检测浓度达到或超过此阈值的化合物,均需进行鉴定、定量,并提交报告用于毒理学评估。此阈值通过剂量阈值 (DBT)、提取体积以及测试设备数量共同计算得出。

剂量阈值 (DBT) 根据化学品类型,通过以下两种方式确定:

安全关注阈值 (SCT):低于该阈值时,可浸出物的剂量极低,其致癌或非致癌毒性带来的安全风险可忽略不计。

毒理学关注阈值 (TTC):化学物质暴露量低于该水平时,对人体健康风险不显著。


设定并满足分析评估阈值要求,是监管申报流程的重要环节,也是保障医疗设备安全性的必要条件。




医疗设备的安全性评估


医疗设备的评估工作需要化学表征与毒理学评估相结合。化学表征用于对化合物进行痕量检测与定量分析,而毒理学则用于判断这些物质是否会对患者构成风险。

ISO 10993-18:2020将这两部分内容整合统一,为分析测试提供了更清晰的指导,并与其他ISO标准实现了更好的衔接。


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