探索医疗器械生物相容性测试的新策略

《GB/T16886 医疗器械生物学评价》系列标准是近年来医疗器械行业中非常关注的法规之一，该标准强调了生物学评价的整体流程：首先在材料表征的基础之上，通过已有数据的评审辅以必要的生物相容性试验，然后进行毒理学风险评定，最后完成全部评价。

生物相容性测试是推动医疗器械从实验室走向临床应用的关键挑战之一，安捷伦细胞分析产品涵盖多模式微孔板检测仪、智能化显微镜、流式细胞仪、SeahorseXF 能量代谢分析仪及 RTCA 实时细胞分析仪器等先进设备平台，为医疗器械的生物相容性评价提供了强有力的技术支持和全新思路。

生物相容性测试及其主要参考标准

《GB/T16886.1-2022 医疗器械生物学评价 第 1 部分：风险管理过程中的评价与试验》中正式给出了生物相容性定义，即某一医疗器械或材料在特定应用中具有适宜宿主反应的能力。这一定义主要强调了两方面的内容：一方面是生物相容性离不开医疗器械或材料的特定使用条件，另一方面，就是适宜的宿主反应能力。

以胶原蛋白类医疗器械为例，近两年出台的《重组胶原蛋白（YY/T 1849-2022）》、《重组人源化胶原蛋白（YY/T 1888-2023）》以及《组织工程医疗器械产品胶原蛋白（YY/T 1805）》等行业标准和多个指导原则中，都明确提到：应按照 GB/T 16886.1 的要求对胶原蛋白原材料和产品进行相应的生物学评价，对于重组胶原蛋白和重组人源化胶原蛋白制品，还重点强调了需进行免疫学研究，试验方法可参照 GB/T 16886.20 及 YY/T 1465（所有部分）进行。

常见的生物相容性分析项目

生物学试验是生物相容性评价的主要内容，GB/T 16886 系列标准中涵盖了从细胞水平到整体水平的多个检测项目（图 1），以胶原蛋白类产品为例，所需要的生物相容性检测项目主要包括细胞毒性试验、致敏试验、遗传毒性和热源检测等。接下来我们选取几项重点的试验项目，和大家分享安捷伦创新细胞分析平台可以带来的新的应用思路。

图 1. 生物相容性分析主要检测项目

01 体外细胞毒性实验

体外细胞毒性试验是生物相容性评价中最基础也是应用最广泛的试验项目。该试验主要原理是利用细胞培养技术来测定由器械、材料和（或）其浸提液引起的细胞溶解（细胞死亡）、细胞生长抑制、克隆形成和细胞方面的其他影响。由于体外细胞毒性试验具有通用性，适合于多种医疗器械产品，GB/T 16886.5-2017 标准中给出了开展该类检测的三类主要的实验方案：浸提液试验、直接接触试验、间接接触试验。

需要注意的是，该标准中并未规定特定的试验方法，而是涉及多种试验方法的选择，研究者需要根据被评价样品的性质、使用部位和使用特性选择这些试验中的一类或几类。由此可以看出，体外细胞毒性试验涉及方法灵活多样 GB/T 16886.5-2017 附录中给出了定量试验方法举例，包括附录 A：中性红（NRU）摄取细胞毒性实验（酶标仪检测）；附录 B：集落形成细胞毒性试验（显微镜检测）等。

安捷伦 Cytation 成像型多功能酶标仪在经典多功能酶标仪的基础上，整合了全自动显微成像系统，其中多功能酶标仪模块能够为 NRU、MTT 及 XTT 实验提供快捷准确数据检测结果，更重要的是它搭载的多功能成像模块，能够为集落形成细胞毒性检测这种需要显微镜下定量检测的试验提供全新的自动化分析方案，大力减少人力的消耗（图 2）。

图 2. Agilent Cytation5 集落形成自动化检测分析方案，可实现一站式集落形成图像采集、图片分析和数据输出，同时还可开展多种基于吸收光，荧光和化学发光的酶标仪检测

GB/T 16886.5-2017 中将细胞毒性测定中所使用的大量方法和终点测定方法主要分为四种评价类型：按形态学方法评定细胞损伤；细胞损伤的测定；细胞生长的测定；细胞代谢特性的测定。并且更为先进的是，标准中提到推荐采用包括替代细胞细及多层组织结构（3D 结构）用于开展体外细胞毒性检测。

根据以上思路，安捷伦细胞分析平台还能够以产品组合的形式提供更为全面的细胞毒性检测方案。其中 Seahorse XF 能量代谢分析平台能够深入评价细胞的代谢特性；xCELLigence RTCA 提供了客观且高灵敏度的无标记细胞毒性动力学分析方法；而 NovoCyte 流式细胞仪能为基于流式细胞术的细胞毒性检测提供高质量数据以及简单易于使用的平台（图 3）。

图 3. 安捷伦细胞分析平台为体外细胞毒性评价提供全面应用方案，其中不同检测项目有对应推荐的一种或几种检测仪器

02 遗传毒性、致癌性和生殖毒性检测

医疗器械的生物相容性评价重点关注人体安全性，尤其重视癌症等严重风险的控制。遗传毒性、致癌性和生殖毒性的评定是风险控制的关键，国家标准 GB/T 16886.3-2019《医疗器械生物学评价第 3 部分：遗传毒性、致癌性和生殖毒性试验》中详细介绍了相应的试验策略、试验要求及试验方法。

以遗传毒性为例，标准中详细介绍了体外和体内两大类试验，包括 OECD 给出的细菌回复突变试验（Ames）、体外哺乳动物染色体畸变试验，以及体外哺乳动物细胞微核试验等。并且，GB/T 16886.3 中还指出，最新 OECD 489 指南草案开发了碱性单细胞凝胶泳（彗星）试验用于检验化学物对咽齿类动物作用的遗传毒性。此外，在 2023 年 6 月的中华人民共和国医药行业标准《医疗器械遗传毒性试验》中还提到了体内哺乳动物肝细胞程序外 DNA 合成试验。

安捷伦的 Lionheart LX 小型智能成像仪能够为需要开展此类遗传毒性试验的研究人员提供一套全新的更为标准化和自动化的成像分析应用方案，该系统支持基于 H&E 染色的组织切片成像，还支持多种荧光标记的细胞或组织学水平的图像自动捕获，并且可以通过 Gen5 软件开展图像定量分析（图 4）。

图 4. 安捷伦 Lionheart LX 成像仪用于彗星实验及微核试验检测

03 免疫原性评价

《YY/T 1888-2023【现行】重组人源化胶原蛋白》标准中指出，对于重组胶原蛋白类产品，基于部分人胶原蛋白氨基酸序列进行编辑组合重组制备的蛋白质产物，特别是作为植入物长期反复使用时，可能引起人体预测不到的免疫原性。需进行免疫学研究，试验方法可参照 GB/T 16886.20 及 YY/T 1465（所有部分）进行，重组人源化胶原蛋白作为医疗器械用原材料，可采用适宜方法，进行免疫学评价。表 1 汇总了 YY/T1465 涉及的主要免疫原性检测项目和相对应的检测方法及检测设备。

表 1. YY/T 1465 涉及的主要免疫原性检测项目及主要原理和方法

基于流式细胞术的分析方法在免疫毒理、皮肤致敏等项目中有广泛应用，例如 T 细胞亚群检测、细胞表面标志物检测等。安捷伦的 NovoCyte 系列流式细胞仪能够为用户提供操作更为简便、数据稳定性更高的流式细胞术应用方案。同时，结合多功能酶标仪产品、智能成像产品，安捷伦能够为需要进行免疫原性评价的研究者提供多角度的产品应用方案（图 5）。

图 5. 安捷伦为胶原蛋白免致敏性及疫原性检测提供解决方案

总结

安捷伦细胞分析产品在医疗器械产品的生物相容性评价中，能够提供更多新的产品应用方法。尤其值得一提的是，当下提倡遵循动物保护与 3R 原则（即减少、优化、替代），这意味着在保证科学性和有效性的前提下，尽量减少动物实验的使用，开发新的体外替代方案，优化实验设计以减轻动物痛苦。安捷伦细胞分析产品涵盖了替代实验评价需要的多种检测平台，这一目标的实现提供了重要支撑。文章内容所限，涉及不同医疗器械产品的其他生物学检测方案，比如热原检测、多种生物学效力评价方法等内容，感兴趣的读者欢迎和我们取得联系。

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