引言：生物學評價與測試是與人體接觸或植入的醫療器械注冊中的難點事項之一，今天我們一起來系統看一下有關醫療器械生物學評價與測試方面的內容。
一、體外毒性測試
關于醫療器械測試，這里簡單地分為兩大類：體外測試及體內測試。首先來看體外測試，舉幾個例子：包括細胞毒性，溶血，遺傳毒性等
什么叫做體外毒性測試呢？就是不需要動物做的測試。像細胞毒性，我們用小鼠型纖維細胞；像血液相容性測試、溶血測試，我們用兔子血或人血；遺傳毒性測試，通常我們用細菌和小鼠淋巴瘤細胞。之所以選擇用細胞或體外測試，主要為了減少動物使用，考慮動物福利的原因。國內也越發注重動物保護動物福利，以后可能會立法。新加坡、法國、歐洲都有比較激進的動物保護者采取了針對實驗動物的保護行動。
因此，現在越來越多研發體外測試或替代測試方法。因后者是比較靈敏的篩選性測試。比如細胞毒性測試大致7天能得到結果，對后續研發或進一步測試很有指向性。但體外測試無法完全代表體內環境的情況。人體內環境有內環境穩態，包括免疫系統，酸堿平衡，耐受性容錯性更好，因此，不能完全代替體內環境。因此需要做體內測試，選擇動物模型，更接近人體解剖結構和生化條件。
研發皮膚類，選擇家兔做模型，因其皮膚更接近人體皮膚。研發心血管類產品，傾向于選擇豬，因其心臟結構最接近人體。因此，當我們希望在更深層次研究和探尋器械功能是否合用的情況下，先做動物測試。當然，要考慮動物福利322原則，盡量減少動物使用，考慮動物的倫理問題，人道和科學地對待動物，不能濫用、虐待動物，對實驗進行詳細計劃，盡可能多地獲取實驗指標。避免重復、無益實驗。
二、生物相容性影響因素
進一步介紹生物材料測試。哪些材料和成分與人體相容性相關，即與人體是否相容。以前更多講的是被動相容性，即對人和動物不產生危害。現在有個新的概念，是主動的生物相容性。即不僅不對人體產生危害，而且還能對人體產生有益作用。因此，目前新的醫療器械的研發對材料提出了新的要求，比如還能促進骨組織愈合，誘導骨組織的生長。
在生物材料的生產過程中，以下因素會影響生物相容性：原材料，直接相關；生產加工工藝過程中的添加劑、污染和殘留物，比如著色劑和染色劑；脫膜、溶解原材料再注塑的過程中引起的污染；殘留物主要指滅菌和消毒過程中的殘留物；濾出物指自然條件下和人體長期接觸過程中產品釋放的物質；降解產物，指人體內的植入物長期接觸中產生的降解產物；以及其他終末產品與包裝材料等接觸帶來的組分。產品設計中的物理和化學特性，都會影響生物相容性問題。
三、化學表征測試和生物學評價
生物相容性的評價過程就是考慮化學表征和測試的過程。
材料標準考慮化學測試，是按照ISO10993-18部分，按照與病人接觸的時間和部位進行。同時考慮是否需要進一步的生物學評價。目前國內醫療器械測試和評價，此部分是熱門且重要話題。舉例：心血管支架已出現藥物洗脫支架，可降解支架，是高風險類產品，長期接觸，基本需要做全套的生物相容性測試。國外大致需要100萬人民幣，周期很長，需進行植入性實驗等。國內更多接受化學表征測試和生物學評價。因器械設計已經非常成熟，主要風險來源于材料，考慮安全性便主要考慮其材料的安全性。
國外認為，應用化學方法檢測材料的化學特性來判定安全性。精度達到ppM，或ppp。百萬級甚至更高級別，靈敏度和精度都很高，以此免除進一步的生物學測試，包括動物學測試等。但國內的標準要求仍比較保守。現階段，對國內企業的要求太高，因為找不到能獨立完成全部化學表征測試的企業和毒理學評價專家。因此，目前更多的事依靠動物測試來做生物學評價。
關于和人體直接接觸部位的反應，是化學表征測試無法代替的。植入過后反應需要用植入測試來評價。做生物學評價過程中，并不都需要做動物測試。比如，目前最常見的椎間融合器，選擇的是peak材料，還有骨科的骨釘、骨板等是合金材料，有很長使用歷史，原材料廠家有很全面的實驗數據。生產廠家只是選擇其進行制造，因此不需要進行額外的測試。可以通過尋找測試數據，而不是重新做實驗，來證明其生物安全性。
但若用peak材料拿來做關節、牙組織體等新材料。通過機械切割達不到鑄件要求，需要熔融和重塑，對化學有重大改變，則不能使用之前的化學報告，需要做額外的動物實驗。
四、ISO10993生物學相容性測試
介紹ISO10993-1及整個標準的重要章節中的生物學測試，體外測試，包括細胞毒性測試，致敏測試（-5章節中）和皮膚刺激性測試（-10章節中）。急性全身毒性測試（-11章節中）。
大部分生物學材料都歸于二類中，比較安全。因此主要做此三項測試：細胞毒性，致敏，皮膚刺激性測試。基本所有醫療器械均需做次三項測試。此外，還有急性系統毒性測試，亞急、亞慢性系統毒性測試。還有與人體接觸時間更長者，需做遺傳毒性測試。植入測試，血液相容性測試，包括溶血測試，血栓形成性測試、補體測試、凝血性測試（-4章節中）。以及慢性毒性測試、致癌性測試、生物降解性測試、生殖毒性測試，免疫毒性測試，毒代動力學測試等。
大多數研發企業不會考慮到材料改變，而是設計上的改變，因此較少涉及材料重新做測試項目的情況。現在較熱的三個測試是毒代動力學測試，免疫毒性測試，生物降解性測試。因更多企業在做新的研發嘗試，使用更多動物源性材料和可降解性材料。
如何進行測試，或與醫療器械注冊檢驗測試機構溝通測試需求。首先，需要制備浸提液。制備浸提溶液，將材料浸泡在其中。分為極性（生理鹽水，細胞毒性測試是特例，用培養基），非極性浸提液（植物油，包括酒精，植物油和菜籽油），額外的浸提液（帶血清的培養基、DMSO、水和酒精的混合物）。如何選擇浸提液，根據相似相溶原理，選擇浸提液就是根據產品所含材料的化學特性選擇。讓企業自行篩選的原因是，產品在某些浸提液中發生溶解，改變了產品特性，不符合測試要求。篩選浸提比例是送檢時非常重要的環節。
所有測試方法一致的前提下，浸提比例會影響測試結果。針對產品的浸提比例，可選擇厚度小于0.5mm時，選擇6cm2/ml，大多數選擇0.5mm厚度以上，用3cm2/ml。彈性體孔隙結構比較高時，選擇1.25，不規則體選擇0.2g/ml。吸水性物體密度很低，選擇0.1g/ml。還有溫度和時間的選擇，細胞毒性的測試比較特異，應選擇37度，72小時。還有50度，72小時。70度，24小時。121度，1小時。
由企業根據產品特性和臨床使用要求自行選擇。選擇適宜溫度和時間進行。較少選擇37度，因為美國FDA不認為37度為嚴苛條件。而動物材料，如含有膠原蛋白者，可以選擇37度。
任何與人體接觸的，均需做測試。可以選擇完整器械或部分器械做測試。舉個實際慘痛案例。一款帶藥支架，準備做CE Mark測試，未選擇完整器械。認為藥物是安全的，有相應說明，只選擇不帶藥器械做測試。通過公告機構的評審，在歐洲注冊成功。2年以后拓展后做美國FDA測試，因未拿完整材料，需重新做測試，花費100萬。建議一定選擇上市的完整樣品送檢。同時考慮市場策略，資金較緊張時，國內檢測所的要求和費用比較低。但產品需要進入國際市場，則一定要選一個嚴格的第三方，做一套完整的測試報告，否則費時費錢。另外，在切片的問題上，也有企業慘痛經驗。因在產品制造過程中，管腔橫切暴露未做涂層的部分，也會影響測試結果。
具體測試有細胞毒性測試，快速篩選性測試，選擇用哺乳動物細胞，最常用的是小鼠神經細胞L929，方法有浸提法，直接接觸法，非直接接觸法（瓊脂擴散法、濾膜擴散法）。評價方法包括在顯微鏡下看生長、形態、代謝情況。材料與人體血液有接觸時，做細胞毒性測試。