Tuotteistaminen

Medical device - Biological (safety) evaluation

Lataa

Tuotteistaminen

5.1. Materiaalinäytteen uuttamisen periaatteista

Materiaalin uuttamisen tarkoituksena on selvittää materiaalista mahdollisesti vapautuvien aineiden biologinen reaktiivisuus ja siihen liittyvät riskit tai uuttamista käytetään kuvaamaan materiaalia silloin kun koko materiaalin käyttö erityisissä testeissä ei ole käytännöllistä tai muuten sopivaa. Uuttamiseen käytettävän liuoksen ja uutto-olosuhteiden tulee vastata lopputuotteen in vivo -olosuhteita, ja olla myös testimetodille hyvin soveltuvia. Simuloidulla uutolla selvitetään terveysriskin mahdollisuutta in vivo -olosuhteita simuloiden. Simuloidun uuton lisäksi materiaalille voi harkinnan mukaan tehdä lisätietoa antavia uuttoja, kuten nopeutetun uuton, jossa esim. uuttolämpötilan nostolla, ravistelulla tai uuttoliuoksen vaihdolla nopeutetaan uuttumiseen kuluvaa aikaa. Materiaalin kemiallinen luonne ei kuitenkaan saa muuttua tässä tapauksessa. Liioitellussa uutossa materiaalista saadaan uuttumaan suurempia määriä aineita, kuin mitä simuloidussa uutossa tapahtuu. Näin voidaan identifioida uuttuva, riskiä aiheuttava aine. Tässä uuttosysteemissä materiaalin kemiallinen luonne voi muuttua. Tyhjentävässä uutossa materiaalin uuttoa jatketaan, kunnes uuttuvan aineksen määrä on alle 10 % siitä mitä uuton alussa saatiin uuttumistulokseksi. Näin voidaan mitata aineiden maksimimäärää, joka implantista elimistöön vapautuisi.

Uuttolämpötilan valintaan vaikuttaa uuttettavan materiaalin fysikaalis-kemialliset ominaisuudet (Esim. polymeerien uuttolämpötila tulee olla glass-transition -lämpötilan alapuolella.) Yleinen ohjeistus eri materiaaleille on seuraava:

Materiaalit, joiden sulamis- tai pehmenemislämpötila on alle +121 (+-2)° C, uutetaan

standardilämpötilassa, joka on alle sulamispisteen.

Hydrolysiotuvat materiaalit uutetaan lämpötilassa, joka minimoi hydrolysoitumisen määrän (esim. polyamidit +50 (+-2)° C).

Materiaalit, jotka höyrysteriloidaan, ja sisältävät nestettä säilytyksen aikana, uutetaan +121 (+-2) ° C (esim. esitäytetyt dialyyserit).

Materiaalit, joita on tarkoitettu käytettäviksi vain ruumiinlämpötilassa, uutetaan lämpötilassa, jossa saadaan esiin maksimimäärä uuttuvia, ulos vuotavia aineita ilman materiaalin hajoamista (esim. fiksoidut kudokset uutetaan +37 (+-1) ° C , keraamit +121 (+-2)° C .)

Proteiineja sisältävien materiaalien uutossa on varottava uutto-olosuhteita, jotka aiheuttavat proteiinien denaturaatiota.

 

Materiaalin pinta-alan suhde uuttonesteen tilavuuteen pitää olla riittävä

Jotta saataisiin maksimimäärä uuttuvia aineita vapautumaan annosmääränä, joka on

fysiologisesti järkevä biologisessa testisysteemissä TAI joka on riittävä kemiallisen

analyysin metodia varten.

Jotta testitilanne demonstroisi implantin ihmiselle aiheutuvaa riskiä in vivo -olosuhteissa.

jotta materiaali on riittävästi uuttonesteen peittämä.

Yleensä käytetään standardoituja materiaali/nestevolyymi -suhteita, mutta jotkut testisysteemit vaativat konsentraation lisäystä herkkyysrajansa takia. Uutto tulee suorittaa puhtaissa, suljetuissa, kemiallisesti inerteissä putkissa tai astioissa, joissa on mahdollisimman vähän kuollutta tilaa. Materiaalina voi olla esim. borosilikaattilasiputki, jonka korkki myöskin on inerttiä ainetta, tai muu materiaalin ja testisysteemin kannalta inertti materiaali. Uuttolämpötilaksi ja -ajaksi valitaan joku seuraavista:

37° C/ 72 h, 50° C/72 h, 70° C/24 h, 121° C/1 h.

Uuttumiseen vaikuttaa lämpötila, uuttoaika, testipinta-alan suhde nestevolyymiin, uuttoliuottimen tyyppi, ja materiaalin tasapainofaasi. Jos käytetään nopeutettua tai liioiteltua uuttoa, lämpötilan nostamisen vaikutusta uuttumiseen tulee erikseen miettiä. Lämpötilan nosto voi a) lisätä polymeerin sisäistä ristisilloittumisen tasoa, ja aiheuttaa polymerisaation etenemistä, jolloin jäännösmonomeerien sisältö pienenee, b) aihuttaa materiaalin hajoamista, jota in vivo -olosuhteissa ei tapahtuisi. Hajoaville ja resorboituville materiaaleille käytetään liioitellun uuton olosuhteita ja aikaa. Täydellinen dissoluutio saattaa olla aiheellista suorittaa. Huokoisille materiaaleille käytetään erilaisia pinta-ala/nestevolyymi -suhteita sen mukaan, että saadaan paras in vivo -olosuhteiden simulointitulos, ja voidaan myös olettaa riskipotentiaalin selviävän. Polymeereille 10 x 50 mm tai 5 x 25 mm on sopiva testikappaleen mitta.

Standardoidut mitat testikappaleille ovat seuraavat:

Jos materiaalin paksuus on

alle 0,5 mm, niin kappaleen pinta-ala (tai massa)/ liuostilavuudella = 6 cm2/ml (filmit, ja kankaat)

0,5-1 mm, niin ''/'' = 3 cm2/ml (levymäiset, pienet vääntyneet kappaleet)

yli 1 mm, niin ''/'' = 3cm2/ml (suuremmat vääntyneet kappaleet)

yli 1 mm, niin ''/'' = 1,25 cm2/ml (elostomeeriset sideaineet)

 

epämääräisen muotoiset kiinteät kappaleet:    0,2 g/ml (jauheet, pelletit, vaahdot)

"       ''      huokoiset      '' :                  0,1 g/ml (membraanit) (pieni tiheys)

 

Uutosolosuhteet eivät saa muuttaa materiaalin faasitasapainoa (amorfinen vai kiteinen aine).

Elastomeerit, pinnoitetut materiaalit, komposiitit, laminaatit jne. tulisi testata pilkkomattomina, koska on mahdollista, että intakti ja leikelty pinta uuttuvat eri tavoin. Uutossa tulee käyttää sekä polaarista, että poolitonta liuotinta:


polaarisia liuottimia:

vesi, fysiologinen suolaliuos, soluviljelyneste ilman seerumia.

poolittomia liuottimia:

kasviöljy, kuten puuvillasiemen- tai seesamiöljy, jonka laatu on Pharmacopeian mukaista.

muita uuttoliuoksia:

etanoli/vesi, etanoli/saliini, polyethyleneglycol 400 laimennettuna fysiologiseen osmoottiseen paineeseen, dimethyl-sulfoxide, ja soluviljelyneste seerumilla lisättynä.


Muitakin liuottimia voi käyttää, kunhan niiden vaikutukset materiaaliin ja biologiseen systeemiin tunnetaan.

Uutto suoritetaan ravistelijassa tai nestettä kierrättävässä systeemissä. Jos uutto tehdään staattisissa olosuhteissa, menetelmä pitää perustella, spesifioida ja raportoida.

Uute pitää jatkokäsitellä välittömästi uuton päätyttyä, jotta koostumuksessa ei ehdi tapahtua muutoksia.

Jos uutetta on säilytetty yli 24 tuntia, tulee sen stabiilius ja homogeenisuus ko. säilytysolosuhteissa verifioida.

Uutteen pH:ta ei saa muuttaa, ellei ole painavaa syytä siihen. Uutetta ei saisi rutiinisti suodattaa, sentrifugoida tai muutoin poistaa liuenneita partikkeleita, jos ei näin välttämättä tarvitse tehdä. Jos tehdään, siihen on osoitettava syy. Liioiteltua uuttoa olisi hyvä käyttää riskinselvityksessä, jotta vuotavien kemikaalien määrää saisi lisättyä.Uuttoliuos ja -olosuhteet valitaan materiaalin fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien perusteella, ja sen mukaan oletetaanko pienimolekyylipainoisten aineiden vapautuvan materiaalista.

Jos materiaalin ei oleteta liukenevan ja resorboituvan in vivo -olosuhteissa, uuttoliotin ei saa liuottaa ja muuttaa polymeerin koostumusta. Vain kevyttä pehmenemistä saa esiintyä uuttolioksessa (alle 10 % saa liueta).Liuotin poistetaan ennen bioassay-määrityksiä jotta liuotinjäänteet eivät aiheuta proteiinien denaturaatiota tai ihoärsytystä bioassayn aikana.

Jos testimateriaali on liuosmuodossa, sitä ei uuteta, vaan käytetään sellaisenaan testeissä.

Jos implantti on in vivo -olosuhteissa nestekierron kohteena, uutto voidaan tehdä materiaalin läpi kiertävällä liuottimella. Tällöin myös lämpötilaa nostetaan, aikaa pidennetään tai virtausnopeutta lisätään (liioiteltu uutto). Valittu menetelmä raportoidaan.

Jos liioitellulla uutolla saadaan materiaalista vapautuvista aineista hyväksyttävä toksisuusprofiili, ei simuloitua uuttoa enää tarvitse suorittaa.

In situ -polymeroituvilla materiaaleilla näytekappaleiden tulee vastata tarkalleen kliiniseen käyttöön tarkoitettuja materiaaleja, jotta saataisiin tietoa polymeerin reagoivien komponenttien kovettumisprosessissa syntyvistä mahdollisista toksisuusvaikutuksista. Uutteita valmistetaan kovettumisprosessin eri vaiheissa. Mittausajankohtien valinta kovettumisprosessin eri vaiheissa tulee perustua polymeerin kovettumiskinetiikkaan komponettien sekoittamisesta lähtien. Uuttaminen täytyy tehdä myös annetun tai oletetun kovettumisajankohdan päätyttyä. In situ -kovetteisen materiaalin uuttamisen ensimmäinen ajankohta on se, jona materiaali kliinisessä tilanteessa asetettaisiin kudoskontaktiin.

Näytekappaleen koko tai paino modifioidaan kliinisestä käyttötilanteesta testiprotokollaan sopivaksi.