2021年8月26日，為加強(qiáng)醫(yī)療器械產(chǎn)品注冊工作的監(jiān)督和指導(dǎo)，進(jìn)一步提高醫(yī)療器械注冊審查質(zhì)量，國家藥品監(jiān)督管理局組織制定了《應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械安全性和有效性評價指導(dǎo)原則第一部分：體系框架》，詳見正文。

應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械安全性和有效性評價指導(dǎo)原則第一部分：體系框架

一、背景

現(xiàn)有的醫(yī)療器械中應(yīng)用的納米材料包括添加到醫(yī)療器械中的游離態(tài)納米材料，利用納米材料特性增加生物學(xué)活性（如醫(yī)用納米羥基磷灰石/聚酰胺66復(fù)合骨充填材料）或者預(yù)防感染（如納米銀創(chuàng)傷貼）的固化納米材料以及利用納米技術(shù)設(shè)計制備成納米結(jié)構(gòu)的醫(yī)療器械（如口腔種植體材料表面納米化處理）等。此外，即使醫(yī)療器械本身不含有納米材料，其使用/植入過程也有可能導(dǎo)致納米顆粒的產(chǎn)生。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 30544.1），納米材料是指任一外部維度、內(nèi)部或表面結(jié)構(gòu)處于納米尺度的材料，而納米尺度是指1~100 nm之間的尺寸范圍，該尺寸范圍通常，但非專有地表現(xiàn)出不能由較大尺寸外推得到的特性，對于這些特性來說，1-100 nm的上、下限值是近似的。納米材料獨(dú)特的物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)為醫(yī)療器械獲得突破性發(fā)展提供了新的機(jī)遇，同時也蘊(yùn)含潛在的臨床應(yīng)用風(fēng)險。

本指導(dǎo)原則為申請人/監(jiān)管人員提供關(guān)于應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械安全性和有效性評價相關(guān)方面的信息。

本指導(dǎo)原則是對應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械的一般要求，申請人應(yīng)依據(jù)具體產(chǎn)品的特性對注冊申報資料的內(nèi)容進(jìn)行充分說明和細(xì)化。申請人還應(yīng)依據(jù)具體產(chǎn)品的特性確定其中的具體內(nèi)容是否適用，若不適用，需詳細(xì)闡述理由及相應(yīng)的科學(xué)依據(jù)。

本指導(dǎo)原則是對申請人和審評人員的指導(dǎo)性文件，但不包括注冊審批所涉及的行政事項，亦不作為法規(guī)強(qiáng)制執(zhí)行，如果有能滿足相關(guān)法規(guī)要求的其它方法，也可以采用，但是需要提供詳細(xì)的研究資料和驗(yàn)證資料。應(yīng)在遵循相關(guān)法規(guī)的前提下使用本指導(dǎo)原則。

本指導(dǎo)原則是在現(xiàn)行法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系以及當(dāng)前認(rèn)知水平下制定的，隨著法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，本指導(dǎo)原則相關(guān)內(nèi)容也將進(jìn)行適時的調(diào)整。

二、適用范圍

本指導(dǎo)原則適用于與人體直接或間接接觸，由納米材料組成或包含納米材料的醫(yī)療器械的安全性和有效性評價。

不適用于：

- 應(yīng)用納米材料的體外診斷（In Vitro Diagnosis，IVD）產(chǎn)品，但在考慮IVD產(chǎn)品有效性時，可參考相關(guān)內(nèi)容；

- 應(yīng)用納米材料的賦能技術(shù)；

- 應(yīng)用納米材料的藥品；

- 應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械在制造和廢棄過程中造成的職業(yè)和環(huán)境風(fēng)險。

三、一般原則

（一）應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械的分類

目前現(xiàn)有或者正在處于研發(fā)階段的應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械，按照GB/T 16886.1進(jìn)行分類。對于所有類型的醫(yī)療器械，納米材料的潛在暴露均應(yīng)納入考慮。

（二）風(fēng)險評估

納米材料的特性為醫(yī)療器械獲得突破性發(fā)展提供了新機(jī)遇，同時也存在潛在的不確定風(fēng)險，在設(shè)計、臨床前測試、臨床評價和設(shè)計變更等階段，注冊申請人可以根據(jù)GB/T 16886.1、YY/T 0316和《醫(yī)療器械產(chǎn)品受益-風(fēng)險評估注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則》等中規(guī)定的風(fēng)險因素，對應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械進(jìn)行風(fēng)險評估。應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械的風(fēng)險因素主要包括納米材料從器械釋放的可能性、暴露劑量、暴露途徑、接觸部位和暴露時間。

（三）安全性評價

生物學(xué)評價是應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械安全性評價的重要內(nèi)容。GB/T 16886.1規(guī)定了應(yīng)當(dāng)根據(jù)器械類型、接觸途徑和接觸時間來進(jìn)行生物學(xué)風(fēng)險評估的程序框架，該程序框架通常也適用于應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械。GB/T 16886系列標(biāo)準(zhǔn)的后續(xù)部分描述了詳細(xì)的試驗(yàn)方案和評價策略。

當(dāng)前ISO TC 194“醫(yī)療器械生物相容性評價技術(shù)委員會”已頒布了醫(yī)療器械生物學(xué)評價第22部分：納米材料指南，納米材料生物學(xué)評價可參考ISO/TR 10993-22。目前，已發(fā)布并實(shí)施的三項推薦性標(biāo)準(zhǔn)：YY/T 0993、YY/T 1295和YY/T 1532，這些標(biāo)準(zhǔn)為應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械生物學(xué)評價提供了專屬方法。

由于納米材料的比表面積等因素不同，納米材料表現(xiàn)出不同的理化性質(zhì)，因此，生物體暴露于納米材料之后，可能表現(xiàn)出與常規(guī)材料不同的生物學(xué)反應(yīng)。申請人應(yīng)針對醫(yī)療器械的結(jié)構(gòu)特征、預(yù)期用途、與人體的接觸途徑、所含納米材料的種類和形態(tài)等因素，通過設(shè)計一系列試驗(yàn)來確認(rèn)測試系統(tǒng)的適用性，從而建立起適合所申報產(chǎn)品特點(diǎn)的生物學(xué)評價試驗(yàn)方案。應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械的安全性評價流程和路徑見圖1。

圖1 作為應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械風(fēng)險評估組成部分的安全性評價流程圖

（四）有效性評價

應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械有效性評價方法可包括臺架試驗(yàn)、體外測試、計算機(jī)模擬、動物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)。申請人應(yīng)闡明在產(chǎn)品中使用納米材料/納米技術(shù)的必要性，以及與不采用納米材料的已上市同品種醫(yī)療器械明顯優(yōu)勢。如有可能，臨床試驗(yàn)建議采用優(yōu)效性試驗(yàn)。

應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械開展動物實(shí)驗(yàn)評價，可以根據(jù)醫(yī)療器械動物實(shí)驗(yàn)研究技術(shù)審查指導(dǎo)原則第一部分和第二部分的要求進(jìn)行。臨床評價應(yīng)按照《醫(yī)療器械監(jiān)督管理條例》《醫(yī)療器械注冊管理辦法》《醫(yī)療器械臨床試驗(yàn)質(zhì)量管理規(guī)范》和《醫(yī)療器械臨床評價技術(shù)指導(dǎo)原則》等要求進(jìn)行。

由于納米技術(shù)是正在快速發(fā)展的新興領(lǐng)域，應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械在進(jìn)行風(fēng)險評估時，可能無法與已上市的同品種醫(yī)療器械進(jìn)行等同性比較，需要通過適宜的動物模型和臨床試驗(yàn)來評價其有效性。申請人宜提出明確的試驗(yàn)?zāi)康模磾M解決的問題），并根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康挠删哂邢鄳?yīng)專業(yè)知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的人員來制定科學(xué)、合理的研究方案。

（五）安全性和有效性評價體系框架

根據(jù)《醫(yī)療器械安全和性能的基本原則》，醫(yī)療器械應(yīng)是安全的并且能夠?qū)崿F(xiàn)其預(yù)期性能，其設(shè)計和生產(chǎn)應(yīng)確保器械在預(yù)期使用條件下達(dá)到預(yù)期目的，與患者受益相比，其風(fēng)險應(yīng)是可接受的，且不會損害醫(yī)療環(huán)境、患者安全、使用者及他人的安全和健康。

本系列指導(dǎo)原則將在充分吸收最新科研成果的基礎(chǔ)上，分別對應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械理化表征、生物學(xué)評價、動物實(shí)驗(yàn)評價、體外替代測試/計算機(jī)模擬研究及臨床評價進(jìn)行分析，并給出建議。由于醫(yī)療器械種類眾多，其人體接觸/暴露途徑也存在很大差異，具體到某一醫(yī)療器械，并非上述所有評價方法都是必要的。

四、理化表征

（一）一般原則

醫(yī)療器械的材料表征包括化學(xué)、物理、形態(tài)學(xué)和表面等性質(zhì)的表征（GB/T 16886.18和GB/T 16886.19），納米材料表現(xiàn)出獨(dú)特的性質(zhì)取決于它們的大小、結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)等不同于常規(guī)材料。因此，參與組成器械的納米材料的理化性質(zhì)表征是完成生物學(xué)評價的重要一步，可以指導(dǎo)應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械生物學(xué)評價試驗(yàn)方案的制定，也對醫(yī)療器械中新的納米材料進(jìn)行有效篩選給出建設(shè)性意見。

ISO/TR 13014列出了以下毒理學(xué)試驗(yàn)中需要表征的工程化的納米材料的特性：化學(xué)成分、純度、尺寸和尺寸分布、聚集和團(tuán)聚狀態(tài)、形狀、表面積、表面化學(xué)、表面電荷、溶解度和分散度等。

附加屬性的表征可以根據(jù)醫(yī)療器械的設(shè)計、預(yù)期用途和磨損特性來表示。如結(jié)晶、孔隙度、氧化還原電位、（光）催化、自由基的形成潛力和辛醇/水系數(shù)（未必適用于固體材料）等。

除了上述理化表征，表面具有納米結(jié)構(gòu)的醫(yī)療器械可能需要從形態(tài)學(xué)上進(jìn)行表征。對于表面結(jié)構(gòu)的有效表征所需測量的參數(shù)取決于特定的應(yīng)用。如對應(yīng)用納米多孔材料的醫(yī)療器械的表征包含但不限于以下信息：孔隙或空隙的尺寸和結(jié)構(gòu)、密度和分布等。

（二）表征參數(shù)與方法

ISO/TR 13014提供了與納米材料相關(guān)的生物學(xué)評價參數(shù)的詳細(xì)信息和每個參數(shù)進(jìn)行定量和/或定性分析的方法。隨著對納米材料的不斷研究和探索，其表征方法也將不斷改進(jìn)優(yōu)化，故以上內(nèi)容應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。

結(jié)合幾種方法可以同時研究顆粒大小、形狀、結(jié)構(gòu)、組成成分和表面性質(zhì)。單一的表征方法可能無法提供準(zhǔn)確的評價參數(shù)（例如粒徑分布、表面配體和表面電荷等），建議使用微觀和宏觀多種方法用于一個特定理化參數(shù)的表征。但需要注意，可能對特定屬性使用不同方法所獲得的結(jié)果不能直接比較，并且目前幾乎沒有統(tǒng)一方法對納米材料進(jìn)行理化評價以輔助形成可靠的試驗(yàn)方案。申請人宜在醫(yī)療器械中納米材料的類型、形式以及醫(yī)療器械預(yù)期用途的基礎(chǔ)上選擇表征的方法。

由于納米材料的表征往往是科學(xué)和技術(shù)上的挑戰(zhàn)，因此，申請人宜考慮實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量保證體系和最優(yōu)方案。納米材料理化表征手段的選擇、表征結(jié)果和納米材料特性的解釋分析應(yīng)該由經(jīng)過培訓(xùn)且有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員進(jìn)行。在分析過程中，宜謹(jǐn)慎考慮樣品制備以確保所獲得的數(shù)據(jù)來自該器械中有代表性的材料。如有可能，申請人宜在理化表征中采用可獲得的適當(dāng)?shù)膮⒄詹牧?，以便對分析儀器設(shè)備和試驗(yàn)方法進(jìn)行校正和檢驗(yàn)。表征過程的各個環(huán)節(jié)應(yīng)仔細(xì)記錄，以確保結(jié)果的可追溯性和可重復(fù)性。若有必要，所用方法應(yīng)進(jìn)行方法學(xué)驗(yàn)證被證實(shí)能恰當(dāng)用于納米材料的研究。有關(guān)應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械理化性質(zhì)表征的具體內(nèi)容，將在本系列指導(dǎo)原則第二部分：應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械理化表征指導(dǎo)原則中給出。

五、生物學(xué)評價

本指導(dǎo)原則僅給出應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械生物學(xué)評價的概述。有關(guān)具體內(nèi)容，將在本系列指導(dǎo)原則第三部分：應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械生物學(xué)評價指導(dǎo)原則中給出。

相比于常規(guī)材料，納米材料在樣品制備時會有溶解性和分散性的區(qū)別，因此可能需要考慮納米材料在樣品制備時的特殊性；由于納米材料被認(rèn)為可能穿越所有的保護(hù)屏障，包括血腦屏障和胎盤屏障等，因此可能需要考慮納米材料的全身毒性，特別是中樞神經(jīng)毒性和生殖毒性；“納米分子冠”的形成，可能會影響其生物響應(yīng)、動力學(xué)、蓄積和毒性等生理效應(yīng)；有些納米材料具有類佐劑特性，可能會對免疫系統(tǒng)產(chǎn)生影響，需要關(guān)注免疫毒性；血液中納米材料暴露的時間間隔不同可能改變其毒代動力學(xué)特征。因此，應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械生物學(xué)評價內(nèi)容，在兼顧常規(guī)器械評價內(nèi)容的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)考慮與納米材料有關(guān)的其他問題，如樣品制備，吸收、分布、代謝和排泄/清除（ADME）、全身毒性、中樞神經(jīng)毒性和免疫毒性等。

（一）樣品制備

樣品制備是對醫(yī)療器械最終產(chǎn)品及其制造過程中使用的材料進(jìn)行表征和/或生物學(xué)試驗(yàn)時的一個關(guān)鍵的多步驟過程，包括對器械有代表性取樣、浸提液制備，制備的試驗(yàn)材料的貯存和穩(wěn)定性檢測等，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械的最終產(chǎn)品在樣品制備不同階段的理化性質(zhì)。樣品制備具體內(nèi)容詳見GB/T16886.12。

與常規(guī)材料相比較，納米材料樣品制備時應(yīng)該考慮的因素包括表面特性增加了其反應(yīng)性，溶解性和分散性的區(qū)別，聚集物或團(tuán)聚物的形成和微量雜質(zhì)的污染（微量雜質(zhì)可能對納米材料理化特性和毒理學(xué)特性具有潛在的影響）等。另外，納米材料有吸附到容器表面的可能性。由重力引起的擴(kuò)散和重力沉降也會影響納米材料（當(dāng)發(fā)生團(tuán)聚或聚集、或納米材料由致密物質(zhì)組成等）到細(xì)胞的輸送率。納米毒理學(xué)的劑量單位可能不是傳統(tǒng)的質(zhì)量濃度，而是納米顆粒數(shù)量或總表面積。

針對這些問題，有必要針對應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械制定可靠的樣品制備方案。

在樣品制備時，需要仔細(xì)分析來確定一個特殊的納米材料在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)條件下是否完全分散、和/或部分溶解（如一些金屬）還是完全溶解，因?yàn)槲⑷芑虿蝗艿募{米材料可能以顆粒的形式分散存在于實(shí)驗(yàn)體系中。分散可能引起一種不同于從化學(xué)成分預(yù)測的分子、離子或元素毒性的反應(yīng)；而可溶性的納米材料可能出現(xiàn)與相同分子或元素組成的常規(guī)材料相似的反應(yīng)。

納米材料的分散性受納米材料之間和/或與其所處環(huán)境相互作用的影響，分散的納米材料不一定僅以原形存在，也可能以聚集體或團(tuán)聚體的形式存在；納米材料的粉末和氣溶膠形式通過表面電荷或空間效應(yīng)則變得不穩(wěn)定。因此，試驗(yàn)樣品穩(wěn)定性是納米材料生物學(xué)評價中獲得準(zhǔn)確、可靠的試驗(yàn)結(jié)果的關(guān)鍵因素之一。

電解質(zhì)濃度、pH范圍、離子強(qiáng)度或分子成分（如血清蛋白分子等）對浸提液制備有顯著影響。因此，生物學(xué)評價試驗(yàn)中應(yīng)用的分散條件應(yīng)盡可能與生理條件一致。

在應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械的成品或原材料的表征、動物實(shí)驗(yàn)或體外試驗(yàn)時，需要進(jìn)行樣品制備。制備的具體方法可能因接觸途徑和劑量選擇的不同而有差異。在試驗(yàn)樣品制備和接觸方式的記錄或報告內(nèi)容中至少應(yīng)包含以下內(nèi)容：

——試驗(yàn)材料的鑒定、貯存和穩(wěn)定性，包括批與批之間的差異性；

——浸提介質(zhì)的化學(xué)組成；

——合適的劑量單位選擇；

——原料分散劑制備的樣品在給予動物（和/或細(xì)胞、器官、組織）之前的表征。

作為一般原則，樣品制備的細(xì)節(jié)和所選用方法的基本原理應(yīng)當(dāng)詳細(xì)記錄。

（二）醫(yī)療器械中納米材料的釋放

一般來說，納米材料從醫(yī)療器械中釋放的最大潛力與器械本身設(shè)計相關(guān)：

——預(yù)期的納米材料釋放；

——由游離納米材料組成和/或含游離納米材料，例如用于熱療的氧化鐵納米顆粒、用于傷口敷料的納米銀和骨填料中的納米材料等。

某些器械可能涉及多種釋放途徑，宜綜合考慮釋放特征進(jìn)行分析。

1.脫落

當(dāng)納米材料作為醫(yī)療器械涂層時，應(yīng)考慮脫落的風(fēng)險，如作為傷口敷料的納米銀等。

2.降解釋放

含有或者不含納米材料的醫(yī)療器械，通過水解反應(yīng)、催化反應(yīng)或磨損等降解方式，可能會引起納米材料的釋放。當(dāng)納米材料作為涂層或包埋在可降解基質(zhì)中時，可降解材料的生物分解會導(dǎo)致納米材料的釋放，不含納米材料的醫(yī)療器械通過降解可能導(dǎo)致納米顆粒物的產(chǎn)生。

當(dāng)納米材料可能通過器械的降解產(chǎn)生時，可參考GB/T16886.9對醫(yī)療器械潛在降解產(chǎn)物進(jìn)行定性和定量研究。根據(jù)GB/T16886.9附件A關(guān)于包含的對降解研究考慮的需要，如果需要，降解研究應(yīng)考慮：

a）  器械被設(shè)計為可吸收的；或

b） 器械的預(yù)期植入時間超過三十天，或

c）  該材料（多個）系統(tǒng)的相關(guān)信息提示其與機(jī)體接觸的過程中可釋放有毒物質(zhì)。

GB/T16886.13、14和15分別包含了聚合物、陶瓷、金屬以及合金降解的一般性原則。

伴有離子釋放的腐蝕也可能導(dǎo)致納米材料的釋放。對于某些納米材料，已知釋放的離子可以形成新的納米材料。

3.磨損釋放

來自于器械降解、磨損或加工處理過程中，以及在生產(chǎn)過程中未使用納米材料，但醫(yī)療器械（或部件）在臨床使用過程中通過降解、磨損或在原位處理過程中（如醫(yī)療器械原位研磨、拋光等）產(chǎn)生納米材料。許多醫(yī)療器械都可能隨著長時間使用導(dǎo)致磨損和納米結(jié)構(gòu)成分（如顆粒等）釋放至周圍環(huán)境。因此，如果下述條件適用時，應(yīng)合理論述由磨損釋放的納米材料：

a）  該器械是納米材料，或

b） 該器械有納米材料涂層，或

c）  該器械中，其正常使用的情況下，與生物組織產(chǎn)生摩擦或其組件或與骨填充物或復(fù)合物之間產(chǎn)生摩擦，或者可能

d） 生產(chǎn)過程中的殘留物可能包括納米材料。

應(yīng)當(dāng)注意的是，盡管在制造某些醫(yī)療器械時不會使用納米材料，但由于磨損可致該醫(yī)療器械（例如植入物和牙科填充材料）產(chǎn)生納米材料。

4.原位處理釋放

無論醫(yī)療器械是否含有納米材料，該器械進(jìn)行原位處理時，例如在牙科處理時（例如拋光，研磨）也可能產(chǎn)生納米材料。

因此，應(yīng)在類似于預(yù)定用途的生理條件下對可能釋放的納米材料進(jìn)行全面的鑒定和表征。且應(yīng)在生理環(huán)境下，對納米材料的釋放動力學(xué)、數(shù)量、遷移和生物蓄積性進(jìn)行評估。

在情形3和4，即磨損釋放和原位處理釋放的情況下，醫(yī)療器械本身不適用本指導(dǎo)原則。但在考慮此類醫(yī)療器械的不良事件和使用風(fēng)險時，可參考本指導(dǎo)原則適用部分對可能由產(chǎn)生的納米材料進(jìn)行研究分析。

（三）毒代動力學(xué)

1.一般原則

如果從醫(yī)療器械中釋放的納米材料可以被吸收（Absorption）、分布（Distribution）、代謝（Metabolism）和/或排泄（Excretion），即需要進(jìn)行毒代動力學(xué)（ADME）的研究。納米材料的毒代動力學(xué)研究可指導(dǎo)生物學(xué)評價試驗(yàn)設(shè)計及結(jié)果解讀，應(yīng)被視為應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械風(fēng)險評估的一部分。GB/T 16886.16給出了關(guān)于如何開展毒代動力學(xué)研究的框架。對于應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械的毒代動力學(xué)研究，還需要考慮納米材料的理化性質(zhì)、表面特性（如化學(xué)和電荷）、接觸途徑、劑量效應(yīng)、動物模型、研究周期、浸提方法和分析技術(shù)/手段等因素。

在進(jìn)行毒代動力學(xué)研究時，申請人需說明影響該研究設(shè)計、試驗(yàn)結(jié)果和結(jié)果解讀的因素。

2．毒代動力學(xué)的影響因素

a）理化性質(zhì)

納米材料的尺寸和尺寸分布、形狀、表面電荷、聚集和團(tuán)聚、親水性以及表面結(jié)構(gòu)等特性可以影響ADME。然而到目前為止，哪一特性作為最關(guān)鍵的參數(shù)影響ADME仍不明確，因此要在對納米材料進(jìn)行充分表征的基礎(chǔ)上，開展毒代動力學(xué)研究。

b）生物分子吸附

生物環(huán)境中的納米材料在其表面經(jīng)受快速的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等生物分子吸附，形成納米材料-生物分子復(fù)合物（納米生物分子冠）。“納米生物分子冠”改變及賦予納米材料不同于原始狀態(tài)的生物學(xué)特性，影響生物響應(yīng)、動力學(xué)、蓄積和毒性等生理效應(yīng)。采用與生理環(huán)境相似的模擬液將有助于評價生理條件下納米材料表面生物分子吸附特征，并對納米材料的生物轉(zhuǎn)化進(jìn)行評價。

c）接觸途徑

接觸途徑能夠影響納米材料的表面特性和生物分布。吸附在納米材料表面的分子可以進(jìn)一步影響被釋放納米材料的動力學(xué)。因此，由于不同的接觸途徑，納米材料可以被不同的生物分子覆蓋，從而影響其毒代動力學(xué)特征和毒性。

d）劑量效應(yīng)

納米材料的暴露大于機(jī)體清除時，則會導(dǎo)致在體內(nèi)蓄積，甚至導(dǎo)致組織清除率飽和以及毒代動力學(xué)特征的改變。如高劑量和/或重復(fù)接觸的納米材料進(jìn)入血液（例如超出了肝和脾吞噬細(xì)胞的吞噬能力），可能造成納米材料在單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)（ mononuclear phagocyte system，MPS）以及其他組織的長期蓄積，并有可能再次分配進(jìn)入血液。因此，血液中納米材料的暴露可能不足以評價納米材料的毒性特征，還應(yīng)密切關(guān)注不同時間點(diǎn)的組織分布和清除情況。另外，血液中納米材料暴露的時間間隔不同也可能影響其毒代動力學(xué)特征。

因此，應(yīng)關(guān)注不同的接觸劑量及接觸頻率對納米材料的毒代動力學(xué)特征和毒性的影響。

e）物種和性別

由于物種和性別之間存在生理學(xué)和解剖學(xué)的差異，可能會導(dǎo)致納米材料毒代動力學(xué)特征的不同，如雌性比雄性大鼠更容易發(fā)生納米銀及其衍生物的腎臟蓄積。因此，毒代動力學(xué)和全身毒性研究時應(yīng)選擇合適的動物種屬和性別。

f）測量技術(shù)

在測量組織和器官中的納米材料時，由于生物背景比較復(fù)雜，檢測效能和靈敏度可能會進(jìn)一步降低。因此，納米材料或其組成元素的檢測方法需要排除生物背景的干擾。

納米材料既可以用放射性或熒光標(biāo)記方法標(biāo)記，也可通過分析其元素組成來確定。當(dāng)選擇標(biāo)記技術(shù)時，需考慮標(biāo)記物可能從納米材料中釋放和/或標(biāo)記物可能改變納米材料與環(huán)境間的相互作用，從而影響其毒代動力學(xué)特征。

若使用低檢測限的方法不適用于檢測組織和器官中極低水平的納米材料時，可考慮對測試樣品進(jìn)行額外的處理以便于增加該技術(shù)的靈敏性。如果通過增加劑量或重復(fù)給藥來保證在組織/器官中納米材料的可檢測性，則可能使單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)攝取納米材料達(dá)到飽和，從而改變納米材料的ADME。

（四）生物學(xué)評價

1.細(xì)胞毒性

建議基于體外試驗(yàn)和已有數(shù)據(jù)與預(yù)期暴露情況相關(guān)性的評估，參照GB/T 16886.5和YY/T  0993來開展試驗(yàn)。

在評估應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械的細(xì)胞毒性時，應(yīng)考慮納米材料特性、細(xì)胞敏感性、特定受體或反應(yīng)機(jī)制等因素。可根據(jù)預(yù)期使用部位和可能接觸的細(xì)胞類型，選擇相似的非吞噬性細(xì)胞系和/或吞噬性細(xì)胞系進(jìn)行試驗(yàn)。納米材料本身的特性可能干擾試驗(yàn)體系，如納米材料可能會吸附培養(yǎng)基中的蛋白質(zhì)和/或與某些熒光染料發(fā)生反應(yīng)等，需要評估納米材料對試驗(yàn)體系是否有影響。另外，細(xì)胞毒性試驗(yàn)需要確定納米材料適宜的劑量單位，如質(zhì)量、表面積、質(zhì)量體積濃度或納米顆粒的數(shù)量等。

2.刺激性和致敏性

GB/T 16886.10描述了醫(yī)療器械及其組成材料產(chǎn)生刺激和皮膚致敏可能性的評估過程。

（1）刺激性

根據(jù)GB/T 16886.1標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)考慮刺激性試驗(yàn)，在適宜的模型中使用適當(dāng)?shù)膽?yīng)用部位如皮膚、眼睛和粘膜等，評估醫(yī)療器械、材料和/或它們的浸提物的潛在刺激性。此要求也適用于應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械。

（2）致敏性

納米材料本身可能會導(dǎo)致致敏，納米材料與蛋白質(zhì)相互作用導(dǎo)致納米材料/蛋白質(zhì)復(fù)合物形成，其作為一種繼發(fā)效應(yīng)也可能會導(dǎo)致致敏。由于皮膚的屏障功能，納米材料可能到達(dá)致敏的靶細(xì)胞和器官、皮膚樹突狀細(xì)胞和引流淋巴結(jié)受限。因此，使用GB/T 16886.10中描述的方法評價納米材料醫(yī)療器械的致敏性時，需要關(guān)注方法的適用性。

3.全身毒性

由于納米材料被認(rèn)為可能穿越所有的生理屏障，包括血腦屏障和胎盤屏障等。因此，需要根據(jù)最初的暴露方式、人體的接觸部位等，分析是否有游離納米材料進(jìn)入體內(nèi)的可能性。如果有，則需要考慮納米材料的全身毒性，特別是神經(jīng)毒性和免疫毒性。

（1）全身毒性

當(dāng)評估納米材料的全身毒性時，溶解度是需要考慮的一個關(guān)鍵參數(shù)。水溶性納米材料在接觸組織或體液時會溶解，可能表現(xiàn)出與常規(guī)材料相似的毒性反應(yīng)，但難溶的納米材料可能使機(jī)體的清除能力和防御機(jī)制很快被耗盡，從而導(dǎo)致體內(nèi)蓄積和全身不良反應(yīng)。

經(jīng)評估應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械具有全身毒性風(fēng)險時，需要進(jìn)行全身毒性評價。應(yīng)參考GB/T 16886.11所述，基于臨床使用情況、納米材料的特性、暴露時間和毒代動力學(xué)研究，來評估應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械的全身毒性。

因?yàn)榧{米材料可能分布于全身，應(yīng)在具體問題具體分析的基礎(chǔ)上，考慮預(yù)期用于組織病理學(xué)分析的組織/器官選擇，特別注意單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)（特別是肝、脾）、腎、腦、骨髓、淋巴結(jié)等。另外，劑量單位、劑量大小、接觸頻率和接觸時間也可影響全身毒性試驗(yàn)結(jié)果。

（2）神經(jīng)毒性

納米材料可以直接或間接與神經(jīng)系統(tǒng)接觸，如：納米材料可能通過鼻黏膜-嗅球-感覺神經(jīng)到達(dá)中樞神經(jīng)，另外，納米材料還可能透過血腦屏障，進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)。由于神經(jīng)細(xì)胞清除納米材料的速度非常緩慢（溶解和清除），可能導(dǎo)致納米材料在腦內(nèi)蓄積產(chǎn)生毒性。因此，應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械應(yīng)關(guān)注納米材料與神經(jīng)系統(tǒng)接觸的可能性、分布特征、蓄積性、與神經(jīng)細(xì)胞的反應(yīng)活性及對中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能的影響。

經(jīng)評估應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械具有神經(jīng)毒性風(fēng)險時，需要進(jìn)行神經(jīng)毒性評價。神經(jīng)毒性評價可以分層次地開展體外和體內(nèi)神經(jīng)毒性試驗(yàn)。體外神經(jīng)毒性試驗(yàn)主要涉及兩種類型，即活力測定和功能測定。體內(nèi)動物實(shí)驗(yàn)可結(jié)合亞慢、長期毒性研究或功能組合觀察試驗(yàn)（FOB），通過一系列指標(biāo)評價納米材料的神經(jīng)毒性，例如神經(jīng)系統(tǒng)組織病理學(xué)檢查、神經(jīng)元及膠質(zhì)細(xì)胞毒性評價（特異性免疫染色）和動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能的改變等，如有必要，可增加神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)元結(jié)構(gòu)及炎癥因子等指標(biāo)。

（3）免疫毒性

免疫系統(tǒng)暴露于納米材料可能導(dǎo)致炎癥或過敏性/自身免疫反應(yīng)等。其程度和反應(yīng)類型取決于納米材料的特性、類佐劑效應(yīng)、炎性作用以及其激活補(bǔ)體系統(tǒng)的能力、免疫應(yīng)答后可被激發(fā)或抑制等方面因素。

納米材料進(jìn)入全身循環(huán)系統(tǒng)后，主要終結(jié)于單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)。因此，納米材料的免疫毒性可能需要特殊考慮。GB/T16886.20描述了免疫毒性試驗(yàn)總體考慮。如果需要評估免疫毒性，可伴隨重復(fù)接觸毒性試驗(yàn)進(jìn)行初步評估，通過此試驗(yàn)可檢測到的免疫抑制和/或免疫刺激的一般指征。

如果需要進(jìn)一步評估免疫毒性，可采用體外模型進(jìn)行。體外模型提供了可靠的研究免疫細(xì)胞功能的方法，可評估免疫細(xì)胞的吞噬功能、趨化性、炎性因子和一氧化氮產(chǎn)生等指標(biāo)。也可在特殊的免疫細(xì)胞中，通過信號通路評價納米材料對免疫細(xì)胞功能的影響，如核因子kappaB通路。

4.熱原

由于納米材料具有較大的比表面積，其表面極易吸附微生物及其內(nèi)毒素（LPS）等，從而增加了熱原反應(yīng)風(fēng)險?？蓞⒖糋B/T16886-11及YY/T 1295給出的試驗(yàn)方法進(jìn)行應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械內(nèi)毒素檢測。在評價熱原反應(yīng)過程中，要考慮納米材料是否對試驗(yàn)系統(tǒng)有影響。其它可參考的信息包括：單核細(xì)胞激活試驗(yàn)（MAT）及相關(guān)美國藥典和標(biāo)準(zhǔn)（USP85，USP151和ANSI/AAMI ST72）中關(guān)于熱原反應(yīng)評價方法。

除內(nèi)毒素介導(dǎo)的致熱性外，也需考慮非內(nèi)毒素介導(dǎo)的致熱性。應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械介導(dǎo)的熱原反應(yīng)作為生物學(xué)評價的一部分，具體方法參照GB/T16886.11和中國藥典。

5.植入

GB/T16886.6中描述了醫(yī)療器械體內(nèi)植入試驗(yàn)。根據(jù)醫(yī)療器械類型可以考慮不同植入部位（例如皮下、肌內(nèi)、顱內(nèi)等）。對于游離納米材料，可考慮直接注射到相應(yīng)的組織。

如果醫(yī)療器械中納米材料有釋放的可能性時，應(yīng)當(dāng)特別注意納米材料向局部引流淋巴結(jié)的遷移。

當(dāng)采用原位植入試驗(yàn)評估潛在的全身毒性時，應(yīng)考慮GB/T16886.6和GB/T16886.11的要求。

6.血液相容性

應(yīng)對直接或間接接觸血液的應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械進(jìn)行血液相容性評價。此外，即使對非血液接觸的器械，如果毒代動力學(xué)研究顯示來自醫(yī)療器械的游離納米材料可能進(jìn)入全身血液循環(huán)時，也應(yīng)進(jìn)行血液相容性評估。

可參考GB/T16886.4和YY/T 1532-2017中描述的評估策略和常規(guī)方法評價應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械血液相容性。根據(jù)被檢測的初始過程或系統(tǒng)將血液相互作用分為幾類：血液學(xué)、血栓形成、凝血、血小板活化和補(bǔ)體系統(tǒng)激活。

可以合理地直接使用GB/T16886.4中描述的常規(guī)方法對表面具有納米材料（非游離狀態(tài)）的醫(yī)療器械進(jìn)行評價。由于納米材料具有更高的比表面積，血液中大量的血清蛋白可輕易地吸附于游離納米材料，改變其進(jìn)入血液后的級聯(lián)反應(yīng)，因此，游離納米材料的血液相容性評價可能更具有挑戰(zhàn)性。另外，納米材料與血液接觸后潛在的聚集/團(tuán)聚也會改變與血小板、凝血因子和血管內(nèi)皮細(xì)胞的相互作用。

以上因素可能對體外試驗(yàn)產(chǎn)生干擾，在得出關(guān)于游離納米材料血液相容性任何結(jié)論前應(yīng)特別注意所使用方法的重現(xiàn)性、可靠性和靈敏度。若體外試驗(yàn)不足以評價納米材料的血液相容性時，可考慮采用體內(nèi)試驗(yàn)，比如通過檢測血液學(xué)、血生化相關(guān)指標(biāo)（如紅細(xì)胞計數(shù)、血紅蛋白、總膽紅素、直接/間接膽紅素等）來綜合評價納米材料的血液相容性。

納米材料和補(bǔ)體系統(tǒng)之間的相互作用受納米材料的尺寸、形態(tài)和表面特性等因素影響。血液中納米材料導(dǎo)致補(bǔ)體系統(tǒng)激活的異常增強(qiáng)可能誘發(fā)顯著性炎癥反應(yīng)及急性過敏反應(yīng)。因此，在存在全身暴露的情況時，補(bǔ)體激活應(yīng)作為應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械風(fēng)險評估的一部分。

7.遺傳毒性、致癌性和生殖毒性

GB/T 16886.3適用于已識別或未知的可能有遺傳毒性、致癌性和生殖毒性的醫(yī)療器械或組件的評價。與常規(guī)器械相比，應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械可能具有不同的遺傳毒性、致癌性和生殖毒性。

（1）遺傳毒性

納米材料可以透過細(xì)胞膜，進(jìn)入細(xì)胞核并與遺傳物質(zhì)（DNA或染色體）相互作用。也可能通過氧化應(yīng)激或炎癥等作用機(jī)制誘發(fā)染色體或DNA斷裂。因此，納米材料的遺傳毒性風(fēng)險可能是直接或間接機(jī)制的結(jié)果，可能表現(xiàn)為基因突變和/或染色體損傷。

遺傳毒性評價的最終目的是預(yù)測供試品潛在的致癌性或其它可遺傳的危害。對遺傳毒性試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評價時，應(yīng)結(jié)合納米材料的作用特點(diǎn)、毒代動力學(xué)和其他毒理學(xué)研究的結(jié)果等信息進(jìn)行綜合分析。遺傳毒性試驗(yàn)組合可減少假陰性結(jié)果的風(fēng)險。此外，任何一項遺傳毒性試驗(yàn)中的陽性結(jié)果并不一定說明供試品對人類真正具有遺傳毒性或致癌性的風(fēng)險。

評價供試品的潛在遺傳毒性時，應(yīng)全面考慮各項試驗(yàn)結(jié)果、體內(nèi)和體外試驗(yàn)方法的內(nèi)在價值及其局限性，進(jìn)行綜合分析與評價。

a）體外遺傳毒性

對于應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械的遺傳毒性評價，應(yīng)優(yōu)先開展體外遺傳毒性試驗(yàn)。傳統(tǒng)的細(xì)菌回復(fù)突變試驗(yàn)（Ames）體系存在一些局限，導(dǎo)致納米材料不易與細(xì)菌的遺傳物質(zhì)充分接觸，而有些納米材料（如，納米銀及其釋放的銀離子等）自身也有一定的抑菌作用。因此，開展細(xì)菌回復(fù)突變試驗(yàn)時，應(yīng)提供所用試驗(yàn)條件下細(xì)菌對該納米材料攝取能力以及納米材料溶解性的資料，作為結(jié)果判定的參考。小鼠淋巴瘤tk基因突變試驗(yàn)涵蓋了基因突變和染色體斷裂兩個檢測終點(diǎn)，可考慮作為第二項納米材料潛在致突變能力的檢測方法。體外微核試驗(yàn)或體外染色體畸變試驗(yàn)在檢測終點(diǎn)上與Ames試驗(yàn)和小鼠淋巴瘤tk基因突變試驗(yàn)互補(bǔ)，可考慮任選一項作為第三項遺傳毒性評價方法。在提供相應(yīng)研究數(shù)據(jù)的同時應(yīng)提供研究所用試驗(yàn)條件下細(xì)胞對該納米材料攝取能力、納米材料溶解性以及納米材料對試驗(yàn)體系的干擾，作為試驗(yàn)結(jié)果判定的參考。

b）體內(nèi)遺傳毒性

首先應(yīng)基于體外遺傳毒性研究結(jié)果和GB/T 16886.3的要求評估是否需要開展體內(nèi)遺傳試驗(yàn)。

進(jìn)行體內(nèi)試驗(yàn)時，應(yīng)證實(shí)納米材料可在取材時間點(diǎn)到達(dá)取材的組織/器官。建議基于毒代動力學(xué)研究和/或亞慢性體內(nèi)研究以確定取材組織/器官，并基于預(yù)期人群的接觸途徑和靶器官來制定應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械體內(nèi)遺傳毒性的評價策略。常用的體內(nèi)遺傳毒性試驗(yàn)包括：嚙齒類動物紅細(xì)胞微核試驗(yàn)、哺乳動物骨髓染色體畸變試驗(yàn)和嚙齒類動物體內(nèi)彗星試驗(yàn)。

（2）致癌性

體外和體內(nèi)研究提示納米材料可誘導(dǎo)DNA損傷和突變。基因突變、染色體損傷或重組等遺傳物質(zhì)損傷被認(rèn)為具有遺傳效應(yīng)，也是決定惡性腫瘤多階段發(fā)展的重要因素。某些致突變/遺傳毒性化合物的暴露與致癌性之間存在明確相關(guān)性，遺傳毒性試驗(yàn)結(jié)果對供試品的致癌性有一定提示作用?？筛鶕?jù)具體納米材料的作用特點(diǎn)及機(jī)制，并參考遺傳毒性試驗(yàn)結(jié)果，決定是否有必要進(jìn)一步開展致癌性試驗(yàn)。

另外，如果人體高劑量或長期暴露應(yīng)考慮評估致癌風(fēng)險。應(yīng)根據(jù)GB/T 16886.3的要求考慮應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械致癌性評估，同時也可參考評估化學(xué)物致癌可能性的體內(nèi)試驗(yàn)，如ECB.32及OECD 451中描述的致癌性試驗(yàn)和ECB.33及OECD 453描述的慢性致癌性聯(lián)合試驗(yàn)。與兩年致癌性研究相比，轉(zhuǎn)基因動物，如鼠rasH2模型可用作短期替代試驗(yàn)。

在開展應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械的致癌性實(shí)驗(yàn)時，需結(jié)合納米材料的特性，可能的暴露途徑和暴露方式，暴露時間等，科學(xué)合理地設(shè)計能夠反映實(shí)際暴露情況的試驗(yàn)方案。

（3）生殖毒性

納米材料具有能夠穿透生殖系統(tǒng)屏障（例如血睪屏障和胎盤屏障等），影響精子的活力和功能以及胚胎發(fā)育的可能性。另外，納米材料通過與DNA分子相互作用導(dǎo)致的遺傳物質(zhì)損傷也可能導(dǎo)致突變和影響下一代的生殖和發(fā)育。應(yīng)根據(jù)GB/T 16886.3的要求和ADME的研究數(shù)據(jù)對應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械生殖毒性進(jìn)行評估。

（五）風(fēng)險評估

風(fēng)險評估最重要的因素是納米材料從醫(yī)療器械中釋放的可能性，按照GB/T 16886.1要求進(jìn)行風(fēng)險評估。

與納米材料釋放相關(guān)的風(fēng)險評估的階段性方法在下面提出，并在圖2中展示。

圖2：應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械風(fēng)險評估：階段法

1.第一階段：暴露評估（納米材料釋放）

第一階段的目的是通過體外納米材料釋放實(shí)驗(yàn)，在模擬臨床實(shí)際應(yīng)用中最不利的情況下，考慮無論從材料的屬性和應(yīng)用類型，還是由于植入后的磨損，結(jié)合已有資料及文獻(xiàn)分析，綜合評估納米材料釋放的可能性以及潛在暴露風(fēng)險。

當(dāng)納米材料存在釋放的可能性時，需要進(jìn)行理化表征以確定釋放材料的性質(zhì)、釋放速率和可能對其產(chǎn)生影響的因素，并進(jìn)一步開展生物學(xué)評價。如果納米材料不存在釋放的可能性，進(jìn)一步評價可以僅限于局部反應(yīng)。如果存在納米材料潛在釋放的不確定性，應(yīng)開展第二階段評估。

2.第二階段：納米材料分布和持續(xù)存留

這一階段的主要目的是通過體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，識別游離納米材料的生物分布和蓄積?？山Y(jié)合第五章第三部分毒代動力學(xué)內(nèi)容進(jìn)行評估，以應(yīng)對在第三階段（如下）中上述潛在暴露場景中所需的生物學(xué)評價。

無創(chuàng)（皮膚接觸）和/或有創(chuàng)器械作用于人體部位所釋放的納米材料的吸收和接觸持續(xù)時間，對納米材料向其它器官的潛在分布具有重要影響，需進(jìn)一步考慮納米材料在其釋放的生物介質(zhì)中的持續(xù)存留/穩(wěn)定性。

對于無創(chuàng)器械，首先需要評估納米材料進(jìn)入全身循環(huán)的潛力，如果能夠得出在最差使用條件下，納米材料都不可能進(jìn)入全身循環(huán)，通常僅限于接觸部位的局部反應(yīng)。

對于有創(chuàng)器械，需要通過更詳細(xì)的毒代動力學(xué)研究，評估游離的納米材料進(jìn)入并保留在特定組織中的潛力。從以上研究中的發(fā)現(xiàn)，可能影響下一步生物學(xué)評價方法的選擇。

3.第三階段：危害識別（生物學(xué)評價）

如果第一階段和/或第二階段沒有識別出納米材料的釋放，醫(yī)療器械的局部效應(yīng)可以參照GB/T 16886.1中已有的試驗(yàn)方法。

如果存在納米材料釋放，則需要附加試驗(yàn)。如果從第二階段評估到納米材料釋放不太可能進(jìn)入全身循環(huán)，則僅需進(jìn)行局部效應(yīng)的試驗(yàn)；如果當(dāng)納米材料在一個或多個組織暴露時，應(yīng)考慮必要的附加試驗(yàn)，如ADME、免疫毒性、遺傳毒性、亞慢性、慢性毒性、生殖毒性和神經(jīng)毒性等試驗(yàn)。

為了能夠客觀地評估納米材料的潛在風(fēng)險，可能需要對現(xiàn)有的試驗(yàn)方法進(jìn)行改進(jìn)。

4.第四階段：風(fēng)險評估

當(dāng)毒性由所用的（目標(biāo)）納米材料引起時，必須對劑量效應(yīng)關(guān)系給予特別關(guān)注。在研究中的毒性反應(yīng)與在靶器官（內(nèi)部暴露）中檢測到的納米材料水平進(jìn)行比較，以評價風(fēng)險。評估的風(fēng)險可以與不含納米材料的可比醫(yī)療器械相比，并根據(jù)YY/T 0316進(jìn)行評估。除評估出的潛在風(fēng)險之外，在最終受益風(fēng)險評價中也要考慮患者的潛在受益。

六、動物實(shí)驗(yàn)

醫(yī)療器械安全性和有效性評價研究應(yīng)采用科學(xué)、合理的評價方法，其中動物實(shí)驗(yàn)是重要手段之一，其屬于產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)中的重要研究內(nèi)容，可為產(chǎn)品設(shè)計定型提供相應(yīng)的證據(jù)支持，可為醫(yī)療器械能否用于人體研究提供支持，降低臨床試驗(yàn)受試者及使用者的風(fēng)險以及為臨床試驗(yàn)設(shè)計提供參考。結(jié)合動物實(shí)驗(yàn)的目的，一般從可行性、安全性和有效性三方面進(jìn)行考慮。

本指導(dǎo)原則僅給出應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械動物實(shí)驗(yàn)的概述。有關(guān)動物實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容，將在本系列指導(dǎo)原則第四部分：應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械動物實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)原則中給出。

（一）可行性

可行性研究是指產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)階段進(jìn)行的，對產(chǎn)品工作原理、作用機(jī)理、設(shè)計、可操作性、功能性、安全性等方面進(jìn)行確認(rèn)/驗(yàn)證，或識別新的非預(yù)期風(fēng)險的研究。

納米技術(shù)是正在快速發(fā)展的新興領(lǐng)域，在設(shè)計開發(fā)應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械時，會有許多新的工作原理、作用機(jī)理、設(shè)計和材料專屬特性等理念出現(xiàn)，如何驗(yàn)證這些新理念是否可行以及器械性能是否有效，動物實(shí)驗(yàn)是重要的手段之一。

當(dāng)通過臺架試驗(yàn)或體外測試等試驗(yàn)不能完全評估其可行性時，可能需要通過動物實(shí)驗(yàn)來評估其可行性，如溫敏納米凝膠血管栓塞劑各組分不同比例的篩選，以及選擇使用介入導(dǎo)管尺寸和材料的篩選等。

（二）安全性

相比于常規(guī)材料，由于納米材料被認(rèn)為可能穿越所有的保護(hù)屏障，包括血腦屏障和胎盤屏障等，因此，應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械可能需要考慮ADME以及全身毒性、中樞神經(jīng)毒性和免疫毒性等。

同時由于納米材料的特性，在對應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械的毒代動力學(xué)、毒理學(xué)以及生物學(xué)反應(yīng)等方面進(jìn)行評估和研究時，有些試驗(yàn)（如亞慢性毒性、植入后局部反應(yīng)等）通過采用浸提液或與臨床非一致的接觸方式開展時，可能不足以模擬器械在臨床上真實(shí)的瀝濾物特征和生物學(xué)反應(yīng)。應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械浸提液的接觸頻率和部位與原位持續(xù)接觸和釋放的不同可能引起毒代動力學(xué)參數(shù)的差異，以及進(jìn)一步引起毒性的差異，因此，相較于采用浸提液的部分生物學(xué)評價試驗(yàn)相比，動物實(shí)驗(yàn)可能會更有助于對應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械進(jìn)行安全性評價。

當(dāng)開展毒代動力學(xué)和毒理學(xué)研究與評價時，使用與臨床一致原位暴露方式相對于使用浸提液的方式，有以下幾方面的優(yōu)勢：

（1）避免應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械基于GB/T16886.12制備浸提液的局限性。

（2）避免浸提液方式無法完全模擬臨床可瀝濾物真實(shí)的接觸情況。

（3）與臨床相同的原位暴露方式可以更好地評估局部組織反應(yīng)。

（4）在同一組動物身上同時評價局部反應(yīng)、全身毒性和毒代動力學(xué)等，可對器械進(jìn)行整體的安全性評估，也有利于結(jié)果的系統(tǒng)性解讀。

采用動物實(shí)驗(yàn)研究對常規(guī)產(chǎn)品的部分安全性指標(biāo)進(jìn)行評價的項目，應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械同樣適用。

（三）有效性

納米技術(shù)是正在快速發(fā)展的新興領(lǐng)域，大多數(shù)應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械還沒有上市，在進(jìn)行風(fēng)險評估時，可能無法與已上市同類產(chǎn)品進(jìn)行等同性比較。相關(guān)產(chǎn)品僅僅依靠常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室研究并不能驗(yàn)證失效風(fēng)險，也無法為臨床試驗(yàn)設(shè)計提供足夠的資料支持，因此，需要通過適宜的動物模型來評價應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械在動物體內(nèi)的性能和產(chǎn)品有效性，如溫敏納米凝膠血管栓塞劑的血管栓塞性能評價，功能化納米水凝膠肌組織修復(fù)材料引導(dǎo)組織重建的有效性評價等。

試驗(yàn)?zāi)康挠袝r是不能嚴(yán)格劃分界限的，因此一項動物實(shí)驗(yàn)可能同時對產(chǎn)品的可行性、安全性和有效性進(jìn)行評價。

開展動物實(shí)驗(yàn)要在有資質(zhì)的場所進(jìn)行，并且該單位或機(jī)構(gòu)應(yīng)建立相應(yīng)的質(zhì)量管理體系，并維護(hù)體系保持有效運(yùn)行，按照《醫(yī)療器械動物實(shí)驗(yàn)研究技術(shù)審查指導(dǎo)原則第一部分：決策原則》（2019年第18號）的要求進(jìn)行。

在通過動物實(shí)驗(yàn)方式評價應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械的生物相容性時，應(yīng)符合GB/T 16886系列標(biāo)準(zhǔn)等生物學(xué)評價相關(guān)技術(shù)文件。

七、體外替代測試/計算機(jī)模擬研究

基于實(shí)驗(yàn)動物代替、減少和優(yōu)化（3R）原則，在一些領(lǐng)域正在開發(fā)替代的試驗(yàn)方法，如體外替代測試和計算機(jī)模擬研究。在評價醫(yī)療器械安全性和有效性時，如果方法得到驗(yàn)證，可以考慮使用。另外，在一些器械性能方面研究或驗(yàn)證時，也可考慮使用該方法。

體外替代測試：目前包括皮膚腐蝕試驗(yàn)、皮膚刺激試驗(yàn)、經(jīng)皮膚吸收試驗(yàn)、眼刺激試驗(yàn)、皮膚致敏試驗(yàn)、光毒性試驗(yàn)、內(nèi)分泌干擾試驗(yàn)、胚胎毒性試驗(yàn)、血液毒性試驗(yàn)、遺傳毒性、熱原試驗(yàn)等毒理學(xué)測試。這些方法被歐洲藥典、人用藥品注冊技術(shù)要求國際協(xié)調(diào)委員會（ICH）等法規(guī)接受。在確認(rèn)了適用性基礎(chǔ)上可以考慮采用體外替代測試方法。

計算機(jī)模擬研究：主要包括定量構(gòu)效關(guān)系（QSAR, Quantitative Structure-Activity Relationship）、分類法、交叉參照、毒理學(xué)閾值和專家系統(tǒng)等。已經(jīng)有不少Q(mào)SAR模型和工具應(yīng)用到毒理學(xué)安全性評估中，例如，OECD QSAR Toolbox、Toxtree、CAESAR、TEST及HESS等，其評價的毒性終點(diǎn)涉及經(jīng)皮吸收、皮膚刺激、眼刺激、皮膚致敏、急性毒性、重復(fù)劑量染毒、生殖發(fā)育、遺傳和致癌等。

目前，國內(nèi)外發(fā)布的替代方法標(biāo)準(zhǔn)，對于工業(yè)化學(xué)品的部分毒性評價也能提供基本的測試數(shù)據(jù)。但在實(shí)際應(yīng)用中仍需要積累數(shù)據(jù)，進(jìn)行必要的優(yōu)化和調(diào)整。使用者可以通過增加檢測參數(shù)、改變暴露方式、修改預(yù)測模型和組合等不同方法提高方法的特異性。在選擇體外替代測試和計算機(jī)模擬研究時，可根據(jù)國內(nèi)法規(guī)要求選擇相應(yīng)的替代測試對納米材料進(jìn)行毒理學(xué)測試，必要時需要對方法進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。

需要指出的是：當(dāng)前科學(xué)界也正在開發(fā)用于納米材料有效性評價和篩選的體外替代測試方法和計算機(jī)模擬方法，如體外三維組織/器官模型、有限元分析。這些方法對于現(xiàn)有的臺架試驗(yàn)和動物實(shí)驗(yàn)是有益的補(bǔ)充。但申請人在采用這些方法對納米材料開展評價時，也應(yīng)充分考慮方法的局限性和適用性，特別是模型與真實(shí)人體健康組織和病變部位的差別對于結(jié)果解釋造成的可能影響。有關(guān)體外替代測試和計算機(jī)模擬的具體內(nèi)容，將在本系列指導(dǎo)原則第五部分：應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械體外替代測試/計算機(jī)模擬指導(dǎo)原則中給出。

八、臨床評價

（一）一般考慮

本指導(dǎo)原則僅給出應(yīng)用納米材料醫(yī)療器械臨床評價的概述。有關(guān)臨床評價的具體內(nèi)容，將在本系列指導(dǎo)原則第六部分：應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械臨床評價指導(dǎo)原則中給出。

應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械臨床評價應(yīng)按照《醫(yī)療器械監(jiān)督管理條例》《醫(yī)療器械注冊管理辦法》《醫(yī)療器械臨床試驗(yàn)質(zhì)量管理規(guī)范》和《醫(yī)療器械臨床評價技術(shù)指導(dǎo)原則》等進(jìn)行。

（二）臨床試驗(yàn)

當(dāng)前，大部分應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械未有人體使用史，無法與已上市產(chǎn)品進(jìn)行同品種比對；另外由于動物與人體的差異，僅僅通過非臨床研究，很難評價其安全性和有效性。因此，對于大部分應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械，需要開展臨床試驗(yàn)。但通過對同品種醫(yī)療器械臨床試驗(yàn)或者臨床使用獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評價，能夠證明該醫(yī)療器械安全、有效的，可以在申報注冊時予以說明，并提交相關(guān)證明資料。

需要開展臨床試驗(yàn)的應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械應(yīng)按照《醫(yī)療器械監(jiān)督管理條例》《醫(yī)療器械注冊管理辦法》《醫(yī)療器械臨床試驗(yàn)質(zhì)量管理規(guī)范》，以及《醫(yī)療器械臨床評價指導(dǎo)原則》等要求，合理設(shè)計臨床試驗(yàn)方案；知情同意書設(shè)計要符合要求，重點(diǎn)描述風(fēng)險、補(bǔ)償、受益、替代治療方案，不良事件的處理等。

（三）特殊考慮

除醫(yī)療器械臨床試驗(yàn)的一般性要求外，在整個臨床試驗(yàn)中，還應(yīng)時刻關(guān)注納米材料的潛在暴露風(fēng)險，進(jìn)行代謝學(xué)研究，以及醫(yī)療器械的性能研究。在長期安全性研究過程中，申請人宜根據(jù)醫(yī)療器械預(yù)期用途，納米材料與人體可能的接觸/暴露途徑，以及納米材料可能的靶器官/組織，設(shè)計有針對性的觀察指標(biāo)，全面評價應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械的安全性和有效性。

九、總結(jié)

對于應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械安全性和有效性評價，目前仍有許多問題尚未解決，但已有一些可用的工具、手段和標(biāo)準(zhǔn)，特別是與納米材料安全性測試相關(guān)的工具，本指導(dǎo)原則已包含這些工具，申請人在對應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械安全性和有效性進(jìn)行評價時，應(yīng)盡可能采用已開發(fā)的新工具、手段和標(biāo)準(zhǔn)，并需要注意對應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械進(jìn)行安全性和有效性評價時考慮一些特殊因素。

醫(yī)療器械中應(yīng)用的納米材料的潛在風(fēng)險主要與游離納米材料從器械釋放的可能性，以及暴露劑量、暴露途徑、接觸部位和暴露時間相關(guān)。潛在釋放取決于納米材料使用方法（在器械中的存在形式），如游離納米材料、固定在表面的納米材料，或內(nèi)嵌在基質(zhì)中的納米材料等。除納米材料釋放及其潛在效應(yīng)之外，可能的使用部位的局部效應(yīng)也應(yīng)考慮。同時需要注意的是，即使醫(yī)療器械中不含納米材料，醫(yī)療器械的磨損也可能導(dǎo)致納米尺度顆粒的產(chǎn)生。此外，粒徑大于100 nm的顆粒也存在一定的不同于常規(guī)材料的特性和安全風(fēng)險，應(yīng)用這類材料的醫(yī)療器械的安全性評價和風(fēng)險評估也可參考本指導(dǎo)原則。

器械在真實(shí)世界環(huán)境中的使用情況可以更好地體現(xiàn)器械的受益風(fēng)險，所以，在對應(yīng)用納米材料的醫(yī)療器械做受益風(fēng)險判定時，申請人和審評機(jī)構(gòu)可以考慮將收集上市后數(shù)據(jù)作為風(fēng)險控制措施的有效性方法。尤其當(dāng)其識別出了新風(fēng)險、確認(rèn)特定的風(fēng)險已被降低、識別出最有可能發(fā)生不良事件的患者、或者更具體地區(qū)分出不同患者亞組對器械的響應(yīng)，針對以上情況，及時做出應(yīng)對措施，以降低其風(fēng)險。

十、術(shù)語與定義

納米尺度 nanoscale

處于1nm至100nm之間的尺寸范圍。

注1：本尺寸范圍通常、但非專有地表現(xiàn)出不能由較大尺寸外推得到的特性。對于這些特性來說，尺度上、下限值是近似的。

注2：本定義中引入下限（約1nm）的目的是為了避免在不設(shè)定下限時，單個或一小簇原子被默認(rèn)為是納米物體或納米結(jié)構(gòu)單元。

納米材料 nanomaterial

任一外部維度、內(nèi)部或表面結(jié)構(gòu)處于納米尺度的材料。

注1：本通用術(shù)語包括納米物體和納米結(jié)構(gòu)材料。

注2：見工程化的納米材料、人造納米材料和伴生納米材料。

注3：近些年隨著科學(xué)界對納米材料的認(rèn)知逐漸增多，某一維度的尺寸在100nm至1000nm范圍內(nèi)，且表現(xiàn)出因尺寸而產(chǎn)生的特殊效應(yīng)或現(xiàn)象的材料，該材料在本指導(dǎo)原則評價范圍之內(nèi)被認(rèn)為是納米材料。納米材料的定義根據(jù)最新研究進(jìn)展實(shí)時更新。

工程化的納米材料 engineered nanomaterial

為了特定目的或功能而設(shè)計的納米材料。

人造納米材料 manufactured nanomaterial

為了商業(yè)目的而制造的具有特定功能或特定組成的納米材料。

伴生納米材料 incidental nanomaterial

在某一過程中作為副產(chǎn)品非特意產(chǎn)生的納米材料。

注1：過程包括制造、生物技術(shù)或其他過程。

注2：見ISO/TS 27628: 2007, 2.21對“超細(xì)顆?！钡亩x。

納米物體 nano-object

一維、二維或三維外部維度處于納米尺度的物體。

注：用于所有相互分離的納米尺度物體的通用術(shù)語。

納米顆粒 nanoparticle

三個維度的外部尺寸都在納米尺度的納米物體，其最長軸和最短軸的長度沒有明顯差別。

注：如果納米物體最長軸和最短軸的長度差別顯著（大于3倍）時，應(yīng)用納米纖維或納米片來表示納米顆粒。

納米纖維 nanofibre

兩個維度外部尺寸相近且處于納米尺度，第三個維度尺寸特別大的納米物體。

注1：最長的外部尺寸可不在納米尺度。

注2：納米纖維術(shù)語也可用nanofibril和nanofilament。

注3：見納米顆粒注。

納米片 nanoplate

一個維度外部尺寸在納米尺度，其他兩個維度外部尺寸明顯大于最小尺寸的納米物體。

注1：較大外部尺寸不必在納米尺度。

注2：見納米顆粒注。

納米結(jié)構(gòu) nanostructure

一個或多個部分處于納米尺度區(qū)域的相互關(guān)聯(lián)的組成部分。

注：區(qū)域由性質(zhì)不連續(xù)的邊界來界定。

納米結(jié)構(gòu)材料 nanostructured material

內(nèi)部或表面具有納米結(jié)構(gòu)的材料。

注：本定義不排除納米物體具有內(nèi)部或表面納米結(jié)構(gòu)的可能性。如果外部維度（一個或多個）處于納米尺度，推薦用術(shù)語“納米物體”。

納米技術(shù)nanotechnology

應(yīng)用科學(xué)知識操縱和控制納米尺度的物質(zhì)以利用與單個原子、分子或塊體材料性質(zhì)顯著不同的、與尺寸和結(jié)構(gòu)相關(guān)的性質(zhì)和現(xiàn)象。

注：操縱和控制包括材料合成。

聚集體 aggregate

強(qiáng)束縛或融合在一起的顆粒構(gòu)成的新顆粒，其外表面積可能顯著小于其單個顆粒表面積的總和。

注1：支持聚集體的力都是強(qiáng)作用力，如共價鍵或源于由燒結(jié)或復(fù)雜的物理纏結(jié)。

注2：聚集體也被稱為次級顆粒，而源顆粒則被稱為初級顆粒。

團(tuán)聚體 agglomerate

弱束縛顆粒的堆積體、聚集體或兩者的混合體，其外表面積與單個顆粒的表面積總和相近。

注1：支撐團(tuán)聚體的作用力都是弱力，如范德華力或簡單的物理纏結(jié)。

注2：團(tuán)聚體也被稱為次級顆粒，而源顆粒則被稱為初級顆粒。

溶解度 solubility

溶質(zhì)在溶劑中的溶解能力。用其在平衡條件下的最大溶解量表示。如固溶度、溶水度等。

比表面積 specific surface area

單位質(zhì)量粉末或多孔體具有的總表面積。

十一、參考文獻(xiàn)

1.歐盟新興與新識別健康風(fēng)險委員會《醫(yī)療器械中應(yīng)用的納米材料潛在健康效應(yīng)指導(dǎo)原則》Guidance on the Determination of Potential Health Effects of Nanomaterials Used in Medical Devices,Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks （SCENIHR）2015

2.ISO/TR 10993-22:2017《Biological evaluation of medical devices—Part 22: Guidance on nanomaterials》

3.GB/T 16886.1《醫(yī)療器械生物學(xué)評價第1部分：風(fēng)險管理過程中的評價和測試》

4.YY/T 0993《醫(yī)療器械生物學(xué)評價納米材料：體外細(xì)胞毒性試驗(yàn)（MTT試驗(yàn)和LDH試驗(yàn)）》

5.YY/T 1295《醫(yī)療器械生物學(xué)評價納米材料：細(xì)菌內(nèi)毒素試驗(yàn)》

6.YY/T 1532《醫(yī)療器械生物學(xué)評價納米材料溶血試驗(yàn)》

7.YY/T 0316《醫(yī)療器械風(fēng)險管理對醫(yī)療器械的應(yīng)用》

8.GB/T 16886.9《醫(yī)療器械生物學(xué)評價–第9部分：潛在降解產(chǎn)物的鑒別和定量框架》

9.GB/T 16886.13《醫(yī)療器械生物學(xué)評價–第13部分：聚合物醫(yī)療器械降解產(chǎn)物鑒別和定量》

10.GB/T 16886.14《醫(yī)療器械生物學(xué)評價–第14部分：陶瓷降解產(chǎn)物的鑒別和定量》

11.GB/T 16886.15《醫(yī)療器械生物學(xué)評價–第15部分：金屬和合金降解產(chǎn)物的鑒別和定量》

12.GB/T 16886.18《醫(yī)療器械生物學(xué)評價–第18部分：材料化學(xué)表征》

13.GB/T 16886.19《醫(yī)療器械生物學(xué)評價–第19部分：材料理化、形態(tài)學(xué)和形貌學(xué)表征》

14.歐盟員會建議（2011/696/EU）（EC 2011）

15.《國家藥監(jiān)局關(guān)于發(fā)布醫(yī)療器械安全和性能的基本原則的通告》（2020年第18號）

16.《醫(yī)療器械動物實(shí)驗(yàn)研究技術(shù)審查指導(dǎo)原則第一部分：決策原則》（2019年第18號）

17.《醫(yī)療器械產(chǎn)品受益-風(fēng)險評估注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則》（2019年第79號）

18.《國家食品藥品監(jiān)督管理總局關(guān)于發(fā)布醫(yī)療器械臨床評價技術(shù)指導(dǎo)原則的通告》（2015年第14號）

19.《醫(yī)療器械注冊管理辦法》（國家食品藥品監(jiān)督管理總局令第4號）

20.《醫(yī)療器械臨床試驗(yàn)質(zhì)量管理規(guī)范》（國家食品藥品監(jiān)督管理總局 中華人民共和國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會令第25號）

21.ISO/TR 13014,Nanotechnologies-Guidance on physico -chemical characterization of engineered nanoscale materials for toxicologic assessment

22.GB/T 30544.1《納米科技 術(shù)語 第1部分：核心術(shù)語》

23.GB/T 30544.4《納米科技 術(shù)語 第4部分：納米結(jié)構(gòu)材料》

24.Nanotechnologies in medical devices.RIVM Report 2015-0149

十二、編寫單位

本指導(dǎo)原則由國家藥品監(jiān)督管理局醫(yī)療器械技術(shù)審評中心牽頭，國家納米科學(xué)中心、廣東粵港澳大灣區(qū)國家納米科技創(chuàng)新研究院、中國食品藥品檢定研究院參與編寫，由國家藥品監(jiān)督管理局醫(yī)療器械技術(shù)審評中心負(fù)責(zé)解釋。