斑马鱼进军医疗器械检测
简介:这是为医疗设备制造商和生物材料研究人员开发的一项新方案,借以筛选塑料、复合材料和聚合物的毒性。此方案应用的模型是斑马鱼(Danio rerio),由于其胚胎的透明性和强发育能力而广泛被用于药物开发研究。
法规和背景介绍
美国食品和药物管理局(FDA)要求那些制造商和供应商的所有医疗设备都具有生物相容性计划,而斑马鱼模型评价系统就是为制造商评估医疗设备毒理学而设计的。大多数设备制造商必须根据修改的ISO 10993-1模型测试其产品(包括包装:参考ASTM-F2475),即“使用国际标准ISO-10993”,“医疗器械的生物评价第1部分:评估和测试”来评估其生物相容性。
然而,根据FDA,这些测试不是全面的,每个设备的材料都不应该直接或通过释放其他成分造成:
(i)产生不良的局部或全身效应;
(ii)致癌,
(iii)产生不利的生殖和发育效应。
什么是适合的生物学评估测试方法?
在选择适当的针对医疗设备进行的生物学评估测试方法时,必须考虑到设备材料的化学特性以及其于身体接触后的性质、程度、频率和持续时间等。一般来说,测试包括:急性、亚慢性和慢性毒性;刺激皮肤、眼睛和粘膜表面;敏化;血液相容性;遗传毒性;致癌性和对繁殖包括发育效应的影响。
然而,根据装置的不同特性、预期用途以及接触的性质,这些一般测试可能不足以证明一些专用装置的安全性。对于某些装置,可能需要对特定靶器官毒性进行额外的测试,例如神经毒性和免疫毒性。
利用斑马鱼模型,可以实现这样两大目标:“一是对人类的保护,二是确保动物福利,并尽量减少试验动物的数量和暴露研究。”
斑马鱼研究项目实例展示1
利用斑马鱼胚胎和标准细胞实验(USP<87>)对以下化合物进行了检测,USP细胞毒性测定利用的是培养中的小鼠成纤维细胞(L929)细胞系,该项测评由Microtest公司(现更名为AVISA Pharm)完成的。
样品 |
斑马鱼胚胎实验 |
USP 细胞毒性实验 <87> |
100 µM BPA |
无胚胎生长 |
|
500 µM BPA |
无胚胎生长 |
通过 |
25 µM BPA |
无胚胎生长 |
通过 |
非乳胶手套 |
生长异常 |
未通过 |
体外受精细胞生长液 |
正常生长 |
通过 |
体外受精移液管 |
正常生长 |
通过 |
三氯生 0.3% |
生长异常 |
不定 |
医用级PVC管 |
x |
x |
CVC 导管 |
提取物无影响 |
通过 |
斑马鱼研究项目实例展示2
分别评价三种药包材浸提液对斑马鱼的急性毒性(溶血毒性、皮肤/肌肉刺激和眼睛刺激和毒性靶器官鉴别);三种药包材浸提液和低密度聚乙烯树脂、聚丙烯树脂对斑马鱼类的类过敏性,为临床药包材使用的安全性提供理论依据。
样品1引起的心血管毒性表型(心包水肿,淤血)图
样品1引起体长减短
参考信息
1 FDA Guidance Document: G95-1 Use of International Standard ISO-10993, “Biological Evaluation of Medical Devices Part-1: Evaluation and Testing.”
2 ISO 10993-1 Biological evaluation of medical devices Part 1: Evaluation and testing. International Standards Organization. 2003(E).
3 McGraft, P. and C.Q. Li (2008) “Zebrafish: a predictive model for assessing drug-induced toxicity.” Drug Discovery Today 13 (9-10):394- 401.
4 Parng, C. (2005) “In-vivo zebrafish assays for toxicity testing.” Current Opin. Drug Discovery Development: 8 (1):100-106.
5 USP<1031>The biocompatibility of materials used in drug containers, medical devices and implants. United States Pharmacopeia, Inc., Washington, D.C. Volume 34.
6 USP<87>Biological reactivity tests — in vitro. United States Pharmacopeia, Inc., Washington, D.C. Volume 34.
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