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丙烯酸树脂骨水泥临床前研发实验要求与检测项目

嘉峪检测网        2020-07-14 12:36

人工关节置换术用丙烯酸树脂骨水泥一般由粉体与液体两部分组成,粉体中包含聚甲基丙烯酸甲酯均聚物或含有聚甲基丙烯酸甲酯的共聚物或者两者的混合物构成的聚合物粉体、过氧化二苯甲酰引发剂、二氧化锆或者硫酸钡显影剂等;液体中含有甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体、N,N-二甲基对甲苯胺活化剂、对苯二酚阻聚剂等。

 

丙烯酸树脂骨水泥的研究要求

 

1.产品理化性能研究

建议开发者依据下表对骨水泥的化学成分、物理性质等进行规定并表征

 

表一 建议产品理化性能测试项目及相关测试方法

 

项目

测试方法

混合和应用

混合液体和粉体组分

YY0459,ASTM F451

面团时间

YY0459,ASTM F451

固化时间

YY0459,ASTM F451

黏度:面团阶段之前挤出

面团阶段挤入

YY0459,ASTM F451

产品化学组成(成分)

液体的成分和粉体的成分

YY0459,ASTM F451

成分:化学分子式,结构,添加剂等。

液态-核磁共振、傅里叶红外光谱法、高效液相色谱法/质谱分析

显影剂

热重分析法/高温分解法

纯度或微量元素

电感耦合等离子体质谱法、气相色谱法/傅里叶红外光谱法/质谱分析、滴定法

残留的低分子量物质

气相色谱法、高效液相色谱法/凝胶渗透色谱、液相核磁共振

可沥滤物(如低分子量分子)

气相色谱法、高效液相色谱法/凝胶渗透色谱

分子量和聚合物结构

黏均分子量

黏度测量(例如,溶液)

数均分子量Mn,重均分子量Mw

凝胶渗透色谱(带有以聚苯乙烯为标准材料的折射率检测器)

接枝,线性或共聚

溶解度、溶胀、液相核磁共振

结晶度(%)(若适用)

X射线衍射法、差示扫描量热法

结晶温度(若适用)

差示扫描量热法、动态机械分析

玻璃化转变温度(Tg)(若适用)

差示扫描量热法、动态机械分析

物理性能

 

粉体的形态,粒径分布以及聚合物和显影剂的分散方式

用光学显微镜、扫描电镜的对粉体和固化骨水泥进行检测

孔隙率表征

用超声波扫描显微镜检测块状水泥(如激光扫描声学显微镜、C模式超声波扫描显微镜)和连续切片的固化骨水泥

固化过程中的尺寸变化(收缩率)

体积测量

吸水率%(溶胀)

饱和度测试

液体吸收和聚合可能导致的材料老化

见表二相关力学性能测试

组分的稳定性

人工老化处理后的单体黏度的变化

YY0459,ASTM F451

过氧化苯甲酰含量的变化

滴定法、傅里叶红外光谱法、气相色谱法

热性能

最高聚合温度

YY0459,ASTM F451

 

2.丙烯酸树脂骨水泥的工作特性曲线研究

骨水泥粉体与液体按比例混合时会发生聚合反应,开始混合至完全固化,经历混合期、等待期、面团期、固化期,其工作特性直接影响临床使用时的操作时机,开发者在产品开发时需参照YY 0459《外科植入物丙烯酸类树脂骨水泥》标准的方法对骨水泥的工作特性曲线进行研究,以指导临床骨水泥的操作。需描述骨水泥随温度(考虑临床使用环境的温度及变化区间)、时间的性质变化特征。

 

3.丙烯酸树脂骨水泥的单体残留评价

在产品开发过程中,需通过气相色谱或其他的可行性方法测定骨水泥固化后的单体残留量和单体可洗脱量,制定出单体残留及释放趋势的图,与已上市产品进行文献或试验结果对照。依据有关残留评价研究结果,给出安全性风险评估的合理性结论,以支持对残留单体毒性和产品的安全性评价。

 

4.丙烯酸树脂骨水泥的动静态力学性能项目

建议注册开发者依据下表对骨水泥力学性能进行评价和测试。

表二 产品力学性能评价项目及相关测试标准

力学性能

推荐测试方法

测试标准

模量

弯曲模量

4点弯曲

YY0459, ASTM F451

抗压模量

单轴压缩

YY0459, ASTM F451

抗张模量

单轴拉伸

ASTM D638

循环疲劳特性

单轴拉伸/压缩或单轴拉伸/拉伸

ASTM D638

3或4点弯曲

YY/T 1429

断裂韧度,KIC

紧凑拉伸

ASTM E399

切口弯曲

疲劳裂纹扩展

紧凑拉伸

ASTM E647

静止强度

弯曲强度

4点弯曲

YY0459

抗压强度

单轴压缩

YY0459, ASTM F451

抗张强度

单轴拉伸

ASTM D638

剪切强度

单侧剪切(面-面)

ASTM D732

黏弹性

单轴压缩蠕变

ASTM D2990

动态力学蠕变(进一步评价可考虑进行的力学实验)

动态机械分析

 

5.丙烯酸树脂骨水泥的生物相容性评价研究

作为长期植入体内使用的材料,开发者需要对丙烯酸树脂骨水泥的生物相容性进行评价。建议根据GB/T 16886.1标准中规定的与骨/组织持久接触的植入医疗器械进行评价,同时还需考虑并评估与血液接触或单体/颗粒进入血液循环系统等风险。按照GB/T 16886.12的推荐,样品制备时需考虑各组分、聚合时间、预期使用和浸提介质。材料需采用模拟临床使用的方法、以接触临床部位时固化的状态进行样品制备,以评价骨水泥在临床使用中对病人和使用者的危害。

 

6.对于含抗生素骨水泥产品,开发者还需要(包含但不限于如下方面):

(1)验证药物名称(通用名及英文名称)、化学结构式、分子量、分子式、商品名称、组成成份、含量、作用、药物分散的;

(2)比较该产品与已获准进入中国市场的含抗生素骨水泥产品在所含药物种类、药物与医疗器械结合方式、所含药物的剂量、释放速率等;

(3)明确药物的来源;

(4)若药物为外购,需提供双方供货协议或同类证明性文件,并明确注册开发者对药物的质量要求;

(5)进行药物的药学、药理毒理研究;

(6)研究含抗生素骨水泥产品的生产工艺流程及关键控制点,重点关注药物与医疗器械结合工艺研究、药物与医疗器械结合后的产品加工工艺(如灭菌)对药物性能影响的研究、医疗器械与药物相互作用的研究;

(7)进行含抗生素骨水泥产品中药物含量选择依据的相关研究;

(8)药物释放速率的研究;

(9)含抗生素骨水泥产品的稳定性研究,并根据研究结果确定产品的贮存条件及有效期;

(10)产品设计的立题依据,明确添加药物的目的、作用、工作机理及其必要性;

(11)结合含抗生素骨水泥释放药物的速率及局部抗生素浓度变化、最低抑菌浓度(MIC)、防耐药变异浓度值(MPC值)明确小剂量局部使用抗生素是否引起耐药性,并进行相关的验证;

(12)结合全国及部分地区的细菌耐药监测报告、中国人群中关节感染分离菌、抗生素的抗菌谱、抗菌活性、抗生素对主要目标细菌的耐药率等。请说明药物对细菌的敏感率在临床治疗时的可接受标准,提交支持文件,并提供含抗生素骨水泥治疗关节感染有效性的证据。

 

7.灭菌/除菌工艺研究

描述用于保证产品无菌的质量保证体系,明确产品灭菌工艺方法和参数(环氧乙烷灭菌、辐照灭菌、超滤除菌)和无菌保证水平(SAL),需充分考量灭菌方式对产品及聚合后骨水泥性能的影响并提供灭菌确认报告。如灭菌使用的方法容易出现残留,需明确残留物信息及采取的处理方法,并提供研究资料。

 

8.产品有效期和包装研究

提供产品有效期和包装的验证报告(包括产品物理、化学、功能稳定性和包装密封稳定性的验证资料)。重点关注组分的稳定性,如单体黏度变化,过氧化苯甲酰含量的变化,以及骨水泥力学性能表现。

 

9.临床前动物实验

对于产品作用机理、单体释放行为或药代动力学与同类已上市骨水泥显著不同的产品,必要时,需开展动物试验对产品进行评价,建议根据产品预期用途在适合的动物模型中进行器械的性能评价。

 

10.其他资料

证明产品安全、有效的其他研究资料。

 

丙烯酸树脂骨水泥的技术要求

 

提供产品技术要求的研究和编制说明,详述产品技术要求中性能指标及检验方法的确定依据,提供所采用的标准或方法、采用的原因及理论基础,提供涉及的研究性资料、文献资料和/或标准文本。

性能指标需根据产品特性制定,包括但不限于:

1.理化性能:外观、稳定性、内容物精度、挤入度(如适用)、凝固特性(面团时间、凝固时间、最高温度)、平均抗压强度、抗弯模量、抗弯强度、环氧乙烷残留量;

2.对于所含药品成分(抗生素等),需制定药物定性、定量指标。对抗生素的含量、抗生素释放量、抗生素维持有效释放量的最长时间、抗菌/抑菌性能试验进行规定并检测;

3. X射线可见性;

4.热原;

5.无菌。

 

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来源:国家药监局