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医械研发是否需要做动物实验

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来源:飞速度医疗器械咨询  发布时间:2019-08-26  浏览:

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  医疗器械研发是否需要开展动物实验

  在我国,医疗器械根据风险程度由低到高实行分类管理。其中二三类实行注册管理,上市前常需要进行临床试验。尤其是后者对人体具有较高的风险,临床试验是必选项目,而且还需要经国家药品监督管理局批准之后才能开展。那么,在临床试验之前,哪些产品需要开展动物实验、如何开展动物实验,此前的法规并未明确。

医疗器械研发

  动物实验的法规要求

  《医疗器械临床试验质量管理规范》中第七条规定:临床试验前,申办者应当完成试验用医疗器械的临床前研究,包括产品设计(结构组成、工作原理和作用机理、预期用途以及适用范围、适用的技术要求)和质量检验、动物试验以及风险分析等,且结果应当能够支持该项临床试验。质量检验结果包括自检报告和具有资质的检验机构出具的一年内的产品注册检验合格报告。虽然提出了动物实验要求,并未规定哪些产品需要开展动物实验。

  2019年4月18日,为加强医疗器械产品注册工作的监督和指导,进一步提高注册审查质量,国家药品监督管理局组织制定了《医疗器械动物实验研究技术审查指导原则 第一部分:决策原则》。这是开展动物实验判定路径依据,具有里程碑的意义。这是国家药监部门首次发布关于动物实验的官方文件,结束了医疗器械动物实验长期无规可循的局面。

  动物实验的主要目的

  动物实验是科学、合理的评价医疗器械安全性和有效性的重要手段之一,其属于产品设计开发中的重要研究,可为产品设计定型提供相应的证据支持。

  若需开展临床试验,可为医疗器械能否用于人体研究提供支持。通过相关动物模型来考察产品的安全性和有效性,以及临床相关参数的确定,预测其在人群中使用时可能出现的不良事件,降低临床试验受试者和临床使用者承担的风险,并为临床试验方案的制定提供依据。

医疗器械研发公司

  动物实验方案的设计要求

  (1)应当建立与拟申报产品预期用途相对应的各个解剖部位应用的动物模型。
  (2)动物实验还应根据拟申报器械的性能结构特点及临床使用情况,选取合适的对照产品。
  (3)评价指标应当覆盖有效性指标及安全性指标。
  (4)试验例数的选择应符合统计学原则。

  是否开展动物实验的决策

  开展动物实验前,我们应遵循动物福利伦理原则:“替代(Replacement)、减少(Reduction)和优化(Refinement)” 原则。

  首先应识别研发器械的预期用途特征和主要风险,若可通过实验室研究,或有经过确认/验证的非活体研究、计算机模拟等替代性研究,或通过与市售同类产品的性能对比研究,即可充分验证产品的安全性、有效性,基于动物福利伦理的考虑,应免于动物实验。

  有指导原则,以指导原则为准。

  对于在目录中的医疗器械,是否需要开展动物实验得具体问题具体分析。不在目录的产品,也可能需要开展实验。

  动物实验的意义

  为产品设计定型提供相应的证据支持;为医疗器械能否进入临床研究阶段提供依据;实现对临床受试者的保护;为医疗器械能否进行临床试验或临床试验如何设计提供参考。


医疗器械研发机构

  案例分析

  (一)多孔涂层生物型髋关节假体

  多孔涂层生物型髋关节假体的主要风险包括产品骨结合效果欠佳或涂层剥落造成的假体固定失败等,通过动物实验可评价涂层的骨结合效果。如果通过涂层的成分表征、形貌及体视学数据(厚度、孔隙率、孔隙尺度等)、涂层机械性能评价(涂层与基体结合强度等)、涂层稳定性及耐腐蚀性能评价、生物相容性评价等研究证明其与已上市同类产品的涂层具有等同性,则无需通过动物实验来评估多孔涂层的骨结合效果和涂层的稳定性。

  (二)心电图机

  心电图机的主要风险之一是工作数据的不准确性,包括心电图自动测量的不准确性和心电图自动诊断的不准确性。可进行实验室研究,通过心电图标准数据库来验证心电图自动测量的准确性,可通过形态诊断用心电图数据库和节律诊断用心电图数据库来确认公开形态解释的准确性和公开节律诊断的准确性,无需开展动物实验。

  (三)注射用交联透明质酸钠凝胶

  交联透明质酸钠凝胶可用于面部注射以纠正鼻唇沟皱纹,纠正效果一般可达到6个月。鉴于通过动物实验无法考察人体面部皱纹的改善程度,故一般不采用动物实验数据支持该类产品的有效性,建议在人体临床评价资料中关注产品注射6个月时的鼻唇沟皱纹严重程度分级(如WSRS)较术前的改善程度等疗效评价指标。

  (四)可吸收生物疝修补补片

  本案例提及的可吸收生物疝修补补片用于修复腹壁疝及腹壁缺损,一般具有类似细胞外基质的微观结构。产品植入人体后,宿主细胞在材料中生长,终将重塑出的腹壁组织对缺损进行修补。
  1. 该类产品主要的风险之一在于疝或腹壁缺损的复发,宜采取一系列风险控制措施确保产品组织重建的有效性,以降低疝复发的风险。对于该类产品,仅仅依靠常规的实验室研究并不能验证疝复发风险相关控制措施的有效性,宜考虑使用组织病理学等动物实验数据验证组织重建效果。
  2. 申请人在开展动物实验前可收集已有同类产品的动物实验资料或文献数据,并分析这些数据能否用于支持申报产品组织重建效果的评价,如现有资料充分则无需开展动物实验。

  (五)体外除颤产品

  体外除颤产品供不同的使用者和操作者在不同的预期使用环境下进行体外电复律治疗。

  对于该类产品,常规的实验室研究并不能验证体外电复律技术风险相关控制措施的有效性,因此宜使用活体动物开展实验获得除颤研究数据进行验证。

医疗器械研发机构

  (六)超声软组织切割止血系统

  超声软组织切割止血系统用于软组织切割和血管闭合产品通过摩擦产生的热量导致组织凝固后被切开、封闭血管(本例子不包含3mm以上血管的切割和闭合功能的特殊要求)。
  1. 该产品主要风险包括产品设计不合理等原因可能造成的血管切割闭合不充分和组织热损伤等。仅依靠实验室研究无法充分验证这些风险的控制措施是否有效,需要通过急性动物实验观察产品的即刻的血管切割闭合情况和组织热损伤情况,需要通过慢性动物实验观察热损伤愈合情况和继发出血情况,进而验证风险控制措施的有效性。
  2. 若申请的产品包含多个类似设计的刀头,可在开展动物试验前通过体外爆破压力实验筛选出性能较差的刀头开展动物实验,以起到减免部分动物实验的目的。对于新增与已有刀头相似(设计类似、性能相近)的刀头,可使用体外爆破压力实验结果证明其与相似刀头的等同性,不再开展动物实验。

  (七)植入式心脏起搏器

  1. 植入式心脏起搏器属于高风险植入器械,开展动物实验可以为产品设计定型提供相应的证据支持。若同一申请人在前代产品基础上进行植入式心脏起搏器的改进或更新,对于前代产品已验证的内容无需开展动物实验,必要时申请人仅针对改进或更新部分开展相应的动物实验。
  2. 患者在植入心脏起搏器后一般不能进行核磁共振检查(MRI),如果申请人设计开发了MRI兼容的植入式心脏起搏器,需要评估MRI环境对产品安全性及有效性带来的影响,进行MRI兼容性相关研究。MRI兼容性研究通常需要应用动物进行计算机建模验证MRI兼容的安全性与有效性,当验证过计算机建模的准确性后,对于同一申请人其他植入式心脏起搏器产品的MRI兼容性研究,可以不再重复进行动物实验。
  3. 无导线起搏器与传统的植入式心脏起搏器相比,采用了新的结构设计、手术操作方法,不需要植入传统的植入式心脏电极导线,申请人宜针对创新点相关风险进行评估,并对风险控制措施有效性进行验证或确认,申请人宜对无导线起搏器开展动物试验,验证产品安全性、有效性及可行性。

  (八)药物洗脱支架

  1. 尽管药物洗脱支架产品所含药物如紫杉醇、雷帕霉素已作为药品具有较长的临床应用历史,但在器械中应用与其单独作为药品应用时具有较大差异,例如药物洗脱支架植入后,靶血管壁中的局部组织药物浓度会远远高于药品系统使用后的血药浓度,单纯作为药品使用的药代及毒理学研究资料并不足以支持其安全性,宜进一步通过动物实验开展靶血管、远端心肌等局部组织的毒理学安全性研究,获取必要的组织病理学数据等。对于两个含有相同药物的药物洗脱支架,若支架药物载体材料不同,临床应用时同样存在较大差异,例如药物成分从不同载体材料中释放、吸收的速率不同,宜通过动物实验研究结合已有的文献数据资料来确认药物剂量密度及安全范围。
  2. 对于涂有可降解涂层的药物洗脱支架产品,其降解性能是载体聚合物材料筛选中一项重要因素。通过动物实验在体研究药物洗脱支架涂层的降解性能十分必要,但如果载体聚合物(例如聚乳酸-羟基乙酸共聚物,PLGA)的降解性能,可通过同类产品信息、文献数据信息、材料数据库信息、监管机构备案信息等获得支持,申请人无需对申报产品重新开展降解性能的动物实验。

  (九)骨内固定用可降解金属螺钉

  骨内固定用可降解金属螺钉,该类产品在骨愈合初期提供初始的稳定固定,待骨愈合后逐渐降解,避免二次手术取出。

  该类产品主要风险包括降解周期与骨愈合周期不匹配造成内固定过早失效,以及降解产物对机体组织和器官带来的安全性问题等。对于该类产品,仅仅依靠常规的实验室研究并不能验证失效风险相关控制措施的有效性,需要通过适宜的动物模型的相应部位制备骨折或骨缺损模型,评价可降解金属产品在适宜的动物体内的降解性能和产品的安全性及有效性。具体试验项目可包含X光评价、血液中元素分析、组织病理分析、micro-CT分析、植入生物力学评价、周围骨组织分析等。

  (十)吻合器

  吻合器主要用于组织/脏器的切除、闭合。
  1. 用于实质脏器或血管切割/吻合的吻合器类产品,因常规的实验室研究并不能充分验证吻合器用于人体的操作性能和吻合性能,宜开展动物实验。
  2. 对于采用了新材料的肠道或皮肤吻合器类产品,若产品性能、吻合钉材质等与已上市产品存在差异性,仅依靠常规的实验室研究和现有数据不足以评价产品安全性和有效性,宜开展动物实验。另外,通过动物实验可确定产品临床相关参数(如组织厚度等),预测产品在人体中使用时可能出现的安全性问题。

  (十一)可吸收外科防粘连产品

  对于可吸收外科防粘连产品,应实现产品预期的防粘连功能。该功能宜在适当的活体动物模型上进行研究。动物实验中宜尽可能地体现手术方法、特定手术部位、粘连的类型、粘连的评价方式,以及拟在临床应用时的产品使用方法,并观察产品是否能有效降低粘连的发生率、广泛程度及严重程度等。另外,通过动物实验也可以更好地为临床研究方案设计提供参考。