冠脈支架產(chǎn)品的不溶性微粒評價(jià)

張秀娟，林 峰，賈 晶，丁 波，李 勇，黃嘉華

1 上海微創(chuàng)醫(yī)療器械（集團(tuán)）有限公司，上海市，201203

2 上海市醫(yī)療器械檢測所，上海市，201318

冠脈支架產(chǎn)品的不溶性微粒評價(jià)

【作 者】張秀娟1，林 峰2，賈 晶1，丁 波1，李 勇1，黃嘉華2

1 上海微創(chuàng)醫(yī)療器械（集團(tuán)）有限公司，上海市，201203

2 上海市醫(yī)療器械檢測所，上海市，201318

簡要介紹了不溶性微粒的定義、分類、危害、來源及控制，列舉了冠脈支架產(chǎn)品的不溶性微粒評價(jià)方法，并分析了冠脈

冠脈支架；不溶性微粒

早在19世紀(jì)30年代就有眾多學(xué)者報(bào)告了注射液中不溶性微粒（下文簡稱微粒）帶來的危害，20世紀(jì)50到60年代有關(guān)注射液微粒危害的報(bào)告急劇增多，引起了人們的普遍重視。到了20世紀(jì)70年代各國相繼制定了注射液的微粒限度標(biāo)準(zhǔn)，對藥劑中的微粒含量和微粒粒徑提出了要求[1]。

隨著醫(yī)學(xué)科學(xué)和生命科學(xué)的飛速發(fā)展，冠脈支架產(chǎn)品尤其是冠脈藥物支架已成為治療冠心病的重要手段，但是由于冠脈支架產(chǎn)品使用時(shí)直接接觸血液，如果產(chǎn)品上攜帶微粒，它們將進(jìn)入血液循環(huán)，與注射液中的微粒一樣會(huì)直接造成對病人機(jī)體的損害。因此研究和建立冠脈支架產(chǎn)品的微粒限度標(biāo)準(zhǔn)，降低產(chǎn)品攜帶微粒對病人的危害，成為目前一項(xiàng)非常重要、緊急的工作。

1 微粒的危害

微粒是指那些外來的，不溶于水的，直徑(1～50) μm，肉眼不可見的，易動(dòng)的，非代謝性的有害粒子，一旦進(jìn)入體內(nèi)，可終身存留。微粒廣泛存在于水、空氣、人員、和生產(chǎn)環(huán)境中。

微粒進(jìn)入血液系統(tǒng)后，可能會(huì)產(chǎn)生肉芽腫、血管栓塞、誘發(fā)靜脈炎、引起腫瘤或腫瘤樣反應(yīng)、引起熱原反應(yīng)等危害，給患者帶來長期的、嚴(yán)重的傷害。臨床上已有很多研究報(bào)道了微粒對人體的危害[2-7]。我國同仁醫(yī)院在1997年通過臨床病例證明：輸液微粒超標(biāo)可直接導(dǎo)致病人在半小時(shí)內(nèi)死亡。在2003年對1例曾進(jìn)行40 L輸液的病人研究發(fā)現(xiàn)，其肺部有5 000多個(gè)肉芽腫[7]。Polyzois L[8]的報(bào)道也提到了過高濃度的微粒和金屬離子會(huì)導(dǎo)致組織壞死。Wittkugel O[9]研究栓塞和微粒的關(guān)系也證實(shí)了微粒的聚集會(huì)導(dǎo)致栓塞的形成。

冠脈支架產(chǎn)品上的微粒主要來源于[10-13]：原材料，生產(chǎn)過程，生產(chǎn)環(huán)境和操作員工。另外對于冠脈藥物洗脫支架，除了產(chǎn)品上吸附的外來微粒，其藥物涂層在產(chǎn)品穿越、擴(kuò)張以及植入后的使用過程中也會(huì)脫落，造成的微粒不僅會(huì)堵塞血管，還會(huì)降低藥物的有效性

根據(jù)冠脈支架產(chǎn)品的植入位點(diǎn)及臨床使用過程分析，冠脈支架產(chǎn)品上的微粒大部分會(huì)脫落進(jìn)入冠狀動(dòng)脈的分支血管，主要引起支架內(nèi)急性栓塞、血管末端栓塞和炎癥，嚴(yán)重的可能造成患者心肌梗死[14-20]。很多研究者發(fā)現(xiàn)，藥物涂層支架是隨血管運(yùn)動(dòng)而發(fā)生微粒脫落的。Kollum M等[10]在動(dòng)物身上研究發(fā)現(xiàn)脫落的支架涂層微粒會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的不良反應(yīng)，如發(fā)炎反應(yīng)，嚴(yán)重的能抵消抗增生藥物釋放的作用效果，甚至刺激內(nèi)膜生長導(dǎo)致血管再狹窄。所以冠脈支架生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對產(chǎn)品微粒污染的控制，對產(chǎn)品上的微粒水平進(jìn)行評價(jià)。

2 我國相關(guān)醫(yī)療器械微粒標(biāo)準(zhǔn)

國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對相關(guān)醫(yī)療器械產(chǎn)品微粒的評估和控制標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。雖然美國FDA已發(fā)布了多個(gè)指南文件[28-31]要求生產(chǎn)商和相關(guān)監(jiān)督部門對冠脈支架微粒進(jìn)行檢測和控制，但是目前國內(nèi)外尚無針對冠脈支架產(chǎn)品的微粒控制的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，如微粒的來源、材質(zhì)、形態(tài)、大小和數(shù)量?，F(xiàn)在國外只有少量文獻(xiàn)提及冠脈支架微粒臨床危害的研究，國內(nèi)高等院校及研究機(jī)構(gòu)鮮有對冠脈支架的微粒檢測方法以及微粒與人體血管再狹窄和產(chǎn)生血栓的關(guān)系的報(bào)道?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外生產(chǎn)廠家對于冠脈支架產(chǎn)品的微粒控制普遍沿用了各國藥典中對于小規(guī)格注射液的標(biāo)準(zhǔn)：每個(gè)供試品含10 μm 以上的微粒不得過6 000 粒，含25 μm 以上的微粒不得過600 粒。

3 冠脈支架產(chǎn)品微粒的評價(jià)

3.1 對測試樣品的要求

表1 我國相關(guān)醫(yī)療器械產(chǎn)品微粒的評估和控制標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Assessment and control standard of chinese reterent medical products' particle

測試樣品必須經(jīng)過所有工藝過程，包括滅菌過程，最好是達(dá)到臨床或上市質(zhì)量要求的產(chǎn)品。若測試樣品為生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的不合格產(chǎn)品，則不合格類型不能影響微粒的測試結(jié)果。產(chǎn)品應(yīng)有完整的初包裝。

3.2 對測試環(huán)境、微粒檢查用水和玻璃容器的要求

試驗(yàn)操作環(huán)境不得導(dǎo)入外來微粒，測試前的操作應(yīng)在層流凈化臺中進(jìn)行。玻璃器皿和其他試驗(yàn)器具均應(yīng)潔凈、無微粒。微粒檢查用水使用前須經(jīng)不大于1.0 μm的微孔濾膜過濾[20]。

3.3 微粒測試方法

中國藥典中描述了檢查靜脈注射液和供靜脈注射用原料藥中微粒的兩種方法：光阻法和顯微計(jì)數(shù)法。這兩種方法目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于測試醫(yī)療器械上的微粒。

由于光阻法與顯微鏡法相比，具有智能化程度高、取樣體積準(zhǔn)確性高、記數(shù)準(zhǔn)確性高、操作更簡便、快捷、節(jié)約時(shí)間、提高勞動(dòng)效率、測試數(shù)據(jù)自動(dòng)打印輸出等許多優(yōu)點(diǎn)，已逐步取代傳統(tǒng)的顯微鏡人工檢測法[31]。

但是光阻法也有局限，它不能識別微粒的顏色和形狀，只能對微粒定量并按大小尺寸分類。醫(yī)療器械上的膠體或者表面活性劑可能會(huì)產(chǎn)生氣泡，會(huì)作為微粒被統(tǒng)計(jì)。所以當(dāng)測試混濁、粘稠或者存在膠體或表面活性劑的樣品，要首選顯微鏡法[32]。另外顯微計(jì)數(shù)法可以識別微粒的顏色、形狀或者其他參數(shù)，對于評價(jià)微粒污染來源并制定糾正預(yù)防措施很有幫助。

此外，還通過數(shù)值計(jì)算進(jìn)行了檢驗(yàn)。例如，Cupillard和Capdeville（2010）揭示出：在考慮球狀地殼構(gòu)造的情況下，當(dāng)噪聲源在地表呈空間均勻分布時(shí)，就可以正確推定其衰減，但當(dāng)噪聲源為局部存在時(shí)，就無法進(jìn)行正確推定了。相同的數(shù)值驗(yàn)證也經(jīng)Weaver（2011）得出了結(jié)論。

3.4 冠脈支架產(chǎn)品的微粒評價(jià)方法

對于液體的注射劑，可以直接使用上述的方法對其中的微粒進(jìn)行測試，對于冠脈支架產(chǎn)品，應(yīng)先將其攜帶的微粒收集到液體中，制備成微粒檢驗(yàn)液，然后再測試檢驗(yàn)液中的微粒數(shù)量。另外根據(jù)不同的評價(jià)目的，對樣品的處理方法也不一樣。下面是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)對冠脈支架產(chǎn)品微粒的評價(jià)要求，列舉了3種評價(jià)方法：

3.4.1 基線測試（Baseline Testing）

2008年美國食品藥品管理部門在一份名為冠脈藥物支架的非臨床和臨床研究的指導(dǎo)草案中首先提出這一微粒評價(jià)要求[27]。2011年美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)的一份標(biāo)準(zhǔn)測試方法ASTM F2743-11中對這個(gè)測試方法進(jìn)行了詳細(xì)的描述[30]。這一測試主要適用于藥物洗脫支架產(chǎn)品，評價(jià)其在擴(kuò)張過程中由支架和球囊部分脫落的微粒。

具體做法是在一個(gè)裝有微粒檢測用水的燒杯中，不經(jīng)過穿越過程直接將支架擴(kuò)張到預(yù)期的直徑，然后使用光阻法或者顯微計(jì)數(shù)法測試檢測用水中的微粒。為了模擬體內(nèi)環(huán)境，微粒檢測用水的溫度需控制在37±2oC。應(yīng)使用同一批微粒檢測用水制備空白對照樣品，以考察微粒檢測用水、燒杯及制備過程對測試結(jié)果的影響。

3.4.2 模擬使用（Simulated Use）

美國食品藥品管理部門分別在3份指南文件中提到了這一微粒評價(jià)方式[27-29]。ASTM F2743-11中對這個(gè)測試方法進(jìn)行了詳細(xì)的描述[30]。這一測試適用于球囊擴(kuò)張導(dǎo)管、裸支架產(chǎn)品、藥物洗脫支架產(chǎn)品，用于評價(jià)整個(gè)產(chǎn)品在模擬臨床使用過程中產(chǎn)生的全部微粒。

首先應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品預(yù)期使用的部位，建立一個(gè)模擬穿越裝置，其中包括應(yīng)能夠代表臨床最惡劣彎曲角度的血管平板模型，以及與臨床植入位點(diǎn)順應(yīng)性一致的模擬血管。對于冠脈支架產(chǎn)品可以使用ASTM F2394球囊擴(kuò)張血管支架與輸送系統(tǒng)分離力測試標(biāo)準(zhǔn)指南中建議的血管平板模型。將模擬穿越裝置放在37±2oC水域中。按照使用說明書的建議使用各種輔助器械（例如導(dǎo)引導(dǎo)絲、導(dǎo)引導(dǎo)管等）。用過濾后的微粒檢查用水預(yù)沖洗穿越裝置及輔助器械，沖洗液作為空白對照樣品。按照使用說明書的要求穿越、擴(kuò)張、回撤支架系統(tǒng)或球囊擴(kuò)張導(dǎo)管，擴(kuò)張壓力首選額定爆破壓（RBP）[32]。用充足的微粒檢查用水沖洗導(dǎo)引導(dǎo)管和穿越裝置以及植入支架的模擬血管，收集沖洗液。然后使用光阻法或者顯微計(jì)數(shù)法測試沖洗液的微粒。

3.4.3 疲勞耐久性測試（Fatigue/durability Testing）

這一測試僅適用于藥物洗脫支架，評價(jià)的是在模擬體內(nèi)環(huán)境下由藥物涂層產(chǎn)生的微粒的大小和數(shù)量。這一測試要求在ISO25539-2-2012[33]和FDA的指南草案[27]中均有提及。

疲勞耐久性測試要求測試在模擬人體生理狀態(tài)下對藥物洗脫支架進(jìn)行至少3億8千萬次（等效10年）的加速疲勞，考察由藥物涂層脫落的微粒數(shù)量。國外已經(jīng)有專門的測試設(shè)備來進(jìn)行此項(xiàng)測試，可以實(shí)現(xiàn)對涂層脫落微粒的實(shí)時(shí)監(jiān)控。例如，BOSE公司的ElectroForce 9210 Stent/Graft Test Instrument和Dynatek公司的Coating Durability CDT-5/CDT-20。

4 展望

現(xiàn)階段，國內(nèi)外廠家對于冠脈支架產(chǎn)品的微?？刂茣簳r(shí)沿用了藥典中對于小規(guī)格注射液微粒的標(biāo)準(zhǔn)。然而，對于冠脈藥物支架產(chǎn)品，由于其藥物涂層的微粒脫落是長期存在的，僅僅沿用注射液微粒標(biāo)準(zhǔn)是不夠的。美國ASTM2477標(biāo)準(zhǔn)的起草者也正在考慮這些問題，結(jié)合磨屑微粒以及注射液微粒的形態(tài)、大小、數(shù)量對人體的危害，以及涂層脫落微粒對人體造成的不良反應(yīng)，嘗試建立有關(guān)藥物涂層支架的涂層脫落微粒形態(tài)、大小、數(shù)量的檢測方法，控制涂層脫落微粒，保護(hù)患者的健康利益。

近年來，冠脈支架產(chǎn)品不溶性微粒的評價(jià)主要參考了ISO、FDA、ASTM的標(biāo)準(zhǔn)，目前國內(nèi)尚無針對冠脈支架產(chǎn)品的微粒檢測和控制的法規(guī)要求。隨著國內(nèi)市場對冠脈支架產(chǎn)品微粒危害的重視以及國際標(biāo)準(zhǔn)向國內(nèi)轉(zhuǎn)化的進(jìn)行，國內(nèi)冠脈支架產(chǎn)品的微粒評價(jià)建立和實(shí)施也勢在必行。國內(nèi)的冠脈支架產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)，應(yīng)重視微粒對患者帶來的傷害，建立相關(guān)的評價(jià)方法，不僅可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也為產(chǎn)品進(jìn)入國際市場奠定基礎(chǔ)。

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Particle Evaluation of Cardiovascular Stents

【 Writers 】Zhang Xiujuan1, Lin Feng2, Jia Jing1, Ding Bo1, Li Yong1, Huang Jiahua2
1 Shanghai MicroPort Medical (Group) Co. Ltd., Shanghai, 201203
2 Shanghai Testing & Inspection Institute for Medical Devices, Shanghai, 201318

coronary stents, particle

R927

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2014.02.013

1671-7104(2014)02-0126-04

2013-10-14

上海市科委課題（11441900600）

張秀娟，工程師，E-mail: xjzhang@microport.com

黃嘉華，高級工程師，E-mail: hjh85725@aliyun.com

支架產(chǎn)品的不溶性微粒評價(jià)的發(fā)展趨勢。

【 Abstract 】This paper has brie fl y introduced the de fi nition, classi fi cation, harms, sources and control of particles, lists the particle evaluation method of coronary stents. And the development trend of particle evaluation method of coronary stents is also analyzed.