人類輔助生殖技術(shù)用醫(yī)療器械器具類產(chǎn)品質(zhì)量控制

【作 者】李崇崇，李靜莉，王春仁，韓倩倩

中國食品藥品檢定研究院，北京市，102629

0 引言

當(dāng)今社會，在環(huán)境污染加重、社會壓力增大等諸多因素的影響下，不孕癥的患病率正逐年攀升。WHO在20世紀80年代末期的流行病學(xué)調(diào)查顯示，發(fā)達國家不孕癥的患病率為5%～8%，而發(fā)展中國家甚至可達到30%。在我國，不孕癥患病率為18%[1-3]。WHO預(yù)測，21世紀不孕癥將成為人類第三大類疾病[4-6]。

人類輔助生殖技術(shù)（humanassisted reproductive technology,ART）起源于20世紀70年代，是目前公認治療不孕癥的最有效方法[7]。近年來，在社會需求的刺激下，ART的相關(guān)技術(shù)和醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展并不斷完善，所涉及的相關(guān)醫(yī)療產(chǎn)品內(nèi)容也越來越豐富，主要分為器具類、液體類以及診斷及檢測試劑類產(chǎn)品[7]。其中，人類輔助生殖技術(shù)用醫(yī)療器械器具類產(chǎn)品（以下簡稱器具類產(chǎn)品）主要包括輔助生殖用穿刺取卵針、輔助生殖用移植管及其附件、輔助生殖用顯微操作針和輔助生殖用顯微注射器等[8]。器具類產(chǎn)品的安全和有效性直接影響著患者本身以及子代的安全與健康[9]。下面將針對ART器具類產(chǎn)品的質(zhì)量控制要點進行闡述。

1 ART用醫(yī)療器械的監(jiān)管情況

1.1 國外對ART用醫(yī)療器械的管理

美國聯(lián)邦法規(guī)（CFR）的21章中第884部分的G項中對ART用醫(yī)療器械的分類和定義進行了規(guī)定，將大多數(shù)的該類產(chǎn)品歸為Ⅱ類醫(yī)療器械進行管理[10]。并且針對不同類別的產(chǎn)品，CFR21第884部分和FDA體外受精及輔助生殖器械指南（草案）中提出了標(biāo)準化的技術(shù)要求，如鼠胚實驗、無菌、內(nèi)毒素、生物相容性等[11]。

歐盟方面在2012年頒布了《體外受精和輔助生殖技術(shù)產(chǎn)品的合格評價指南》，要求從風(fēng)險管理的角度對ART相關(guān)醫(yī)療器械進行管理。指南中強調(diào)IVF/ART產(chǎn)品的設(shè)計將影響到其風(fēng)險程度，對于符合醫(yī)療器械定義的IVF/ART產(chǎn)品，應(yīng)根據(jù)歐盟醫(yī)療器械指令（MDD 93/42/EEC）的條例進行分類，IVF/ART產(chǎn)品多歸為Ⅱa/Ⅱb或者Ⅲ類醫(yī)療器械進行管理[12]。

標(biāo)準方面，目前美國、歐盟及加拿大等國家僅對輔助生殖用醫(yī)療器械器具類產(chǎn)品的臨床各環(huán)節(jié)制定了相關(guān)的標(biāo)準或者SOP[9]。

1.2 我國對ART用醫(yī)療器械的管理

近年來，我國藥監(jiān)部門從分類管理、行業(yè)標(biāo)準制定、質(zhì)量控制技術(shù)、注冊技術(shù)審評等方面全方位加強對輔助生殖用醫(yī)療器械的監(jiān)管，取得顯著成效。

在原國家食品藥品監(jiān)督管理總局發(fā)布的2018版《醫(yī)療器械分類目錄》[13]中，輔助生殖器械歸入18-07“輔助生殖器械”部分，其中器具類產(chǎn)品基本按照Ⅱ類進行管理，體外輔助生殖用液按照III類進行管理，輔助生殖專用儀器除輔助生育激光系統(tǒng)外均按照II類進行管理。

2014年，國家藥品監(jiān)督管理局批復(fù)中國食品藥品檢定研究院（簡稱中檢院）為ART用醫(yī)療器械標(biāo)準技術(shù)歸口單位，主要負責(zé)該領(lǐng)域行業(yè)標(biāo)準的制定工作。時至今日，中檢院已組織制定了我國自主研發(fā)ART用醫(yī)療器械行業(yè)標(biāo)準8項，其中已發(fā)布6項，報批2項。

此外，國家藥品監(jiān)督管理局分別于2018、2019和2020年發(fā)布了《人類體外輔助生殖技術(shù)用液注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則》《輔助生殖用胚胎移植導(dǎo)管注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則》以及《輔助生殖用穿刺取卵針注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則》，以提升人類輔助生殖用醫(yī)療器械注冊審查工作的質(zhì)量。

2019年12月，國家藥品監(jiān)督管理局發(fā)布的《關(guān)于公布新增和修訂的免于進行臨床試驗醫(yī)療器械目錄的通告》（2019年第91號）中明確指出18子目錄下Ⅱ類無源產(chǎn)品均免于進行臨床試驗。這一舉措進一步加速了產(chǎn)品的上市步伐，推動了行業(yè)的發(fā)展。

我國標(biāo)準和監(jiān)管體系的日益成熟，也推動了ART行業(yè)的發(fā)展，截至目前已有21個國內(nèi)生產(chǎn)廠家的54個輔助生殖用醫(yī)療器械產(chǎn)品獲得了注冊證。

2 ART用醫(yī)療器械器具類產(chǎn)品質(zhì)量控制要點

2.1 原材料控制

器具類產(chǎn)品的作用對象是配子、合子及不同細胞階段的胚胎，對于這些細胞而言，微小的環(huán)境變化，都會對其質(zhì)量和發(fā)育情況產(chǎn)生直接的影響，并且作用難以磨滅[7]。因此，應(yīng)從源頭上把控原材料（包括包裝容器）的質(zhì)量，對原材料的來源、質(zhì)量控制標(biāo)準及驗證方法等進行詳細的分析，保證其安全性和有效性。在原材料的選擇上，應(yīng)選擇無致癌、致畸、致突變性，無生殖毒性和遺傳毒性的原材料，并對原材料的安全性、可瀝濾物、相關(guān)毒理學(xué)、臨床應(yīng)用史等進行分析。對于與產(chǎn)品直接接觸的產(chǎn)品初包裝，應(yīng)從物理、化學(xué)、毒理學(xué)等方面進行評價，保證在產(chǎn)品滅菌、貯存和運輸過程中不對產(chǎn)品性能和安全性產(chǎn)生不利的影響。

2.2 產(chǎn)品設(shè)計

為達到預(yù)期性能的要求，產(chǎn)品的設(shè)計應(yīng)充分考慮使用過程中的有效性、安全性以及便捷性，既要保證能夠達到使用目的，便于操作使用，還要考慮產(chǎn)品使用過程中可能引起的對患者或是胚胎細胞的損害。例如用于固定卵母細胞的固定針，其內(nèi)腔直徑和邊緣的平滑程度將直接影響卵母細胞的質(zhì)量；再比如剝卵針的邊緣平滑程度、尺寸規(guī)格都會影響其對卵丘顆粒細胞的去除效果。

采用新材料制造的產(chǎn)品或聲稱的更安全/操作更簡單等其他特殊性能，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品特點制定相應(yīng)的性能要求，設(shè)計驗證該項特殊性能的試驗方法[14]。

2.3 產(chǎn)品控制

2.3.1 物理性能

產(chǎn)品的物理性能如結(jié)構(gòu)、尺寸、力學(xué)性能等直接決定了產(chǎn)品的安全性和有效性。ART器具類產(chǎn)品的作用對象多為配子、合子、胚胎等，且操作過程精密而復(fù)雜，這就對于產(chǎn)品尺寸、粗糙度以及斷面的處理等提出了更嚴苛的要求。

以顯微注射針為例，其各個部位的物理參量不僅會影響到注射的效率，更重要的是將直接影響合子的存活率[15]。首先，合理的針長才能保證有適宜的注射用尖端；其次，尖端開口的內(nèi)外徑，外徑過大會增大刺入原核的困難程度，也會在注射后引起更多的受精卵卵裂，內(nèi)徑開口過小又會增大粉塵阻塞的可能性；再次，針尖部位的錐度，也會直接影響刺入的難易程度；針尖與玻璃管肩部之間的距離，如果距離太短，玻璃管的肩部會影響注射效果，距離太長則會降低注射針的穩(wěn)定性，使其在穿過礦物油層以及注射過程中發(fā)生彎曲，導(dǎo)致注射失敗。只有在設(shè)計、加工過程中做到多個細節(jié)的嚴格把控，才能保障最終產(chǎn)品有效。

ART器具類產(chǎn)品品種多樣，不同類型的產(chǎn)品用途也各不相同，應(yīng)根據(jù)其預(yù)期的臨床使用，充分考慮使用過程中給患者主體以及胚胎、配子帶來的直接損傷，對其物理性能檢測項目及指標(biāo)進行選擇、設(shè)計和控制。

2.3.2 化學(xué)性能

化學(xué)性能與產(chǎn)品的安全性密切相關(guān)，由于ART器具類產(chǎn)品的特殊作用對象和預(yù)期用途，對其化學(xué)性能的要求就更加嚴苛，因此要結(jié)合產(chǎn)品原材料和制造工藝，在各個環(huán)節(jié)中充分考慮有害元素、加工助劑以及環(huán)氧乙烷滅菌的殘留。

例如以硼硅酸鹽毛細玻璃管為原料生產(chǎn)的顯微注射針，首先要對原材料進行控制，有的原料出廠時沒有經(jīng)過嚴格的清洗，管壁會有碳化物顆粒等雜質(zhì)的殘留，無法直接使用，因此要在使用前對原材料進行清洗、浸酸、烘干、滅菌等，從源頭保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

考慮到鉛、鉻、銅、鋅等多種重金屬離子具有致癌、致畸性，因此在產(chǎn)品的設(shè)計和加工過程中應(yīng)當(dāng)明確采取的處理方法及限量要求，盡可能降低或者去除重金屬。

除此之外，大量相關(guān)研究已經(jīng)證實，環(huán)氧乙烷不僅會對直接接觸的生殖細胞產(chǎn)生毒性，還會在受精、卵裂、囊胚形成等過程中產(chǎn)生不良的影響，最終影響胎兒的發(fā)育，若終產(chǎn)品使用了環(huán)氧乙烷進行滅菌處理，應(yīng)明確標(biāo)注環(huán)氧乙烷殘留量的限值，并進行分析和說明[16]。

關(guān)于各類化學(xué)指標(biāo)的檢測，由于目前尚無ART器具類產(chǎn)品的通用檢測標(biāo)準，可參考GB/T 14233.1-2008 進行評估，涉及的主要項目有酸堿度、重金屬、還原物質(zhì)、紫外吸光度、蒸發(fā)殘渣、環(huán)氧乙烷殘留等。

2.3.3 生物性能

ART器具類產(chǎn)品首先要保證產(chǎn)品無菌，細菌內(nèi)毒素也要控制在合格的范圍內(nèi)。相關(guān)的檢測可參考GB/T 14233.2-2005。

對ART器具類產(chǎn)品中與患者、配子、合子、胚胎直接或間接接觸的材料的生物相容性評價也是ART器具類產(chǎn)品質(zhì)控的要點。主要的評價項目除了要包含GB/T 16886系列標(biāo)準中涉及的常規(guī)檢驗項目，如熱原、細胞毒性試驗、致敏試驗、刺激試驗、急性全身毒性試驗、溶血試驗等，考慮到其作用的對象，還要參考國家食品藥品監(jiān)督管理總局已經(jīng)發(fā)布的輔助生殖相關(guān)檢測標(biāo)準，YY/T 1434-2016《人類體外輔助生殖技術(shù)用醫(yī)療器械體外鼠胚試驗》、YY/T 1535-2017《人類體外輔助生殖技術(shù)用醫(yī)療器械 生物學(xué)評價人精子存活試驗》做好進一步的評價。

對于可能接觸配子和/或胚胎的產(chǎn)品，需要進行體外鼠胚試驗。鼠胚試驗有1-細胞和2-細胞兩種方法，由于1-細胞胚胎方法更加敏感，因此通常推薦使用1-細胞胚胎方法，但是要注意排除例如受精卵本身質(zhì)量問題等因素的干擾[7]。鼠胚實驗結(jié)果的判定是囊胚成形率以及囊胚形態(tài)，但是僅憑這兩點無法完整地說明囊胚質(zhì)量的優(yōu)劣，因此可兼用囊胚細胞計數(shù)法，通過對囊胚內(nèi)外細胞團進行鑒定和計數(shù)的方法對發(fā)育期的胚胎進行分析[14,17]。

對于可能接觸精子、卵母細胞或胚胎的產(chǎn)品，需進行人精子存活試驗來判斷受試物對生殖細胞及胚胎的潛在毒性。精子存活試驗?zāi)軌驅(qū)ψ畹退降亩拘员憩F(xiàn)出最大的敏感性，但是由于不同個體的精子間存在個體差異，并且精子的冷凍時長也會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響，因此在實驗過程中應(yīng)充分考慮干擾因素，并在必要時聯(lián)合其他評估手段一起使用[7,18]。

若產(chǎn)品中（包括包裝容器）所含成分具有致癌、致畸及致突變性潛在風(fēng)險，應(yīng)對該成分的應(yīng)用進行詳細的分析，并對其致癌性、致突變性及生殖毒性的生物相容性進行評價[7]。

2.4 生產(chǎn)制造控制

ART器具類產(chǎn)品的預(yù)期用途決定了其加工工藝較為精細和復(fù)雜，因此首先要保證工藝的穩(wěn)定性，對于特殊工藝和關(guān)鍵工藝，要嚴格把控要點參量。考慮到生產(chǎn)工藝中使用的添加劑、溶劑的殘留可能帶來的風(fēng)險，因此需明確生產(chǎn)過程中各種加工助劑的使用情況及對雜質(zhì)（如殘留單體、小分子殘留物等）的控制情況，采用或建立相應(yīng)的檢測方法對殘留量進行測定，并對工藝殘留雜質(zhì)對人體及配子、合子和胚胎的影響及其可接受限量進行分析評價[19]。

2.5 包裝和滅菌

2.5.1 產(chǎn)品貨架有效期和包裝研究

（1）貨架有效期

貨架有效期包括產(chǎn)品有效期和包裝有效期。貨架有效期可采用實時老化或加速老化的方法進行驗證。實時老化應(yīng)遵循極限試驗和過載試驗原則。加速老化研究試驗的具體要求可參考YY/T 0681.1-2009 和ASTM F1980 。加速老化的實驗條件應(yīng)與宣稱的運輸儲存條件下真實產(chǎn)品老化的機制相匹配。若加速老化的方式會導(dǎo)致產(chǎn)品變性，則應(yīng)以實時老化的方法進行測定和驗證。

（2）包裝及包裝完整性

產(chǎn)品的包裝設(shè)計及驗證應(yīng)充分考慮對產(chǎn)品使用性能的影響，并應(yīng)在宣稱的有效期內(nèi)以及合理的貯存、運輸儲存條件下保持完整性。包裝驗證可參考標(biāo)準包括GB/T 19633、YY/T 0698系列標(biāo)準、ISO 11607、ASTM D4169-16等。

2.5.2 滅菌工藝研究

ART器具類產(chǎn)品的滅菌過程應(yīng)予以確認并進行常規(guī)控制，確保產(chǎn)品的無菌保證水平（SAL）達到1×10-6。滅菌的方法和參數(shù)可根據(jù)產(chǎn)品進行選擇，但需對選擇依據(jù)進行說明。滅菌過程的控制應(yīng)根據(jù)不同的滅菌方法參考相應(yīng)的標(biāo)準，例如，若采用環(huán)氧乙烷滅菌，應(yīng)符合GB 18279.1、GB/T 18279.2的要求；若采用濕熱滅菌，應(yīng)符合GB 18278.1的要求；若采用輻射滅菌，應(yīng)符合GB 18280.1、GB 18280.2、GB/T 18280.3的要求；若產(chǎn)品采用其他滅菌工藝，應(yīng)符合GB/T 19974的要求。

3 小結(jié)

隨著不孕不育癥的增多和人類輔助生殖概念的滲透，會有更多的人類輔助生殖產(chǎn)品面世。為了促進人類輔助生殖類醫(yī)療器械產(chǎn)品安全有效地走向市場，應(yīng)從原料的來源、產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)工藝、關(guān)鍵性能指標(biāo)及外源污染因子檢測等各個方面進行質(zhì)量控制，并對包裝、保存和運輸?shù)热^程進行嚴格把關(guān)，最大程度地減小各個環(huán)節(jié)中可能引入的風(fēng)險，提升產(chǎn)品的質(zhì)量。另外，對于有可能引入的很多痕量級外源性污染因子，還應(yīng)在產(chǎn)品的質(zhì)量控制中引入更先進的分析手段如原位分析、痕量分析等，完善該類產(chǎn)品的評價技術(shù)和方法[19]。我們從多個方面對器具類產(chǎn)品的質(zhì)量控制要點進行了闡述，希望能促進相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)，并為該類產(chǎn)品檢測及監(jiān)管提供技術(shù)參考。