medicina regenerativa3 [compatibility mode]

7/24/2019 Medicina Regenerativa3 [Compatibility Mode]

1/54

Metode standardizate

pentru evaluarea biologica

a dispozitivelor medicale


2/54

Dispozitive medicale

orice instrument, aparat, echipament,

material sau alt articol, utilizat singur

sau in combinatie, impreuna cu orice

accesoriu, inclusiv software-ul necesar

functionarii corespunzatoare a acestuia,

destinat de producator sa fie folositpentru om, in scop de:

a) diagnosticare, prevenire,

monitorizare, tratament sau ameliorare

a unei afectiuni sau a unei leziuni;

b) investigatie, inlocuire sau

modificare a anatomiei sau a unui

proces fiziologic;c) control al conceptiei,

si care nu isi indeplineste actiunea

principala prevazuta prin mijloace

farmacologice, chimice, imunologice

sau metabolice, dar a carui functionare

poate fi asistata prin astfel de mijloace

(HG 344 /2004)

dispozitiv medical activ - oricedispozitiv medical a carui functionare se

bazeaza pe o sursa de energie electrica

sau pe orice sursa de putere, alta dect

cea generata direct de organismul uman

sau de gravitatie

dispozi ti v medical implan-

tabil activ - orice dispozitiv medicalactiv care este destinat sa fie introdus,

partial ori total, prin interventie medicala

sau chirurgicala, in organismul uman

sau, prin interventie medicala, intr-un

orificiu natural al acestuia, si care este

destinat sa ramna implantat dupa

finalizarea procedurii

dispozitiv individual la

comanda - orice dispozitiv medicalimplantabil activ, destinat sa fie utilizat

exclusiv pentru un pacient determinat,

realizat special conform prescriptiei unui

medic specialist care, pe propria

raspundere, ii stabileste caracteristicile

specificeale proiectului


3/54


4/54


5/54


6/54


7/54


8/54

Biocompatibilitate

Un biomaterial, in acceptiunea actuala, in sens larg, este

un material destinat a fi pus in contact cu tesuturile vii si

fluide biologice pentru a diagnostica, trata, modifica forme

sau a inlocui parti de tesut, organe sau a stimula unelefunctii ale acestora.

Definitia general acceptata pentru biocompatibilitate unui

material vizeaza proprietatile acestuia care asigura o

reactie adversa minima in mediul biologic.


9/54

Biocompatibil itatea - determinata de:

Natura materialelor componente

Tipul de tesut care va fi expus la

dispozitivul medical

Durata expunerii


10/54

CumCum sese caracterizeazacaracterizeaza unun materialmaterial carecare vava

prelucratprelucrat caca dispozitivdispozitiv medical/implant?medical/implant?

CumCum sese evalueazaevalueaza materialelematerialele pentrupentru aa

determinadetermina dacadaca suntsunt biocompatibilebiocompatibile??

CumCum sese evalueazaevalueaza biomaterialelebiomaterialele pentrupentru aa

determinadetermina dacadaca vor vor functionafunctiona adecvatadecvat inin

vivovivo??

PROBLEMATICAPROBLEMATICA BIOBIOMATERIALEMATERIALE::


11/54

Testare Biomateriale: 4 etapeCaracterizare materii

prime

Biocompatibilitate

material

Validare produs siproces

Testare pentru

punerea pe piata

chimic, fizic, biologic

citotoxicitate, sensibilizare,iritare, toxicitate sistemica,

hemocompatibilitate,

carcinogenicitate

mediu, procesare, sterilizare,

validare produs finit (dispozitiv

medical)

Audit periodic, teste pentru

avize aplicare


12/54

Categorii de dispozitive medicale Definitii si

exemple


13/54

Dupa durata de expunere

Expunere limitata.

Dispozitive cu durata de expunere mai micade 24 h.

Expunere prelungita.

Dispozitive a carui termen de utilizare(singular, multiplu sau termen lung) estecuprins intre 24h si 30 zile.

Contact permanent. Dispozitive a carui termen de utilizare

(singular, multiplu sau termen lung) este maimare de 30 zile.


14/54


15/54

Standarde pentru testarea

biomaterialelor

Standarde ISO 10993: ISO 10993-1: Evaluare si testare in cadrul unui proces de gestionare a riscului

ISO 10993-2: Conditii pentru protectia animalelor

ISO 10993-3: Teste pentru genotoxicitate, carcinogenitate si toxicitate asuprafunctiei de reproducere

ISO 10993-4: Selectarea testelor pentru interactiunile cu sngele ISO 10993-5: Teste pentru citotoxicitate in vitro

ISO 10993-6: Teste pentru efecte locale dupa implantare

ISO 10993-7: Reziduuri de sterilizare cu oxid de etilena

ISO 10993-8: Selectarea si calificarea materialelor de referinta utilizate pentruteste biologice

ISO 10993-9: Cadru pentru identificarea si cuantificarea produsilor potentiali de

degradare ISO 10993-10: Teste de iritare si de sensibilizare cutanata

ISO 10993-11: Teste pentru toxicitate sistemica

ISO 10993-12: Prepararea esantioanelor si a materialelor de referinta

ISO 10993-13: Identificare si cuantificare a produselor de degradare dindispozitive medicale pe baza de polimeri

ISO 10993-14: Caracterizarea materialelor


16/54

Standarde pentru testarea

biomaterialelor

ISO 10993-11: Teste pentru toxicitate sistemica

ISO 10993-12: Prepararea esantioanelor si a materialelor de referinta

ISO 10993-13: Identificare si cuantificare a produselor de degradare din

dispozitive medicale pe baza de polimeri ISO 10993-14: Identificarea si cuantificarea produselor de degradare din

materiale ceramice

ISO 10993-15: Identificarea si cuantificarea produselor de degradare dinmetale si aliaje

ISO 10993-16: Proiectarea studiilor toxicocinetice pentru produse dedegradare si substante extractibile

ISO 10993-17: Stabilirea limitelor admisibile pentru substante extractibile

ISO 10993-18: Caracterizare chimica a materialelor

ISO/TS 10993-19: Caracterizarea fizico-chimica, morfologica sitopografica a materialelor

ISO/TS 10993-20:Principii si metode pentru testarea imunotoxicitatiidispozitivelor medicale


17/54

17

Standard ISO 10993-1: Evaluare

si testare Principii de evaluare a toxicitatii

1. Caracterizarea si identificarea compozitieibiomaterialului, potentiale impuritati si substanteextractibile;

2. Considerarea de efecte toxice pentru produsele deextractie si produsele de degradare;

3. Teste realizate de personal specializat;

4. Analiza date la autoritatile de verificare;

5. Reevaluare de efecte toxice daca au loc modificari de

compozitie, in timpul prelucrari sau la utilizare;6. Analiza datelor: nonclinice, clinice, postmarket etc.

7. Toate materiale teste de citotoxicitate, sensibilizare siteste de iritare


18/54

Standard ISO 10993-14:

Caracterizarea materialelor Proprietati chimice, toxicologice,

fizice, electrice, morfologice si

mecanice: Material

Aditivi

Contaminanti de proces si reziduuri

Substante extractibile

Produse de degradare


19/54


Caracterizarea materialelor De ce caracterizam?

Stabilirea amprentei

Determinarea prezentei de substanteextractibile

antioxidanti contaminanti surfactanti

stabilizatori plastifianti monomeri


20/54

Amprenta chimica

Spectroscopie IR

Spectroscopie RAMAN

Analiza termica (punct topire, grad decristalinitate, T vitrifiere)


Caracterizarea materialelor


21/54

0

100

200

300

400

500

600

700

320 520 720 920 1120 1320 1520 1720

Frequency (cm-1

)

Inten

sity

(a.u.

)

Amide I

Collagen

Amide III

Collagen

CH2Wag

CO3, 2

PO4, 1

PO4, 2 PO4, 4

Spectru FTIR - Polyurethane

Spectru RAMAN os




22/54

Teste mecanice

Intindere, compresiune, incovoiere Rezistenta la soc

Rezistenta la oboseala




23/54

Conditii de testare:


24/54


Citotoxicitate

- Testarea citotoxicitatii prin metoda

contactului direct- Testarea citotoxicitatii prin metoda

extractului


25/54

Materialele toxice inhiba caile metabolice alecelulelor

Surse de materiale toxice: componente extractibile

Aditivi pentru prelucare Plastifianti

Monomeri

Doza de agent chimic eliberat in:

Doza de expunere: doza aplicata sistemului Doza eliberata: doza absorbita de celule


Citotoxicitate


26/54

26

Testare In vitro

Culturi de celule:

Prelevare tesut

Maruntire fina

Extragere celule libere din

MEC, prin digestie(tripsina,

colagenaza etc.)

Conditionarea placi/ petri cunutrienti, temperatura 37oC!


27/54

Testare In vitro: Contact direct

Contact direct Monstrat confluent de celule,

(fibroblaste)

biomaterial in contact direct

24 ore, 37C

Celulele: Modificare morfologie

Mor

Pierd aderenta la start

Hematoxylin blue: coloratie celule viiaderente

toxicitate=celule moarte/celule vii ! Fibroblaste?

Usor de mentinut

Buna corelatie cu testele pe animale

Sunt prezente in procesele devindecare a ranilor

Biomaterial


28/54

28

Monostrat de celule (L929 mouse fibroblast

cells , 100 x) - contact celula-celula bine

definit Indicatie material non-citotoxic

(raspuns negativ)

L929 mouse fibroblast cells (100 x ) , citotoxic

pozitiv metoda testului in elutie. Spatiile

mari dintre celule indica o dezintegrare

puternica a celulelor

http://www.devicelink.com/mddi/archive/98/04/013.html

Testare In vitro: Contact direct


29/54

29

Testare In vitro : Difuzie in agar

Difuzie in agar Intre celule si material

se interpune un stratde agar

Substantele chimicedifuzeaza prin agar

Se utilizeaza coloratiipentru evidentiereacelulelor sanatoase

Zona necolorata injurul biomaterialului celule moarte

Biomaterial

Strat de agar


30/54


Material control pozitiv. Zona decolorata indica faptul ca prezenta probei determina liza celulelor material

toxic

Testare In vitro :

Difuzie in agar


31/54

31

Testare In vitro:Metoda

Extractului Extractia

CUM?

- Mentinere material in

solvent sau solutii apoase

(De ce solvent sau apa?)

Materialele se vor dizolva,

migra in solutie

Se aplica solutia in cultura

de celule

Coloratie celule viabile

Biomaterial


32/54

Teste In vitro: Comparatie


33/54

33


Sensibilizare Contact prelungit a substantei chimice

ce interactioneaza cu sistemul imunitar

Pielea utilizare frecventa deoarececele mai multe reactii la biomaterialsunt mediate celular

Sensibilitatea dermica zone rosiaticesi umflare


34/54

Sensibilizare la manusi din latex utilizare saptamani- luni



Sensibilizare


35/54

Porcusori de guineea: raspuns la sensibilizatoridermici

Metode de testare: Probe repetate(Buehler): pentru dispozitive topice electrozi

dermici, componente chirurgicale Faza de inducere: expunere directa sub pansamente ocluzive: 6

ore/zi, 3 zile/saptamana, 3 saptamani

Faza de refacere: 2 saptamani odihna pentru a permitedezvoltarea unui raspuns

Expunere finala

Maximizare (Magnuson-Kligman): materiale in contact cu alta

zona decat pielea Extracte fluide preparate in solutii saline sau ulei vegetal Injectarea extractului cu adjuvanti care amplifica raspunsul imun

Doua saptamani odihna

Aplicarea topica a extractului


Sensibilizare


36/54

Raspuns pozitiv la testul maximizare porcusor de guinea



Sensibilizare


37/54

37

Standard ISO 10993-10: Iritatia

Iritatia: raspuns local al tesutului caracterizatde semnal obisnuit de inflamatie roseata

umflare

caldura durere

Substante chimice aditivi

sin prelucrare agenti de prelucare(e.g. urme tensioaactivi, urme

etilen oxid)

contaminanti


38/54

Teste pentru evaluare iritare

1. Teste in vitro

2. Teste in vivo3. Teste clinice(optional)


Teste in vivo pentru iritatie:

- Intracutanat;

- Piele primara;

- Ocular.


39/54

Test intracutanat: Iepuri (albino)

Se prepara extract sub control de temperatura,timp, suprafata material/volum (apa sau solventi pe

baza de ulei) Extractul se injecteaza in piele

Situsuri multiple

Control injectare

Observatii (roseata, umflare) la 24h, 48h, 72h

Teste agresive, extracte preparate in conditiiextreme maximizeaza sansa de a obtine efectiritant



40/54


Test de iritatie intracutanata - albino rabbits



41/54

Testul pe piele Mai putin agresiv

Se depune materialul pe spatele animalului

Se acopera cu material ocluziv

Aplicatie la 4-24 h

Observatie 72 h

Scor pentru roseata si umflare

Comparatie cu piele normala

Tip de raspuns: neglijabil, putin, moderat, sever



42/54

Testul ocular: Produse in contact cu ochiul

Extractul fluid(solid sau pulbere)

Se administreaza in sacul conjunctival - albino

rabbit Ochiul netratat - control

Observare regulata peste 72 h

Scor pe baza de: Umflare si inrosire a conjunctivei

Raspuns iris la lumina Opacifiere cornee

Prezenta de fragmente



43/54

43


Efecte sistemice

Efecte de eliberare a substantelor in ficat,inima, rinichi, creier

Uzual se utilizeaza soareci si sobolani

Metode de aplicare: dermica

inhalare

intravenos

intraperitoneal

oral


44/54

Aplicare: Extracte fluide(intraperitoneal sau intravenos)

implantare de material (in special biodegradabile)(intramuscular, intraperitoneal, subcutanat)

Colectare Probe de sange(hematologie, chimia serului)

Probe de tesut(patologie)

Observare de semne adverse:

convulsii epuizare

pierdere in greutatie


Efecte sistemice


45/54

Persistenta

acut (in 24 ore)

sub-acut (14-28 zile)

sub-cronic (pana la 90 zile sau pana la 10%

din durata de viata a animalului)

cronic (peste 90 zile sau peste 10% din

durata de viata a animalului)


Efecte sistemice


46/54

46


Efectul implantului Presupune evaluarea efectului

dispozitivului medical asupra

tesutului inconjurator Soareci, sobolani, porci de guinea,

iepuri

Important pt implant - dimensiune,sterilizare si implantare aseptica

Atentia orientata pe efecte locale


47/54

Iepuri: dimensiune material : 1x10 mm

sterilizat;

anestezie; 4 probe test si 4 probe control (inerte pentru

organism ) implante in muschiul paralombar;

probele test si control pe partile opuse;

termen scurt: raspuns tisular observat dupa 1-2

saptamani termen lung: raspuns tisular observat dupa 12-78

saptamani


Efectul implantului


48/54

La fiecare interval de timp se observa

dimensiunea capsulei fibroase

Material reactiv: 2-4 mm grosime

Nu se observa capsula la control

Examinare histopatologica

Reactie inflamatorie la implant Celule moarte in jurul implantului


Efectul implantului


49/54

Parametru urmarit Scor

Proliferare fibroblaste 0-lipsa fibroblaste

1 =putine fibrob laste

2= mai multe fibroblaste

3= numar egal de fibroblaste si fibrocite

4=fibroci te mature dominante

Organizarea colagenului 1 =dezorganizat, fara fibre vizibile

2= organizare relativa, imatur (fibre vizibile)

3= organizat, aproape normal

4= organizare normala

Tesutul de granulatie 1 = tesut de granulatie nesanatos, infectat

2= tesut de g ranulatie partial nesanatos

3- tesut de granulatie sanatos dar inca nu completat cu

epiderm

4= tesut de granulatie sanatos, completat cu epiderm

Delimitarea leziunii 1 = zona leziunii marcata distinct de tesutul sanatos

2= tesut sanatos in zona leziunii, dar imatur si usor de

demarcat

3= tesutul in zona leziunii bine integrat in tesutul normal

SCOR TOTAL

Scala pentru analiza histologica a calitatii vindecarii


50/54



Efectul implantului

Raspuns minim Raspuns sever


51/54


Efectul implantului


52/54

52


Hemocompatibilitate

Sangele - celule: Eritrocite(viabilitate)

Limfocite(raspuns imun)

Celule albe (inflamatie) Proteinele coagularii

Teste : In vitro si in vivo

Testele in vitro necesita utilizarea de

anticoagulanti


53/54

TestTest MetodaMetoda ObservatiiObservatii

TrombozaTromboza AderareAderare placheteplachete,, leucociteleucocite,,

agregateagregate,, eritrociteeritrocite,, fibrinafibrina etc.etc.

MicroscopieMicroscopie opticaoptica sausau SEMSEM

CoagulareCoagulare TimpTimp partial departial de tromboplastinatromboplastina

PlachetePlachete NumarareNumarare placheteplachete

HematologieHematologie Numar Numar leucociteleucocite;; hemolizahemoliza

((hemoglobinahemoglobina din plasma)din plasma)

HemolizaHemoliza-- fragili tateafragilitatea

membraneimembranei celulelorcelulelor rosiirosii inin

contact cucontact cu materialulmaterialul sausaudispozitivuldispozitivul

ImunologieImunologie C3a, C5a, TCC, Bb, iC3b, C4d,C3a, C5a, TCC, Bb, iC3b, C4d,

SC5bSC5b--99

Metode de testare hemocompatibi litate


Hemocompatibilitate


54/54

Neutrofile si limfocite normale materialcontrol , negativ Celule fragmentate ca urmare a expuneriila un material control pozitiv


Hemocompatibilitate

medicina regenerativa3 [compatibility mode]

Documents