从简单的输液器、注射器、手套、防护服，到复杂的心血管支架、骨科植入物、3D打印产品，高性能聚合物材料在医疗器械产品中的应用已不鲜见。由于它需要与药液和人体直接接触，医用聚合物在监管部门的风险管控中也相应更为严格。聚合物医疗器械体外降解研究已经成为产品安全性评价的重要组成部分。

研究背景

医疗器械生物学评价是根据目前现有的科学技术能力和认知水平，对医疗器械在与人体接触使用过程中的潜在危害性进行预估，它是一种综合性的分析评价。

接触人体的医疗器械产品一般是多组分构成，会涉及到一种或者多种生物材料，这其中材料的化学成分、分子结构、表面性状、加工工艺和理化特性等都会直接影响最终产品的生物安全性。因此想要实现对医疗器械的安全性做出合理的评价，需要对医疗器械及其材料进行深入研究。

基于各类可降解生物材料的优势，越来越多可降解材料被用于医疗器械领域。可降解生物材料的降解产物、降解时间等，是产品安全风险的重要影响因素。目前降解试验依据ISO以及GB/T医疗器械生物学安全评价第9部分和第13部分等标准，而这些标准只是较为宽泛地提出了医疗器械降解研究的方法，而对医疗器械的体外降解条件、降解产物分析方法，降解产物的安全性评价等研究并未进行详细的说明。因此，非常有必要对医疗器械的降解行为进行深入研究，进而完善医疗器械产品的安全评估体系。

聚合物的医疗器械体外降解研究主要基于器械原材料本身的性质特点，开展模拟生理环境中发生的降解行为试验。对医疗器械产品及其降解产物进行化学表征研究，表征项目主要包含：试样材料的理化性能测试（质量测试、外观形貌、相对分子量及其分布）、降解产物以及机械性能测试、降解产物含量测定以及毒理学风险评估。同时基于体外降解的数据结果（质量损失率、降解产物含量、降解速率评估）对医疗器械产品的降解趋势进行综合评估和对其生物安全性进行综合评价。

体外降解试验研究方法

降解机理

医疗器械及其材料在体内的降解和吸收是一个受生物环境作用的复杂过程，其中化学因素主要是水解、氧化、酸碱作用，生物因素主要是酶和微生物。目前植入器械主要接触组织和体液，主要的降解方式为水解（酸碱作用和自催化作用）和酶解。

体外降解试验研究方法

由于研究降解问题比较复杂，设计试验方案亦尤为困难。目前医疗器械降解试验研究方式主要有体内降解试验和体外降解试验。其中体外降解试验研究主要是根据产品材料本身的性质模拟其在生理环境中发生的降解行为试验。相比较需要动物的体内降解试验，体外降解试验研究可以大大缩短试验周期和试验成本。

根据医疗器械的材料性质和依据ISO以及GB/T系列标准，医疗器械的体外降解试验路线如下：

聚合物医疗器械体外降解试验研究

降解试验设计

当医疗器械设计为生物可吸收的，或器械预期植入体内超过30天，以及材料在与人体接触期间可能释放出毒性物质的医疗器械需要对其进行降解行为的研究。

医疗器械降解试验的设计原则需要综合考虑材料本身的特性、器械的种类、器械使用的解剖学位置等因素。例如，聚合物医疗器械的降解行为与器械本身的材料组成（例如PPDO、PLLA、PLGA等），制备成的形状（例如薄膜、实心棒、多孔支架、微球形状），所使用的环境（皮下、血管、胆道等）等因素密切相关。

降解试验条件的选择

体外降解试验模拟的生理环境，主要包含降解温度、降解时间点、降解液的选择等降解试验条件。一般而言，实时降解试验，选择接近人体体温37℃为降解温度，加速降解温度选择70℃或根据材料情况选择高于37℃但低于聚合物融化或软化的温度范围；选择接近人体生理环境的磷酸盐缓冲溶液/生理盐水等溶液作为降解液；根据产品的特点选择不同取样时间点进行取样分析，并依据经过验证或确认的方法学测试降解产物的含量并对其进行毒理学的风险评估。

因此,医疗器械的体外降解试验需要进行综合的评估，具体的要点如下图：

聚合物医疗器械的体外降解研究实例

聚合物材料的产品种类多，应用广泛。由可降解吸收材料组成的医疗器械产品，譬如缝合线、螺钉、骨钉、锚钉、栓塞弹簧圈、心脏支架、注射用聚乳酸皮下组织、组织工程支架、药物可控缓释、栓塞剂等，其原材料一般由PGA，PLGA，PEG，PPDO，以及金属/陶瓷/聚酯类复合新材料等组成。许多研究表明，这些聚合物医疗器械的降解过程是通过酯键的水解起主导作用，酶不参与或在降解中不起主导作用。

因此，在研究降解行为过程中可以根据产品的外观形貌变化、质量损失率、降解产物含量变化、聚合物相对分子量变化等情况（如下图），综合评估聚合物医疗器械的降解趋势，并以此来评估聚合物医疗器械在体内的降解趋势以及其生物安全性和有效性。

总结

医疗器械的材料组成种类繁多，体外降解方式多种多样。在设计降解试验研究时需要根据材料或产品的应用范围，选用合适的体外降解条件，使其尽可能地接近材料或产品使用部位的生理条件，从而使体外降解结果更加接近真实情况。同时，需要结合化学表征的手段对医疗器械材料的生物安全性和有效性进行合理的表征和评价，并形成完整的体外降解数据；加之通过体外降解来模拟体内降解，从而提高体内外降解数据之间的相关性，这对于合理真实地评价可降解医疗器械产品的降解性能具有极其重大的意义。

另外，当医疗器械产品的体内外降解行为趋势一致时，推荐使用体外降解试验研究替代体内降解研究试验，可以大大节约试验成本、缩短试验周期和满足对动物福利的需求。