一種國產新型子宮填塞球囊導管的生物相容性研究

河南省醫療器械檢驗所 （河南省醫療器械檢驗檢測工程技術研究中心，河南省醫療器械生物技術與應用工程研究中心）生物檢測室，河南 鄭州 450000

引言

產后出血（Postpartum Hemorrhage，PPH）是孕產婦死亡的主要原因[1-2]。PPH一般發生在產后2 h以內，是分娩期間最危險的并發癥狀之一，嚴重危及產婦的生命[3-4]。在按摩子宮及使用宮縮劑等方法不能有效加強宮縮、減少出血時，則需要進行宮腔填塞、B-Lynch法縫合、子宮動脈栓塞、結扎及全子宮摘除等手段進行止血[5-6]。然而，這些止血方法往往不能達到預期止血效果，或者會對孕產婦造成嚴重的不可逆損傷。在使用子宮填塞球囊導管進行壓迫止血操作時，將導管的球囊部位放置在產婦子宮內，由于球囊具有較強的可塑性，向球囊內注入液體時可使其與子宮內腔緊密貼合，球囊體繼續充盈產生的高靜水壓力可達到較好的止血作用[7-9]。而且該方法對操作者的技能要求不高，醫生在B超幫助下即可在首次使用時順利完成操作，短時間內達到理想的止血效果[10]。該方法既避免了侵入性治療給孕產婦帶來的痛苦，又能及時有效地觀察和控制產婦的出血量。

自2006年美國FDA批準的Bakri子宮填塞球囊導管上市以來，國外陸續有多款用于宮腔止血的填塞球囊導管產品面世，如Belfort-Dildy產科填塞系統、BT-Cath子宮填塞球囊導管等[11-12]。子宮填塞球囊導管較好的臨床效果，使得其逐漸成為各國產科界指南推薦的止血方式。依據《世界衛生組織關于產后出血預防和治療的建議》[13]和我國《產后出血預防與處理指南（2014）》[14]，在藥物治療無效的情況下，施行其他外科手段止血前推薦優先采用球囊填塞的方式。雖然國內市場有著巨大的產品需求，但該產品主要依靠進口，高昂的價格以及單一的規格使得其在臨床應用和推廣十分困難。隨著我國醫療器械行業的蓬勃發展，子宮填塞球囊導管的技術壁壘不復存在，國產新型產品的推廣應用將大大降低患者的醫療成本。

本研究介紹了一種國產新型子宮填塞球囊導管的設計，并對其生物相容性進行評價。生物相容性評價是考核子宮填塞球囊導管安全性的一個重要環節。在正常使用過程中，由于子宮填塞球囊導管需短期接觸完整或已損傷的陰道和子宮腔，依據GB/T 16886.1-2011《醫療器械生物學評價第1部分：風險管理過程中的評價與試驗》[15]判斷，其生物相容性評價應包含細胞毒性、致敏性、皮膚刺激反應（包括皮內反應和陰道組織刺激反應）、溶血率和熱原反應等項目。本文通過對該國產新型球囊導管的生物相容性研究，為該產品的安全性評價提供數據支持。

1 國產新型子宮填塞球囊導管

本文研究的國產新型子宮填塞球囊導管設計圖，見圖1。國產新型子宮填塞球囊導管較之進口同類產品，有3方面創新。

圖1 子宮填塞球囊導管結構示意圖

（1）設計創新。該國產新型子宮填塞球囊導管在結構上采用了雙囊設計，分別是具有止血功能的子宮球囊和起固定作用的陰道球囊，該設計避免子宮填塞球囊導管在使用中脫落或者位移，更好地滿足了臨床需求。

（2）原材料創新。其球囊部位采用醫療級液體硅橡膠注塑成型，具有更高的球囊爆破容量，在產品的安全性能上有更好的保障；同時光潔柔韌、貼附性更好的球囊表面減少了對子宮腔壁的二次損傷，從而達到更好的壓迫止血效果。管體部位采用醫療級固體硅橡膠擠出而成，導管柔韌性好，在導管放置與取出過程中可減少患者的痛苦。

（3）工藝創新。導管尖端采用硅橡膠倒頭模成型，尖端柔韌圓潤，在導管放置時可以更好地通過宮頸口到達宮腔；同時在放置期間，柔軟的尖端可減少對子宮壁的損傷。而進口產品導管尖端采用硅膠模壓成型，尖端硬度偏高，在置入過程中對宮腔壁有一定的擠壓，導致患者的不適。

2 生物相容性研究

2.1 試驗材料與儀器

子宮填塞球囊導管，小鼠成纖維細胞系L929，MEM培養基（Gibco公司），胎牛血清（Gibco公司）和弗氏完全佐劑（Sigma公司）等。

健康白化豚鼠（體質量300～500 g），健康家兔（體重＞2.0 kg），飼養條件為溫度21℃～26℃、相對濕度40%～70%。

TE2000-S熒光倒置顯微鏡，Thermo Forma4111 CO2培養箱，Various Flash全波長掃描多功能讀數儀，Cary100紫外分光光度計，ZRY-3智能熱原檢測儀和電子秤等。

2.2 試驗方法

2.2.1 體外細胞毒性試驗

采用MTT比色法進行試驗。無菌操作下，制備供試品球囊部分的MEM培養基（含10%的胎牛血清）浸提液，浸提比例為3 cm2/mL。陰性對照為高密度聚乙烯浸提液，陽性對照為5%二甲基亞砜（DMSO）培養液。置于37℃恒溫震蕩箱中24 h[16-17]，取調整至1×105個細胞/mL的L929細胞懸液，加100 μL到培養板所有孔內。置于5% CO2培養箱37℃培養，24 h后棄去培養板內的培養液，按每組6孔，分別對應地加入浸提液、對照液和浸提介質100 μL，置CO2培養箱繼續培養，24 h后觀察細胞形態。棄去培養液，加1 g/L的MTT溶液至培養板，每孔50 μL，培養2 h后棄去MTT溶液，加入異丙醇溶液100 μL。培養板震蕩后，在570 nm波長下測定吸光度（參考波長650 nm）。按式(1)得出細胞存活率[17]。

式中，OD570e為試驗組光密度平均值，OD570b為空白組光密度平均值。

2.2.2 皮內反應試驗

制備球囊部分的0.9%氯化鈉注射液和植物油浸提液，浸提比例為3 cm2/mL，置于37℃恒溫震蕩箱中72 h[16]。同法放置的浸提介質作為陰性對照液。取健康家兔3只，除去脊柱兩側被毛，24 h后對皮膚暴露區域進行消毒。在脊柱左右兩側，分別皮內注射0.2 mL的氯化鈉注射液浸提液和對照液，每組5個注射點，各點間距為2～3 cm。沿前述注射點下方，分別注射植物油浸提液和對照液。注射后觀察記錄24、48和72 h各注射部位狀況。按GB/T 16886.10-2017標準[18]的規定，記錄各注射點的紅斑和水腫的評分結果，得出浸提液與其對照液的最終記分。

2.2.3 陰道刺激試驗

取球囊部分，制備0.9%氯化鈉注射液浸提液，浸提比例為3 cm2/mL，置于37℃恒溫震蕩箱中72 h[16]。同法放置的浸提介質作為陰性對照液。挑選6只陰道檢查正常的家兔。用軟導管（6 cm）從家兔陰道口注入浸提液1 mL。陰性對照組用對照液相同方法操作。連續5 d重復上述步驟。陰道標本固定后，整段取三處，分別標示a（外口）、b（中段）、c（內口）。石蠟切片，HE染色。通過陰道組織反應的顯微鏡記分系統進行評分，得出對陰道組織的刺激指數[18]。

2.2.4 皮膚致敏試驗

采用與皮內反應試驗相同方式制備2種介質的供試品浸提液。將30只豚鼠，分成與2種浸提介質對應的浸提液組與對照組，浸提液組10只，對照組5只。除去豚鼠背部區域被毛，24 h后在豚鼠的肩胛骨內側（圖2所示的試驗部位A、B和C），分別皮內注射相應的試驗液0.1 mL。部位A注射浸提介質與弗氏完全佐劑以50:50（V/V）比例制備的乳化劑；部位B注射浸提液，對照組為相應浸提介質；部位C注射浸提液與前述穩定性乳化劑以50:50（V/V）比例混合的乳化劑，對照組為佐劑與浸提介質制備的乳化劑[16,18]。6 d后用10%十二烷基硫酸鈉溶液處理試驗區域，24 h后用8 cm2的敷貼片封閉浸提液于誘導注射點上，并于48 h后除去。陰性對照組用浸提介質相同方法操作。14 d后將浸提液或浸提介質的敷貼片，封閉貼敷于豚鼠側腹部，激發24 h后除去，24 h和48 h后在自然光下觀察，并按照標準GB/T16886.10-2017[18]規定的Magnusson和Kligman分級，對皮膚的紅斑和水腫情況進行雙盲分級。

圖2 皮內注射點部位

2.2.5 溶血試驗

球囊部分制成0.5 cm×0.5 cm塊狀，取15 g備用[19]。制得新鮮抗凝兔血的稀釋溶液。在供試品組的3只試管中，加入0.9%的氯化鈉注射液10 mL和供試品5 g。在陰性與陽性對照組的試管中，分別加入10 mL的0.9%氯化鈉注射液或純化水。所有試管在37℃恒溫箱中放置30 min，分別加入抗凝兔血的稀釋溶液0.2 mL，混勻后保溫60 min。移出管內液體，800 g離心5 min，取上清液用分光光度計在545 nm波長測吸光度值，計算出各組平均值。按式(2)得出溶血率[19-20]。

式中，OD545a為供試品組A光密度平均值；OD570b為陰性組B光密度平均值；OD570c為陽性組C光密度平均值。

2.2.6 熱原試驗

與陰道刺激試驗同法制備浸提液[16,19]。按規定選取家兔，禁食10 h。30 min測量1次家兔體溫，2次測量之差不能大于0.2℃，計算平均溫度作為該只家兔的正常體溫。將3只正常體溫在38.0℃～39.6℃，且正常體溫間差值不大于1℃的家兔，編號為1、2、3。在15 min內，將38℃的浸提液由耳緣靜脈緩慢注入，采用劑量為10 mL/kg。每30 min記錄一次體溫數據，在6次測量后計算兔體溫的升高溫度[19,21]。

3 結果

3.1 體外細胞毒性試驗

熒光倒置顯微鏡下觀察（圖3），陰性和空白對照組的細胞貼壁好，細胞呈三角形，或呈梭形，且分裂旺盛；浸提液組的細胞狀態和形態良好；陽性對照組的細胞稀疏且多數已呈圓形。采用MTT法，得出細胞的存活率為86%（表1）。根據細胞毒性反應判定，在該試驗條件下，結果大于70%，無細胞毒性。

圖3 細胞毒性試驗觀察結果

表1 體外細胞毒性試驗結果

3.2 皮內反應試驗

在72 h內對每只家兔皮膚進行觀察，供試品浸提液與其溶劑對照液的動物皮膚注射處均無明顯異常情況。根據標準GB/T16886.10-2017判定，供試品的兩種浸提液的最終記分均為0。

3.3 陰道刺激試驗

病理檢查結果顯示（圖4），浸提液組的黏膜上皮構層完好，固有層存在少量的炎癥細胞浸潤組織，有極輕度的水腫現象以及輕度的血管充血，浸提液組平均記分為1.87。對照組平均記分為1.67，得出刺激指數為0.20。結果表明，供試品浸提液無陰道組織刺激反應。

3.4 皮膚致敏試驗

24 h和48 h觀察期內，浸提液組與對照組激發處理部位的皮膚均無明顯異常。根據Magnusson和Kligman分級標準，兩種浸提介質制備的浸提液與其溶劑對照組的動物分級均為0級，表明在該試驗條件下，試驗樣品無皮膚致敏性。

圖4 陰道刺激試驗病理圖片

3.5 溶血試驗

離心后觀察試管，供試品組和陰性對照組紅細胞沉底，溶液澄清透明；陽性對照組紅細胞破裂，溶液呈鮮紅色。根據溶血率計算公式，溶血率為0.3%，小于5%（表2）。

表2 溶血試驗結果

3.6 熱原試驗

試驗的3只家兔體溫升高分別為0、0.1℃和0，均低于0.6℃，且體溫升高總和為0.1℃，低于1.3℃（表3）。

4 討論與總結

使用子宮填塞球囊導管可以較好地降低產后的出血率，監控出血量，降低產婦高危風險，并且預后效果好，與其他治療手段比較效果顯著，已逐漸在產科中推廣。根據現行的《醫療器械分類目錄》，界定用于治療功能性子宮出血，且不涉及組織變性的產后止血球囊，應作為Ⅱ類醫療器械管理。但目前子宮填塞球囊導管尚無產品標準進行規范，也無技術審查指導原則可供參考。因此本文通過生物相容性進行評價研究，判斷其可能潛在的風險，確保產品的生物安全性，同時為其安全性方面研究提供依據。

依據GB/T 16886.1-2011，考慮子宮填塞球囊導管在臨床應用中直接與陰道黏膜、子宮內膜接觸，因此選擇細胞毒性、皮膚致敏性、皮內反應和陰道組織刺激反應等對其做生物相容性研究。在PPH治療時，作用于破損的宮腔，與血液間接接觸，增加溶血試驗和熱原試驗評價其安全性。

采用MTT比色法進行的細胞毒性試驗，可定量評價子宮填塞球囊導管的細胞相容性，試驗結果表明，其無細胞毒性，細胞相容性良好。采用豚鼠最大劑量法進行皮膚致敏試驗，檢測子宮填塞球囊導管的皮膚致敏性，試驗結果表明，在極性和非極性兩種浸提介質下，均未出現致敏反應。分別采用皮內反應試驗以及陰道刺激試驗檢測子宮填塞球囊導管對皮膚和陰道組織的刺激性，試驗結果表明，在兩種試驗條件下均未出現刺激反應。采用標準GB/T 14233.2-2005規定的方法，驗證其能否引起溶血現象和熱原反應。體外溶血試驗結果表明，樣品的溶血率為0.3%，符合＜5%的國家標準。采用家兔法進行熱原試驗，家兔體溫升高的總和為0.1℃，小于1.3℃，符合國家標準。

綜上所述，通過生物學評價試驗的結果分析，以硅橡膠為原材料的國產新型子宮填塞球囊導管具有良好的生物相容性，為其在醫療領域中的安全應用提供了可靠保障。后續將對其理化性質和抗菌抗炎表面涂層等方面進行更深入的研究。