人類輔助生殖技術用醫療器械器具類產品質量控制

【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

當今社會，在環境污染加重、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調查顯示，發達國家不孕癥的患病率為5%～8%，而發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（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的相關技術和醫療器械產業迅速發展并不斷完善，所涉及的相關醫療產品內容也越來越豐富，主要分為器具類、液體類以及診斷及檢測試劑類產品[7]。其中，人類輔助生殖技術用醫療器械器具類產品（以下簡稱器具類產品）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器具類產品的質量控制要點進行闡述。

1 ART用醫療器械的監管情況

1.1 國外對ART用醫療器械的管理

美國聯邦法規（CFR）的21章中第884部分的G項中對ART用醫療器械的分類和定義進行了規定，將大多數的該類產品歸為Ⅱ類醫療器械進行管理[10]。并且針對不同類別的產品，CFR21第884部分和FDA體外受精及輔助生殖器械指南（草案）中提出了標準化的技術要求，如鼠胚實驗、無菌、內毒素、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產品的合格評價指南》，要求從風險管理的角度對ART相關醫療器械進行管理。指南中強調IVF/ART產品的設計將影響到其風險程度，對于符合醫療器械定義的IVF/ART產品，應根據歐盟醫療器械指令（MDD 93/42/EEC）的條例進行分類，IVF/ART產品多歸為Ⅱa/Ⅱb或者Ⅲ類醫療器械進行管理[12]。

標準方面，目前美國、歐盟及加拿大等國家僅對輔助生殖用醫療器械器具類產品的臨床各環節制定了相關的標準或者SOP[9]。

1.2 我國對ART用醫療器械的管理

近年來，我國藥監部門從分類管理、行業標準制定、質量控制技術、注冊技術審評等方面全方位加強對輔助生殖用醫療器械的監管，取得顯著成效。

在原國家食品藥品監督管理總局發布的2018版《醫療器械分類目錄》[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外均按照II類進行管理。

2014年，國家藥品監督管理局批復中國食品藥品檢定研究院（簡稱中檢院）為ART用醫療器械標準技術歸口單位，主要負責該領域行業標準的制定工作。時至今日，中檢院已組織制定了我國自主研發ART用醫療器械行業標準8項，其中已發布6項，報批2項。

此外，國家藥品監督管理局分別于2018、2019和2020年發布了《人類體外輔助生殖技術用液注冊技術審查指導原則》《輔助生殖用胚胎移植導管注冊技術審查指導原則》以及《輔助生殖用穿刺取卵針注冊技術審查指導原則》，以提升人類輔助生殖用醫療器械注冊審查工作的質量。

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

我國標準和監管體系的日益成熟，也推動了ART行業的發展，截至目前已有21個國內生產廠家的54個輔助生殖用醫療器械產品獲得了注冊證。

2 ART用醫療器械器具類產品質量控制要點

2.1 原材料控制

器具類產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，微小的環境變化，都會對其質量和發育情況產生直接的影響，并且作用難以磨滅[7]。因此，應從源頭上把控原材料（包括包裝容器）的質量，對原材料的來源、質量控制標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、相關毒理學、臨床應用史等進行分析。對于與產品直接接觸的產品初包裝，應從物理、化學、毒理學等方面進行評價，保證在產品滅菌、貯存和運輸過程中不對產品性能和安全性產生不利的影響。

2.2 產品設計

為達到預期性能的要求，產品的設計應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，其內腔直徑和邊緣的平滑程度將直接影響卵母細胞的質量；再比如剝卵針的邊緣平滑程度、尺寸規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品或聲稱的更安全/操作更簡單等其他特殊性能，應根據產品特點制定相應的性能要求，設計驗證該項特殊性能的試驗方法[14]。

2.3 產品控制

2.3.1 物理性能

產品的物理性能如結構、尺寸、力學性能等直接決定了產品的安全性和有效性。ART器具類產品的作用對象多為配子、合子、胚胎等，且操作過程精密而復雜，這就對于產品尺寸、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定性，使其在穿過礦物油層以及注射過程中發生彎曲，導致注射失敗。只有在設計、加工過程中做到多個細節的嚴格把控，才能保障最終產品有效。

ART器具類產品品種多樣，不同類型的產品用途也各不相同，應根據其預期的臨床使用，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進行選擇、設計和控制。

2.3.2 化學性能

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

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過嚴格的清洗，管壁會有碳化物顆粒等雜質的殘留，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，從源頭保證產品的質量。

考慮到鉛、鉻、銅、鋅等多種重金屬離子具有致癌、致畸性，因此在產品的設計和加工過程中應當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，大量相關研究已經證實，環氧乙烷不僅會對直接接觸的生殖細胞產生毒性，還會在受精、卵裂、囊胚形成等過程中產生不良的影響，最終影響胎兒的發育，若終產品使用了環氧乙烷進行滅菌處理，應明確標注環氧乙烷殘留量的限值，并進行分析和說明[16]。

關于各類化學指標的檢測，由于目前尚無ART器具類產品的通用檢測標準，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、紫外吸光度、蒸發殘渣、環氧乙烷殘留等。

2.3.3 生物性能

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

對ART器具類產品中與患者、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器具類產品質控的要點。主要的評價項目除了要包含GB/T 16886系列標準中涉及的常規檢驗項目，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督管理總局已經發布的輔助生殖相關檢測標準，YY/T 1434-2016《人類體外輔助生殖技術用醫療器械體外鼠胚試驗》、YY/T 1535-2017《人類體外輔助生殖技術用醫療器械 生物學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量問題等因素的干擾[7]。鼠胚實驗結果的判定是囊胚成形率以及囊胚形態，但是僅憑這兩點無法完整地說明囊胚質量的優劣，因此可兼用囊胚細胞計數法，通過對囊胚內外細胞團進行鑒定和計數的方法對發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。精子存活試驗能夠對最低水平的毒性表現出最大的敏感性，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果產生影響，因此在實驗過程中應充分考慮干擾因素，并在必要時聯合其他評估手段一起使用[7,18]。

若產品中（包括包裝容器）所含成分具有致癌、致畸及致突變性潛在風險，應對該成分的應用進行詳細的分析，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 生產制造控制

ART器具類產品的預期用途決定了其加工工藝較為精細和復雜，因此首先要保證工藝的穩定性，對于特殊工藝和關鍵工藝，要嚴格把控要點參量。考慮到生產工藝中使用的添加劑、溶劑的殘留可能帶來的風險，因此需明確生產過程中各種加工助劑的使用情況及對雜質（如殘留單體、小分子殘留物等）的控制情況，采用或建立相應的檢測方法對殘留量進行測定，并對工藝殘留雜質對人體及配子、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與宣稱的運輸儲存條件下真實產品老化的機制相匹配。若加速老化的方式會導致產品變性，則應以實時老化的方法進行測定和驗證。

（2）包裝及包裝完整性

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

2.5.2 滅菌工藝研究

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

3 小結

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品面世。為了促進人類輔助生殖類醫療器械產品安全有效地走向市場，應從原料的來源、產品的設計、生產工藝、關鍵性能指標及外源污染因子檢測等各個方面進行質量控制，并對包裝、保存和運輸等全過程進行嚴格把關，最大程度地減小各個環節中可能引入的風險，提升產品的質量。另外，對于有可能引入的很多痕量級外源性污染因子，還應在產品的質量控制中引入更先進的分析手段如原位分析、痕量分析等，完善該類產品的評價技術和方法[19]。我們從多個方面對器具類產品的質量控制要點進行了闡述，希望能促進相關產品的研發和生產，并為該類產品檢測及監管提供技術參考。