冠脉支架产品的不溶性微粒评价

张秀娟，林 峰，贾 晶，丁 波，李 勇，黄嘉华

1 上海微创医疗器械（集团）有限公司，上海市，201203

2 上海市医疗器械检测所，上海市，201318

冠脉支架产品的不溶性微粒评价

【作 者】张秀娟1，林 峰2，贾 晶1，丁 波1，李 勇1，黄嘉华2

1 上海微创医疗器械（集团）有限公司，上海市，201203

2 上海市医疗器械检测所，上海市，201318

简要介绍了不溶性微粒的定义、分类、危害、来源及控制，列举了冠脉支架产品的不溶性微粒评价方法，并分析了冠脉

冠脉支架；不溶性微粒

早在19世纪30年代就有众多学者报告了注射液中不溶性微粒（下文简称微粒）带来的危害，20世纪50到60年代有关注射液微粒危害的报告急剧增多，引起了人们的普遍重视。到了20世纪70年代各国相继制定了注射液的微粒限度标准，对药剂中的微粒含量和微粒粒径提出了要求[1]。

随着医学科学和生命科学的飞速发展，冠脉支架产品尤其是冠脉药物支架已成为治疗冠心病的重要手段，但是由于冠脉支架产品使用时直接接触血液，如果产品上携带微粒，它们将进入血液循环，与注射液中的微粒一样会直接造成对病人机体的损害。因此研究和建立冠脉支架产品的微粒限度标准，降低产品携带微粒对病人的危害，成为目前一项非常重要、紧急的工作。

1 微粒的危害

微粒是指那些外来的，不溶于水的，直径(1～50) μm，肉眼不可见的，易动的，非代谢性的有害粒子，一旦进入体内，可终身存留。微粒广泛存在于水、空气、人员、和生产环境中。

微粒进入血液系统后，可能会产生肉芽肿、血管栓塞、诱发静脉炎、引起肿瘤或肿瘤样反应、引起热原反应等危害，给患者带来长期的、严重的伤害。临床上已有很多研究报道了微粒对人体的危害[2-7]。我国同仁医院在1997年通过临床病例证明：输液微粒超标可直接导致病人在半小时内死亡。在2003年对1例曾进行40 L输液的病人研究发现，其肺部有5 000多个肉芽肿[7]。Polyzois L[8]的报道也提到了过高浓度的微粒和金属离子会导致组织坏死。Wittkugel O[9]研究栓塞和微粒的关系也证实了微粒的聚集会导致栓塞的形成。

冠脉支架产品上的微粒主要来源于[10-13]：原材料，生产过程，生产环境和操作员工。另外对于冠脉药物洗脱支架，除了产品上吸附的外来微粒，其药物涂层在产品穿越、扩张以及植入后的使用过程中也会脱落，造成的微粒不仅会堵塞血管，还会降低药物的有效性

根据冠脉支架产品的植入位点及临床使用过程分析，冠脉支架产品上的微粒大部分会脱落进入冠状动脉的分支血管，主要引起支架内急性栓塞、血管末端栓塞和炎症，严重的可能造成患者心肌梗死[14-20]。很多研究者发现，药物涂层支架是随血管运动而发生微粒脱落的。Kollum M等[10]在动物身上研究发现脱落的支架涂层微粒会导致严重的不良反应，如发炎反应，严重的能抵消抗增生药物释放的作用效果，甚至刺激内膜生长导致血管再狭窄。所以冠脉支架生产企业应加强对产品微粒污染的控制，对产品上的微粒水平进行评价。

2 我国相关医疗器械微粒标准

国家和行业标准对相关医疗器械产品微粒的评估和控制标准如表1所示。虽然美国FDA已发布了多个指南文件[28-31]要求生产商和相关监督部门对冠脉支架微粒进行检测和控制，但是目前国内外尚无针对冠脉支架产品的微粒控制的统一标准，如微粒的来源、材质、形态、大小和数量。现在国外只有少量文献提及冠脉支架微粒临床危害的研究，国内高等院校及研究机构鲜有对冠脉支架的微粒检测方法以及微粒与人体血管再狭窄和产生血栓的关系的报道。现阶段，国内外生产厂家对于冠脉支架产品的微粒控制普遍沿用了各国药典中对于小规格注射液的标准：每个供试品含10 μm 以上的微粒不得过6 000 粒，含25 μm 以上的微粒不得过600 粒。

3 冠脉支架产品微粒的评价

3.1 对测试样品的要求

表1 我国相关医疗器械产品微粒的评估和控制标准Tab.1 Assessment and control standard of chinese reterent medical products' particle

测试样品必须经过所有工艺过程，包括灭菌过程，最好是达到临床或上市质量要求的产品。若测试样品为生产过程中产生的不合格产品，则不合格类型不能影响微粒的测试结果。产品应有完整的初包装。

3.2 对测试环境、微粒检查用水和玻璃容器的要求

试验操作环境不得导入外来微粒，测试前的操作应在层流净化台中进行。玻璃器皿和其他试验器具均应洁净、无微粒。微粒检查用水使用前须经不大于1.0 μm的微孔滤膜过滤[20]。

3.3 微粒测试方法

中国药典中描述了检查静脉注射液和供静脉注射用原料药中微粒的两种方法：光阻法和显微计数法。这两种方法目前已经被广泛应用于测试医疗器械上的微粒。

由于光阻法与显微镜法相比，具有智能化程度高、取样体积准确性高、记数准确性高、操作更简便、快捷、节约时间、提高劳动效率、测试数据自动打印输出等许多优点，已逐步取代传统的显微镜人工检测法[31]。

但是光阻法也有局限，它不能识别微粒的颜色和形状，只能对微粒定量并按大小尺寸分类。医疗器械上的胶体或者表面活性剂可能会产生气泡，会作为微粒被统计。所以当测试混浊、粘稠或者存在胶体或表面活性剂的样品，要首选显微镜法[32]。另外显微计数法可以识别微粒的颜色、形状或者其他参数，对于评价微粒污染来源并制定纠正预防措施很有帮助。

此外，还通过数值计算进行了检验。例如，Cupillard和Capdeville（2010）揭示出：在考虑球状地壳构造的情况下，当噪声源在地表呈空间均匀分布时，就可以正确推定其衰减，但当噪声源为局部存在时，就无法进行正确推定了。相同的数值验证也经Weaver（2011）得出了结论。

3.4 冠脉支架产品的微粒评价方法

对于液体的注射剂，可以直接使用上述的方法对其中的微粒进行测试，对于冠脉支架产品，应先将其携带的微粒收集到液体中，制备成微粒检验液，然后再测试检验液中的微粒数量。另外根据不同的评价目的，对样品的处理方法也不一样。下面是根据标准法规对冠脉支架产品微粒的评价要求，列举了3种评价方法：

3.4.1 基线测试（Baseline Testing）

2008年美国食品药品管理部门在一份名为冠脉药物支架的非临床和临床研究的指导草案中首先提出这一微粒评价要求[27]。2011年美国材料与试验协会的一份标准测试方法ASTM F2743-11中对这个测试方法进行了详细的描述[30]。这一测试主要适用于药物洗脱支架产品，评价其在扩张过程中由支架和球囊部分脱落的微粒。

具体做法是在一个装有微粒检测用水的烧杯中，不经过穿越过程直接将支架扩张到预期的直径，然后使用光阻法或者显微计数法测试检测用水中的微粒。为了模拟体内环境，微粒检测用水的温度需控制在37±2oC。应使用同一批微粒检测用水制备空白对照样品，以考察微粒检测用水、烧杯及制备过程对测试结果的影响。

3.4.2 模拟使用（Simulated Use）

美国食品药品管理部门分别在3份指南文件中提到了这一微粒评价方式[27-29]。ASTM F2743-11中对这个测试方法进行了详细的描述[30]。这一测试适用于球囊扩张导管、裸支架产品、药物洗脱支架产品，用于评价整个产品在模拟临床使用过程中产生的全部微粒。

首先应该根据产品预期使用的部位，建立一个模拟穿越装置，其中包括应能够代表临床最恶劣弯曲角度的血管平板模型，以及与临床植入位点顺应性一致的模拟血管。对于冠脉支架产品可以使用ASTM F2394球囊扩张血管支架与输送系统分离力测试标准指南中建议的血管平板模型。将模拟穿越装置放在37±2oC水域中。按照使用说明书的建议使用各种辅助器械（例如导引导丝、导引导管等）。用过滤后的微粒检查用水预冲洗穿越装置及辅助器械，冲洗液作为空白对照样品。按照使用说明书的要求穿越、扩张、回撤支架系统或球囊扩张导管，扩张压力首选额定爆破压（RBP）[32]。用充足的微粒检查用水冲洗导引导管和穿越装置以及植入支架的模拟血管，收集冲洗液。然后使用光阻法或者显微计数法测试冲洗液的微粒。

3.4.3 疲劳耐久性测试（Fatigue/durability Testing）

这一测试仅适用于药物洗脱支架，评价的是在模拟体内环境下由药物涂层产生的微粒的大小和数量。这一测试要求在ISO25539-2-2012[33]和FDA的指南草案[27]中均有提及。

疲劳耐久性测试要求测试在模拟人体生理状态下对药物洗脱支架进行至少3亿8千万次（等效10年）的加速疲劳，考察由药物涂层脱落的微粒数量。国外已经有专门的测试设备来进行此项测试，可以实现对涂层脱落微粒的实时监控。例如，BOSE公司的ElectroForce 9210 Stent/Graft Test Instrument和Dynatek公司的Coating Durability CDT-5/CDT-20。

4 展望

现阶段，国内外厂家对于冠脉支架产品的微粒控制暂时沿用了药典中对于小规格注射液微粒的标准。然而，对于冠脉药物支架产品，由于其药物涂层的微粒脱落是长期存在的，仅仅沿用注射液微粒标准是不够的。美国ASTM2477标准的起草者也正在考虑这些问题，结合磨屑微粒以及注射液微粒的形态、大小、数量对人体的危害，以及涂层脱落微粒对人体造成的不良反应，尝试建立有关药物涂层支架的涂层脱落微粒形态、大小、数量的检测方法，控制涂层脱落微粒，保护患者的健康利益。

近年来，冠脉支架产品不溶性微粒的评价主要参考了ISO、FDA、ASTM的标准，目前国内尚无针对冠脉支架产品的微粒检测和控制的法规要求。随着国内市场对冠脉支架产品微粒危害的重视以及国际标准向国内转化的进行，国内冠脉支架产品的微粒评价建立和实施也势在必行。国内的冠脉支架产品生产企业，应重视微粒对患者带来的伤害，建立相关的评价方法，不仅可以提高产品质量，同时也为产品进入国际市场奠定基础。

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Particle Evaluation of Cardiovascular Stents

【 Writers 】Zhang Xiujuan1, Lin Feng2, Jia Jing1, Ding Bo1, Li Yong1, Huang Jiahua2
1 Shanghai MicroPort Medical (Group) Co. Ltd., Shanghai, 201203
2 Shanghai Testing & Inspection Institute for Medical Devices, Shanghai, 201318

coronary stents, particle

R927

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2014.02.013

1671-7104(2014)02-0126-04

2013-10-14

上海市科委课题（11441900600）

张秀娟，工程师，E-mail: xjzhang@microport.com

黄嘉华，高级工程师，E-mail: hjh85725@aliyun.com

支架产品的不溶性微粒评价的发展趋势。

【 Abstract 】This paper has brie fl y introduced the de fi nition, classi fi cation, harms, sources and control of particles, lists the particle evaluation method of coronary stents. And the development trend of particle evaluation method of coronary stents is also analyzed.