內(nèi)容提要：隨著生命科學(xué)和生物材料學(xué)的發(fā)展，組織誘導(dǎo)材料在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。這類材料無需添加細(xì)胞或生物活性因子即可誘導(dǎo)受損組織或器官的再生。然而，其復(fù)雜的成分和植入形式也帶來了潛在風(fēng)險(xiǎn)。文章綜述組織誘導(dǎo)材料的生物安全性與有效性評(píng)價(jià)方法，探討現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的不足，并提出更新建議，以期為相關(guān)研究和臨床應(yīng)用提供參考。

關(guān) 鍵 詞：組織誘導(dǎo)材料 生物相容性 生物效能評(píng)價(jià) 標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建 臨床前研究

組織誘導(dǎo)材料是21 世紀(jì)生物材料發(fā)展的重要方向。這類材料通過誘導(dǎo)宿主細(xì)胞的增殖、遷移和分化，實(shí)現(xiàn)受損或缺失組織或器官的再生，且無需外源添加細(xì)胞或生物活性因子[1,2]。其概念源于對(duì)生物材料固有成骨誘導(dǎo)性的發(fā)現(xiàn)，目前已廣泛應(yīng)用于軟骨、神經(jīng)、血管內(nèi)皮和心肌組織等修復(fù)領(lǐng)域[3-6]。組織誘導(dǎo)材料的生物安全性和有效性評(píng)價(jià)是風(fēng)險(xiǎn)管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是產(chǎn)品上市及臨床應(yīng)用的基本要求[4]。組織誘導(dǎo)材料的風(fēng)險(xiǎn)因素主要包括：首先，這類材料的成分復(fù)雜，其生物安全性評(píng)價(jià)難度較高。其次，組織誘導(dǎo)材料通常以植入形式應(yīng)用于人體，且可能被吸收。其預(yù)期使用時(shí)間可分為長(zhǎng)期接觸（>24h且<30d）或永久接觸（≥30d）兩類。此外，制備過程中可能引入添加劑，從而帶來污染風(fēng)險(xiǎn)[7,8]。需特別注意的是，材料植入后會(huì)與人體發(fā)生復(fù)雜的相互作用，如局部組織反應(yīng)、血液相容性和免疫應(yīng)答；同時(shí)，人體環(huán)境也會(huì)加速材料的降解或鈣化，最終可能導(dǎo)致植入體失效[9]。因此，全面的生物安全性評(píng)價(jià)是其臨床轉(zhuǎn)化的前提。近年來，隨著納米技術(shù)和生物3D打印技術(shù)的發(fā)展，組織誘導(dǎo)材料的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性顯著增加[10,11]。例如，納米材料的粒徑和表面特性可能影響其生物分布和代謝，進(jìn)而引發(fā)新的安全性問題。然而，傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)已難以充分評(píng)估這類材料的新型特性[12]。本文將系統(tǒng)分析組織誘導(dǎo)材料的生物安全性與有效性評(píng)價(jià)方法，并結(jié)合最新研究進(jìn)展探討相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化策略。

1.組織誘導(dǎo)材料的生物安全性評(píng)價(jià)

生物安全性評(píng)價(jià)是組織誘導(dǎo)材料和醫(yī)療器械風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重要組成部分，上市前的生物安全性評(píng)價(jià)不可或缺。在評(píng)估組織誘導(dǎo)材料時(shí)，首先需考慮材料的特性和屬性是否適合其用途，包括物理、機(jī)械、化學(xué)和毒理學(xué)特性。具體而言，物理特性包括孔隙率、粒徑、形狀以及使用前或重新使用所需的滅菌處理步驟的影響[13]。化學(xué)特性則涵蓋預(yù)期添加物、工藝污染物和殘留物、正常使用中釋放的物質(zhì)、可能進(jìn)入患者體內(nèi)的降解產(chǎn)物、最終醫(yī)療器械中的其他成分及其相互作用，以及最終產(chǎn)品的性能和特性。此外，還需考慮醫(yī)療器械的電機(jī)械特性，以及患者暴露的頻率、持續(xù)時(shí)間和條件[14]。然而，臨床前評(píng)價(jià)并非必須測(cè)試所有項(xiàng)目。根據(jù)材料的最終配方、制造工藝或應(yīng)用情況，應(yīng)整合現(xiàn)有的測(cè)試數(shù)據(jù)，以避免重復(fù)測(cè)試已明確的材料或處理步驟。

一般來說，只有當(dāng)材料的化學(xué)成分進(jìn)行鑒定和化學(xué)特性分析結(jié)果顯示存在缺乏足夠毒理學(xué)數(shù)據(jù)以進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的物質(zhì)時(shí)，才需進(jìn)一步開展生物安全性測(cè)試，并且為了滿足動(dòng)物福利要求應(yīng)盡量減少動(dòng)物試驗(yàn)。例如，細(xì)胞毒性、刺激性和致敏性等局部效應(yīng)可能無法通過化學(xué)特性/ 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法得到充分評(píng)估，因此需要通過生物安全性測(cè)試來評(píng)估這些終點(diǎn)。而系統(tǒng)效應(yīng)，包括急性、亞急性、亞慢性、慢性毒性、生殖和發(fā)育毒性、遺傳毒性和致癌性，則需要首先通過化學(xué)特性分析確定材料中可能存在的有毒物質(zhì)及其含量，結(jié)合已知的毒理學(xué)數(shù)據(jù)，評(píng)估這些物質(zhì)在不同暴露時(shí)間下的毒性效應(yīng)[15]。其次，分析材料中可能存在的生殖和發(fā)育毒性物質(zhì)，如重金屬、內(nèi)分泌干擾物等，通過體外試驗(yàn)和動(dòng)物試驗(yàn)評(píng)估這些物質(zhì)對(duì)生殖細(xì)胞和胚胎發(fā)育的影響。此外，通過化學(xué)特性分析確定材料中可能存在的遺傳毒性物質(zhì)，如致癌物質(zhì)、致突變物質(zhì)等，結(jié)合體外基因突變?cè)囼?yàn)（如Ames試驗(yàn)）和染色體畸變?cè)囼?yàn)，評(píng)估這些物質(zhì)的遺傳毒性。最后，分析材料中可能存在的致癌物質(zhì)，如多環(huán)芳烴、亞硝胺等，通過長(zhǎng)期動(dòng)物試驗(yàn)評(píng)估這些物質(zhì)的致癌性[16]。

然而，鑒于組織誘導(dǎo)生物材料的多樣性和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)化的不足，其生物安全性評(píng)價(jià)一直是相關(guān)各方的難點(diǎn)，尤其是對(duì)于從事創(chuàng)新研究的企業(yè)。除了二類和三類醫(yī)療器械注冊(cè)所需的初步生物安全性測(cè)試外，還需考慮一些非傳統(tǒng)測(cè)試，如生物降解、免疫毒性、血液學(xué)和病毒滅活[17]。生物降解和免疫毒性需要在更廣泛的領(lǐng)域進(jìn)行評(píng)估，并進(jìn)一步探索特定材料的適當(dāng)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和方法。在開發(fā)早期，企業(yè)可采用細(xì)胞毒性、刺激性和致敏性測(cè)試對(duì)材料進(jìn)行初步篩選，以提高效率。然而，在開發(fā)后期，需要選擇符合生物安全性評(píng)價(jià)要求的非傳統(tǒng)試驗(yàn)。總而言之，選擇合適的生物安全性評(píng)價(jià)試驗(yàn)組合至關(guān)重要。因此經(jīng)驗(yàn)豐富的檢測(cè)技術(shù)人員也應(yīng)在早期與創(chuàng)新研究人員合作，以減少產(chǎn)品開發(fā)過程中的不必要工作和時(shí)間。

由于大多數(shù)組織誘導(dǎo)材料來源復(fù)雜，部分可能來自動(dòng)物，因此在材料加工步驟中需要考慮病毒去除或滅活效率。盡管病毒對(duì)宿主具有一定的物種特異性，但這種特異性并非絕對(duì)，且存在許多人畜共患疾病，如狂犬病、口蹄疫、瘋牛病等。驗(yàn)證病毒滅活效率的主要目的是評(píng)估生產(chǎn)工藝去除或滅活病毒的能力，從而確保材料的生物安全性[18,19]。選擇滅活程序的主體是企業(yè)本身，企業(yè)應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的特性選擇合適的病毒滅活程序。所選程序不僅要能有效去除材料中的病毒，還要便于從實(shí)驗(yàn)室向工廠復(fù)制和轉(zhuǎn)移。同時(shí)，病毒滅活程序不應(yīng)削弱材料的生物活性，以免降低產(chǎn)品的有效性。此外，病毒滅活程序應(yīng)可靠、可重復(fù)、易于放大且經(jīng)濟(jì)，避免采用新的或不便的技術(shù)，以免影響整個(gè)流程的效率。

2.組織誘導(dǎo)材料的有效性評(píng)價(jià)

當(dāng)前，組織誘導(dǎo)材料的有效性評(píng)價(jià)研究也備受關(guān)注，即通過一系列科學(xué)方法和試驗(yàn)手段，系統(tǒng)地評(píng)估這類材料在誘導(dǎo)組織或器官再生過程中的性能和效果。其核心在于驗(yàn)證材料是否能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的治療目標(biāo)，即促進(jìn)受損或缺失組織的修復(fù)和再生。具體而言，有效性評(píng)價(jià)主要涉及以下幾個(gè)方面：首先，評(píng)估材料的組織再生能力，即是否能夠有效地誘導(dǎo)宿主細(xì)胞的增殖、遷移和分化，從而促進(jìn)新組織的形成；其次，考察材料的生物相容性，包括是否會(huì)引起免疫反應(yīng)、炎癥反應(yīng)或其他不良反應(yīng)；再次，評(píng)估材料在修復(fù)組織后是否能夠恢復(fù)其原有的功能，如神經(jīng)傳導(dǎo)功能、血管通暢性等；此外，還需確保材料在使用過程中的安全性，包括降解產(chǎn)物的安全性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性；最后，評(píng)估材料在動(dòng)物模型中的有效性是否具有臨床相關(guān)性，即在不同物種和病理狀態(tài)下的適用性和效果。通過這些綜合評(píng)價(jià)，可以全面了解組織誘導(dǎo)材料在實(shí)際應(yīng)用中的有效性和潛在風(fēng)險(xiǎn)，為材料的優(yōu)化、臨床應(yīng)用和監(jiān)管決策提供科學(xué)依據(jù)。

盡管國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織強(qiáng)調(diào)替代動(dòng)物試驗(yàn)的重要性，并期望在任何動(dòng)物試驗(yàn)之前進(jìn)行化學(xué)特性分析和體外測(cè)試，但全面了解醫(yī)療器械的優(yōu)缺點(diǎn)有助于在科學(xué)基礎(chǔ)上審查和批準(zhǔn)這些產(chǎn)品[20]。近年來，本單位一直在開發(fā)醫(yī)療器械的臨床前動(dòng)物模型，并已建立幾種評(píng)估模型。例如，兔和大鼠人造血管移植模型可以通過超聲和組織學(xué)檢查確認(rèn)產(chǎn)品移植后的通暢率和體內(nèi)吻合情況。通過腹腔注射鏈脲佐菌素（75mg/kg）建立誘導(dǎo)糖尿病大鼠的皮膚缺損模型，然后在動(dòng)物背部切除2cm×2cm的全層皮膚，用于評(píng)估了多種皮膚誘導(dǎo)再生材料的有效性[21]。此外，通過手術(shù)損傷并注入微生物模擬真菌感染，建立了新西蘭白兔角膜真菌感染模型[22]。在移植組織修復(fù)材料后，通過裂隙燈顯微鏡檢查、角膜厚度檢測(cè)、眼內(nèi)壓測(cè)量、共聚焦顯微鏡檢查和光學(xué)相干斷層掃描來量化透明度、上皮愈合、水腫、角膜新生血管化和材料融化程度。其他模型，如大鼠脊髓神經(jīng)損傷、大鼠坐骨神經(jīng)損傷、兔軟骨損傷和大鼠子宮內(nèi)膜修復(fù)模型也已建立并完成了初步測(cè)試。這些模型通過超聲、組織學(xué)檢查、裂隙燈顯微鏡檢查、角膜厚度檢測(cè)、眼內(nèi)壓測(cè)量、共聚焦顯微鏡檢查和光學(xué)相干斷層掃描等方法，全面評(píng)估了組織誘導(dǎo)材料的有效性。

此外，基因編輯技術(shù)的應(yīng)用使得研究人員能夠構(gòu)建更接近人類病理狀態(tài)的動(dòng)物模型，提高了評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性和臨床相關(guān)性。多模態(tài)成像技術(shù)的引入，如光學(xué)相干斷層掃描、磁共振成像和正電子發(fā)射斷層掃描，為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)組織修復(fù)過程中的細(xì)胞增殖、血管生成和組織再生情況提供了高分辨率的圖像[23]。這些新進(jìn)展為組織誘導(dǎo)材料的有效性評(píng)價(jià)提供了更科學(xué)、更可靠的工具和方法，有助于推動(dòng)組織誘導(dǎo)材料的臨床應(yīng)用和發(fā)展。

3.標(biāo)準(zhǔn)制定與更新的建議

針對(duì)這些新方法和新模型的建立，亟待更新相關(guān)評(píng)估指導(dǎo)原則和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)建更加精細(xì)化的標(biāo)準(zhǔn)體系。近年來，隨著組織誘導(dǎo)材料的研究和應(yīng)用不斷深入，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定和修訂工作也取得了顯著進(jìn)展。這些標(biāo)準(zhǔn)旨在規(guī)范其生物安全性與有效性評(píng)價(jià)，為臨床應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面，誘導(dǎo)糖尿病大鼠皮膚缺損模型的標(biāo)準(zhǔn)已正式發(fā)布，為相關(guān)研究提供了統(tǒng)一的動(dòng)物模型和評(píng)估方法[24]。同時(shí)，兔角膜真菌感染模型的標(biāo)準(zhǔn)提案也已形成，進(jìn)一步完善了眼科領(lǐng)域的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方面，國(guó)家藥品監(jiān)督管理局也發(fā)布了組織誘導(dǎo)生物材料評(píng)估指導(dǎo)原則，明確了生物安全性與有效性評(píng)價(jià)的具體要求和方法。此外，隨著多模態(tài)成像技術(shù)和基因編輯動(dòng)物模型的發(fā)展，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定也在積極推進(jìn)，以規(guī)范這些技術(shù)在組織誘導(dǎo)材料有效性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和研究的深入，組織誘導(dǎo)材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)將進(jìn)一步完善，為材料的研發(fā)和應(yīng)用提供更科學(xué)、更規(guī)范的指導(dǎo)。

然而，不應(yīng)強(qiáng)制企業(yè)執(zhí)行包含通過/ 失敗標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格試驗(yàn)清單，因?yàn)檫@可能導(dǎo)致兩種不利后果：一是對(duì)新型醫(yī)療器械的開發(fā)和應(yīng)用施加不必要的限制；二是給檢查員和客戶一種虛假的安全感。根據(jù)評(píng)估指導(dǎo)原則，用于評(píng)估組織誘導(dǎo)材料和醫(yī)療器械的測(cè)試列表應(yīng)是一個(gè)框架程序，而非固定清單。尤其是在組織誘導(dǎo)生物材料的評(píng)估試驗(yàn)中，材料的組成通常需要進(jìn)行一定程度的動(dòng)態(tài)調(diào)整。因此，其穩(wěn)定性和生產(chǎn)工藝往往需要優(yōu)化。除非有足夠的數(shù)據(jù)表明特定功能和物理形式具有可比性，且配方中不含額外化學(xué)品，并且使用了相同的制造工藝，否則此類變更通常會(huì)導(dǎo)致重新評(píng)估。此外，技術(shù)規(guī)格、包裝或滅菌工藝的變化、預(yù)期用途的改變以及使用后的不良反應(yīng)也可能需要醫(yī)療器械重新評(píng)估。這些問題可以通過加強(qiáng)企業(yè)在早期開發(fā)階段與檢測(cè)機(jī)構(gòu)的合作來解決。

未來，組織誘導(dǎo)材料的標(biāo)準(zhǔn)制修訂方向?qū)⒅饕性谝韵聨讉€(gè)方面：首先，多模態(tài)成像技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，包括操作流程、圖像分析方法和數(shù)據(jù)解讀標(biāo)準(zhǔn)，以確保成像結(jié)果的可比性和一致性；其次，基因編輯動(dòng)物模型的標(biāo)準(zhǔn)化，關(guān)注模型的遺傳背景、編輯效率和表型特征，提高有效性評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性和臨床相關(guān)性；再次，個(gè)性化醫(yī)療的標(biāo)準(zhǔn)化，注重材料的生物相容性、降解速率和力學(xué)性能等方面的個(gè)性化評(píng)估，滿足不同患者的需求；此外，國(guó)際合作與協(xié)調(diào)，推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際化，促進(jìn)全球技術(shù)交流和產(chǎn)品流通；監(jiān)管科學(xué)的融合，包括風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、管理和質(zhì)量控制，確保組織誘導(dǎo)材料的安全性和有效性；新型評(píng)價(jià)方法的納入，如人工智能、大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)，提高評(píng)價(jià)效率和準(zhǔn)確性。通過這些方向的努力，組織誘導(dǎo)材料的標(biāo)準(zhǔn)制修訂將更加科學(xué)、規(guī)范和全面，為相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和臨床應(yīng)用提供重要指導(dǎo)。

4.小結(jié)

本文系統(tǒng)探討了組織誘導(dǎo)材料的生物安全性與有效性評(píng)價(jià)，強(qiáng)調(diào)了生物安全性評(píng)價(jià)在風(fēng)險(xiǎn)管理中的關(guān)鍵作用，并指出傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)難以滿足這類材料的復(fù)雜性需求。文章詳細(xì)介紹了生物安全性評(píng)價(jià)的具體內(nèi)容，包括物理、化學(xué)和毒理學(xué)特性評(píng)估，并強(qiáng)調(diào)了病毒滅活效率驗(yàn)證的重要性。在有效性評(píng)價(jià)方面，文章總結(jié)了多種臨床前動(dòng)物模型的構(gòu)建和應(yīng)用，如誘導(dǎo)糖尿病大鼠皮膚缺損模型和兔角膜真菌感染模型。此外，文章提出了標(biāo)準(zhǔn)制定與更新的建議，強(qiáng)調(diào)企業(yè)與檢測(cè)機(jī)構(gòu)的緊密合作是推動(dòng)組織誘導(dǎo)材料健康發(fā)展的重要途徑。通過科學(xué)的評(píng)價(jià)和合理的標(biāo)準(zhǔn)制定，可以為患者提供更安全、更有效的治療選擇。