本文以镁金属接骨螺钉产品为例描述镁金属骨科创伤类植入物，及其他临床用途的镁金属骨科植入物产品、其他可降解金属骨科植入物产品及其含有涂层的相关可降解金属骨科植入物产品研究实验要求与主要风险。

一、可降解镁金属骨科植入物研究实验要求

对于镁金属骨科创伤类植入物，除其相对应的常规产品的注册审查指导原则或产品标准中需制定的性能指标要求外，还需在产品技术要求中制定电化学性能（开路电位、腐蚀电位、腐蚀电流）等要求。产品技术要求中指标需针对终产品制定（终产品上不能进行测试的，可提供同种工艺下的试样进行检测）。产品技术要求中检验方法需依据有关国家标准、行业标准、国际标准制订，或经过验证。

同一注册单元内所检验的产品应当能够代表本注册单元内其他产品的安全性和有效性，并提供典型性检验样品的确定依据。原则上需选择结构最复杂、性能指标覆盖最多的型号作为典型型号进行检验。若性能指标不能互相覆盖，则同时选择不同型号进行检验。

1. 可降解镁金属骨科植入物性能研究实验要求

1.1、物理和机械性能研究

结合产品的临床使用以及预期失效模式，进行产品物理和机械性能研究，确定最差情况的依据和测试结果的可接受依据。若有相对应的常规产品的注册审查指导原则或产品标准可参照执行。如镁金属接骨螺钉，需考虑螺钉的断裂扭转性能、旋动扭矩、轴向拔出、自攻（如适用）等性能。

另外，可降解镁金属骨科植入物需开展降解性能研究。

（1）体外降解性能

开发人可参照ASTM F3268《Standard Guide for in vitro Degradation Testing of Absorbable Metals》对镁金属骨科植入物体外降解性能进行研究。需考量降解试验方法选择，降解产物成分、浓度、pH、氢气释放量，第二相降解状态，降解速率，降解均匀性，应力作用，产品力学维持等随降解时间的变化规律。体外降解试验需研究产品在整个降解过程中（至完全降解或者降解稳定状态）的降解性能参数特征，确定降解速率的接受限值以及其依据等，对于降解速率的研究建议至少选择两种评价方法进行相互验证，如析氢法、失重法、电化学极化曲线法等。

（2）体内降解性能

体外降解试验是了解腐蚀行为重要的第一步，但是不能替代体内降解试验。浸泡和电化学测试方法都适合于比较不同金属成分或批次间的变化，但不能提供体内腐蚀速率的准确估计，建议在动物试验中设定降解性能的观察指标，并考虑体外试验与体内试验的相关性。

1.2、化学/材料表征研究

（1）开展材料成分测试，确定材料中各元素的含量、可接受的公差范围和依据。对于镁合金，需阐明合金元素的种类、添加的质量百分数，确定合金元素的标称含量和接受限值。开发人可按照GB/T 13748系列标准表征成分，使用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）或电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测试低浓度元素含量。对于已有的商用镁金属牌号需明确其符合的标准和相关性能要求。

（2）开展材料显微组织研究，需测试晶粒尺寸，第二相种类、形态及其分布，夹杂物等特性，评估组织均匀性及稳定性。

（3）开展材料制备过程中缺陷控制及检验研究，表面缺陷可采用目视检查及显微镜检查，材料内部缺陷可采用超声或射线进行无损检查。

（4）开展材料的拉伸性能研究（抗拉强度Rm、拉伸屈服强度Rp0.2、伸长率Z/%、断面收缩率A/%）。

1.3、生物学特性研究

开发人宜在风险评定的基础上根据具体接触性质和接触周期，结合材料成分及加工助剂和工艺，根据GB/T 16886系列标准进行生物学评价。具体生物学评价可按照《关于公布医疗器械注册申报资料要求和批准证明文件格式的公告》“医疗器械注册申报资料要求及说明”中“生物学特性研究”相关要求进行撰写。可降解镁金属骨科植入物的生物学评价终点一般包括细胞毒性、致敏、刺激或皮内反应、急性全身毒性、亚慢性全身毒性、遗传毒性、骨植入、热原；适用时考虑以下生物学评价终点：血液相容性、慢性毒性、致癌性、免疫毒性、毒代动力学、生殖/发育毒性或其他器官特异性毒性。必要时根据GB/T 16886系列标准进行生物学试验。

开发人如进行生物学试验，在体内生物相容性试验中，如骨植入试验，需评价镁金属降解过程中镁离子、OH-及氢气短时间大量释放或积聚对局部细胞活性的影响，以及对局部骨组织炎症反应的影响。对于采用浸提液进行的体内生物相容性试验（如致敏、皮内反应、全身毒性、遗传毒性等），需对浸提液成分、浓度、pH等进行分析测定。

对于可降解镁金属骨科植入物产品，在生物相容性试验中，需要考虑镁金属降解产物对试验系统的影响。注意浸提液的外观、颜色、透明度或颗粒物的存在。若浸提后出现颗粒物，如采用离心、过滤等方式去除需进行论证，分析上清液是否能反映镁金属的元素组成（例如，ICP-MS），如果浸提液不能反映元素组成，则考虑使用其他样品制备方法。

镁金属的快速降解可能会改变试验系统的特性，如pH值、渗透压等。对于体外细胞毒性试验，pH值变化可能导致的培养基中蛋白质变性，以及渗透压的变化，都可能导致细胞毒性假阳性结果。可以考虑对试验系统的pH值、渗透压进行调节，并在生物相容性风险评定中进行论证。在进行镁金属植入物细胞毒性检测时，可考虑选用特定的骨组织细胞类型、细胞培养基进行试验。如浸提原液具有细胞毒性，需阐述浸提原液产生细胞毒性的原因，并补充对浸提液的梯度稀释液进行试验，直至稀释液无细胞毒性，分析稀释倍数与细胞毒性的关系，并提供细胞毒性试验结果的可接受依据。还需要考虑金属离子可能与四甲基偶氮唑蓝（MTT）发生反应导致的假阴性结果。在进行镁金属植入物体外溶血检测时，浸提液pH值、渗透压的变化可能会导致假阳性结果，可以考虑选择适宜的浸提介质，对pH值、渗透压的调节需在生物相容性风险评定中进行论证。

1.4、灭菌研究

开发人明确产品灭菌方式的选择依据，包括灭菌方式对产品性能的影响及其控制，特别是腐蚀性能，灭菌方式与包装材料的相适应性。明确产品的无菌保障水平并开展相应的验证。

1.5、动物试验研究

参照《医疗器械动物试验研究注册审查指导原则第一部分：决策原则》确定是否需要在活体动物上进行动物试验。如经决策分析需在活体动物上开展动物试验研究，可参照《医疗器械动物试验研究注册审查指导原则第二部分：试验设计、实施质量保证》中相关要求进行。对于可降解镁金属骨科植入物产品在进行动物试验研究时，需关注以下内容：

（1）选择的动物模型需代表该产品的适用范围/适应证、推荐使用的解剖部位、与内固定和/或外固定器械配合使用、产品特有的使用方法。动物模型的设计需考虑动物骨骼自身修复能力对试验结果的影响。除非适应证中包括骨骼发育中的儿童，通常动物模型应选择骨骼成熟的动物。

（2）可根据体外降解试验评估产品的降解时间，以确定观察期，其观察期通常设置三个时间点：没有或仅有少量降解、降解过程中（建议包括降解达到或超过50%质量损失的时间点）、组织反应达到稳定状态或植入部位产品几乎完全消失。

（3）可将观察指标分为常规安全有效性指标和降解行为相关指标。根据实验目的和产品设计特征，在各观察时间点选择合理的影像学、大体解剖、新生骨生物力学性能以及组织学指标等进行研究；以此对产品植入后降解性能（质量损失、体积损失、气囊形成、支撑力等），植入后部位的骨愈合情况进行评价。同时需关注动物试验手术过程中植入物及配套器械的可用性。如适用，若产品中含非人体必需元素或人体内含量极低元素，在体内代谢途径不明确，且易造成体内该元素总量发生较大波动，也可纳入全身毒性及毒代动力学等生物相容性评价试验的指标。

1.6、稳定性研究

开发人需验证产品有效期的验证，包括：产品物理、化学稳定性。验证需考虑影响可降解镁金属稳定性的因素。验证在有效期以及运输存储条件下，包装完整性及验证包装模拟运输，注意不同包装的产品需分别进行验证。开发人可参照《无源植入性医疗器械货架有效期申报资料指导原则》的要求撰写相应研究资料。

二、可降解镁金属骨科植入物主要风险

可降解镁金属骨科植入物需关注的主要风险有：降解产物的生物相容性差；材料降解速率快，使得产品力学性能与骨组织修复速度不匹配；包装材料选用不当造成镁金属腐蚀等。