医疗器械生物学评价系列标准（GB/T 16886）是医疗器械安全性评价的基础标准之一，对于保证医疗器械的安全性起着重要作用。医疗器械噪声的生物学危害分为两个方面：一是材料造成的生物学危害，二是有器械的机械故障引起的生物学危害。生物学评价系列标准主要是针对直接对人体接触、介入或植入人体的医疗器械，提供一套生物学评价程序，通过微生物试验（体外实验）和动物实验（体内实验）评价医疗器械对细胞和动物体的有害作用，并通过以上综合评价预测其在临床使用时是否安全。
为了确保医疗器械在临床研究时的安全性，在完成物理和化学性能、加工性能以及外形等有效性评价后，必须进行生物相容性评价，以便于提供进一步有关安全性的数据和资料。由于生物学实验依赖于动物模型和微生物模型，因此在某种情况下，在动物体内出现的组织反应，在人体内不一定出现；在生物相容性评价中好的器械，由于人体和动物的差异，也会在某些病人身上产生不良反应，这就需要在临床研究中进一步评价，以确保大范围临床使用时的安全性。
第一部分：生物相容性评价的意义、基本概念与程序
1、生物相容性评价的意义
医疗器械生物相容性评价的概念可以理解为：将预期用于人体的医疗器械在进入临床前首先对其所采用的材料进行定性分析以及对已有资料或相关信息进行分析，然后进行各类生物学评价试验，通过综合分析和数据分析或安全性试验评估，最终对该医疗器械应用人体的风险作出相对科学的评价。由此可见，在生物学评价的整个过程中，既离不开对以往和现有信息或资料的分析判断，也离不开合理正确的生物学试验项目和方法的选择，更离不开综合评价能力的应用。
生物相容性评价的意义在于预测医疗器械在人体接触使用过程中的潜在危害性，更确切地说，生物学评价是根据现有的科学技术能力和认知水平，将医疗器械不安全的风险性减少到最低程度。总而言之，医疗器械的生物相容评价是促进医疗器械市场繁荣以及医疗健康事业发展的核心。
在这里需要强调的一点是：切勿将生物相容性评价与生物学实验混为一体，前者是一种综合性的分析与评价，获得的是对最终产品在未来人体应用时是否相对安全或目前是否可接受的结论；而后者仅仅是对产品进行一项或多项生物学性能的检测，获得的只是产品在所受检生物性范围内是否符合相关标准的试验报告。
2、生物相容性评价的基本概念
生物相容性：指器械在宿主的特定环境和部位，与宿主直接或间接接触时所产生的相互反应的能力。也可以理解为医疗器械在生物体内处于静态或动态变化过程中，能耐受宿主各系统作用而保持相对稳定，不被排斥和破坏的生物学性能。
动物保护与3R原则：人道地进行动物实验，包括善待动物和采用高标准的笼舍，以及应用人道的实验技术，以保证试验的科学、安全和有效和善待实验动物。促进今后进一步“减少”应用动物的数量；“优化”在动物中减少或除去痛苦或苦恼的试验方法；以及其他的合乎科学、有效的不需要动物的方法来“替代”动物实验。
试验样品：只用于生物学实验的实验材料、器械，器械部分、组分或浸提液。
材料：指任何用于医疗器械及其部件的合成或天然的聚合物、金属、合金、陶瓷或其他无生命活性的物质，包括经处理过的无生命活性的组织。
参照材料：指具有充分重现性的一种或多种特性值，并经适当鉴定过的材料。能用于标定仪器、评价测量方法或给材料赋值的材料或物质。
浸提液：浸提试验样品后的液体。
浸提介质：用于浸提试验样品的液体。
最终产品：指处于“使用”状态的医疗器械或材料。
降解：器械或材料的解体。
生物降解性：指在特定的生物环境能引起器械或材料逐渐被破坏（或解体）的特性。
生物可吸收性：指器械或材料在人体的生物环境中能被降解和吸收的特性。
可沥滤物或可溶出物：指从器械或材料中可浸出成分，但不是化学降解产物，如添加剂、聚合物材料中的单体或低聚物。
腐蚀：因化学或电化学反应引起的对金属类器械或材料的侵蚀和破坏。
降解产物：指由原始器械或材料分离出来的任何物质，或由化学裂解或材料的分解而产生的产物。
残留单体：构成聚合物链、仍存在于最终聚合物材料中的、未发生反应的化学成分。
水解降解：在水溶液的作用下，聚合物中化学键的断裂。
氧化降解：在氧化剂的作用下，聚合物中化学键的断裂。
碎片：因聚合物材料降解而生成的颗粒物质。
电解质：能传导电流的含有离子的溶液。
与血液的相互作用：是指血液或血液成分与器械或材料间的相互作用所导致对血液、器官、组织或器械的影响。这种影响可能无临床意义，也可能具有临床意义，即对机体产生不良作用。
致癌性：能引起组织恶性肿瘤形成的特性。
诱变性：能引起细胞中遗传编码发生改变的特性。
致肿瘤性：能引起恶性肿瘤或良性肿瘤形成的特性。
细胞毒性：能引起细胞生长抑制、功能改变、变异、溶解及死亡等损伤现象的能力。
致敏性：能引起生物体出现过敏症状的能力。
热原性：由材料、内毒素或其他物质介导的能引起生物体发热反应的能力。
溶血：因红细胞破裂或部分受损导致血红蛋白从红细胞中释放。
血栓形成：由血栓引起的血管、器械部分或完全闭塞的体内现象。
凝血：凝血因子级联活化作用所致的现象。
血小板：存在于循环中的无核细胞体，黏附于表面并聚集成止血栓子以减少出血。
全身毒性：涉及整个生物体的毒性。
遗传毒性：能引起基因突变、染色体结构畸变以及其他DNA或基因变化的能力。
免疫毒性：外来物质直接或间接引起生物体免疫系统的不利反应。
免疫原性：能够刺激生物体免疫系统的细胞产生的特异性免疫反应。
3、生物相容性评价的程序
医疗器械生物相容性评价一般应遵循以下程序：
（1）医疗器械所选用的材料的评价；
（2）医疗器械的生物相容性评价，包括与已上市产品的对比、确定器械的接触类型和时间、生物学试验项目的选择和进行试验等四个方面。
（3）器械上市后的重新评价。
由上述的评价程序可知，医疗器械产品从一开始的材料选择和设计，到最终产品的上市及上市后的评估，整个过程中的任何一个环节都有可能会直接影响医疗器械的生物安全性，特别是对于组成器械的材料选择以及整个器械的加工工艺和灭菌方式，它们在很大程度上对最终产品的生物学性能起着关键性作用。
第二部分：生物相容性评价的基本原则与分类
一、医疗器械的生物相容性评价一般应遵循以下一些基本原则：
所有被评价的对象都应该是处于“使用”状态的医疗器械产品，也就是必须是最终产品。最终产品与组成该产品的材料或半成品在生物学性能上可能会存在差异，有的甚至是非常显著的差异，因此，只有对最终产品进行评价，才能真正反映临床实际应用中该器械是否安全。
生物相容性评价需要考虑除原材料本身特性以外的其他影响产品生物安全性的因素，比如，生产或加工过程中所用的其他材料，如助剂、工艺污染和残留、可沥滤物、降解产物、其他成分以及它们在最终产品上的相互作用、最终产品的性能和特点等。在做生物学评价前，对材料进行定性和定量分析的目的是可以避免进行一些不必要的生物相容性试验，如有些已知的化学添加剂或残余单体在使用过程中，即使很微量地存在于最终产品中，也可能会造成对周围组织的损害，所以在确定进行生物相容性试验前，需认真分析和尽可能掌握上述的影响生物安全评价的因素，这样有助于对最终结果的评判与解释，
绝大多数的医疗器械产品在使用前都需要经过消毒灭菌的过程，考虑到灭菌可能那个对产品的潜在作用以及伴随灭菌而产生的毒性物质有可能会存留在最终产品上，因此，应选用与临床应用时相同灭菌方式的产品，即最后灭菌过的产品或最后灭菌过的产品中有代表性的样品作为生物学实验的样品，这样才能有效评价产品的生物安全性。
生物相容性评价前，需要确定医疗器械最终在人体应用时的作用类型以及与人体的接触性质、程度、时间和频次等，其作用类型包括短期或一次性的、长期或特异性作用，在实际应用中有时会出现这样的现象：即当一种材料同时用于几种类型的器械时，表现出与一种组织接触时显示是安全的，而与另一种组织接触时则出现很高的毒性反应，这是因为医用产品的潜在危害性取决于它们最终在人体使用的部位和时间，被接触的不同组织、不同的接触频率和作用强度等因素都会影响医疗器械的生物安全性。
生物相容性评价中的试验选择，原则上应参照GB/T 16886.1所推荐的评价试验指南的要求，但由于医疗器械本身的多样性和复杂性，对任何一种医疗器械产品而言，所推荐的各种试验并非都是必须得和/或可行的，应该视产品的具体情况选择合适的试验项目。对有些产品来说，即使指南中未推荐的试验也可能是必须要做的。
二、生物相容性评价试验的分类
医疗器械生物相容性评价的主要内容包括对现有信息的分析、系列生物学试验、对结果的综合判断以及上市后的重新评价。其中，生物学试验是生物相容性评价的主要内容，通过生物学试验，可以推测医疗器械产品应用于人体后是否可能会引起机体的生物反应，为其生物安全性提供科学依据。根据GB/T 16886 系列标准，生物学试验主要包括：
细胞毒性试验；
致敏试验；
刺激试验或皮内反应试验；
全身急性毒性试验（含热源试验）；
亚急性（亚慢性）毒性试验；
遗传毒性试验；
植入试验；
与血液相互作用试验；
慢性毒性试验；
致癌性试验；
生殖与发育毒性试验；
生物降解试验（包括聚合物、金属与合金、陶瓷降解试验）。
上述试验都是根据医疗器械产品本身的特性、最终与人体接触的性质和时间而被选择应用的。对一种医疗器械来说，只有正确的、合理地选择和设计评价试验的项目，才有可能做出相对科学的评价结论。
第三部分：生物学评价试验
细胞毒性试验
细胞毒性试验是运用细胞培养技术，检测医疗器械和（或）其浸提液可能造成的细胞生长抑制、细胞代谢障碍、细胞变异、细胞溶解、细胞死亡等影响细胞正常功能和生物学行为的作用。该实验的条件是在离体状态下进行的，属于体外试验。
细胞毒性试验的特点：能在短期内检出样品对细胞形态、代谢和功能的影响作用，能对毒性物质具有较大的敏感性，能低价快速筛选批量样品，能定量分析实验结果，实验重复性好，操作相对简单，试验方法易标准化，从而有利于各实验室之间的试验结果比对，同时减少不必要的体内动物实验。
由于引起细胞毒性的物质多来自于材料或器械中存在的一些可沥滤物质、添加剂、残余单体或物质、加工过程中的污染物、生物降解产物等，另外材料表面的化学性质也会改变细胞膜的功能特性，因此，评价细胞毒性的重点主要放在对材料或器械本身的特性、添加成分、生产工艺以及灭菌方法等方面。细胞毒性有以下两种评价方式： 一是生物学终点评价；二是接触方式评价形式。
生物学终点评价：1）细胞形态学评价，主要是观察细胞的形态变化；2）膜效应评价，主要是从细胞膜的通透性改变来鉴别存活细胞与死亡细胞；3）细胞代谢活动评价，通过检测细胞生物代谢活性或生物合成功能的改变来了解细胞损伤作用。4）细胞增殖率评价，主要是观察细胞生长速度和增值率的变化。
接触方式评价：1）浸提液接触方式：该方法的优点是浸提液容易获得、可以经离心或过滤后去除一些杂质颗粒、能与培养的细胞广泛地接触、可以用于分析材料中各组成成分机器浓度对细胞毒性的影响等。然而，浸提液接触也具有不足之处，主要是它与医疗器械的临床实际使用情况存在一定的距离。2）直接接触方式：该方法基本上是模拟了医疗器械的实际应用情况，但是这种方式有时会因为重力、形状和接触方式等的原因对细胞产生机械损伤，从而影响评价的准确性。3）间接接触评价：该方法采用琼脂或醋酸纤维素膜，将细胞与被测样品隔离开来，模拟了某些医疗器械产品的应用状况，但该方法需要制成标准试件，对有的产品可能不适合。
致敏试验
致敏试验是在小动物体上进行的、用于检测医疗器械和（或）其浸提液潜在的产生的异常或病理性免疫反应的试验。该反应属于IV型免疫变态反应，即为迟发型超敏反应，其反应过程一般分为两个阶段：第一阶段是T细胞致敏阶段（诱导阶段），由外来的（非己体）抗原物质接触生物体后刺激机体免疫系统的T细胞增殖分化，形成具有针对某一特定抗原的致敏淋巴细胞，这一阶段大概需要1-2周；第二阶段是致敏T细胞的效应阶段（激发阶段），当致敏的淋巴细胞再次接触相同抗原时，一方面试图杀伤这些抗原靶细胞，另一方面释放一系列淋巴因子，产生免疫效应和导致以单核细胞为主的局部浸润、组织变性坏死为特征的超敏反应炎症，具体表现为皮肤局部红斑、水肿等反应。
尽管致敏反应是属于体内试验，试验条件要求相对较高，时间也较长，但是该实验到目前为止还没有其他有效的体外方法可以替代，因为体外环境还不能模拟生物体复杂的免疫系统。根据现行国家标准推荐的试验方法，致敏试验有最大剂量法和封闭斑贴法两种，一般认为最大剂量法的灵敏度要高，故最大剂量法常作为生物学试验的首选方法。
刺激或皮内反应试验
刺激试验是根据医疗器械最终临床使用状况，将器械和（或）其浸提液直接接触规定的动物实验部位，在一定时间内观察动物局部反应，以评价医疗器械产品潜在的组织刺激作用。
常用的刺激试验有皮肤刺激试验、眼刺激、口腔黏膜刺激、阴道刺激、阴茎刺激以及直肠刺激等六种，其试验结果可以受以下一些因素的影响：1）样品与组织持续或反复接触的时间；2）样品的作用方式、接触部位及使用剂量；3）爆炸封闭的程度；4）斑贴试验的技术等；
皮内反应试验是通过动物皮内注射医疗器械的浸提液，在规定的时间内观察注射部位皮肤组织的红斑和水肿反应，以评价材料或器械中可沥滤物是否具有潜在的非特异性急性毒性刺激作用，该试验具有灵敏度高、耗用的动物少、方法简单、试验周期（5天内）等特点，已广泛应用于评价与人体接触的医疗器械非特异性急性局部刺激作用。
全身急性毒性试验、热原试验
全身急性毒性试验是将医疗器械的浸提液在24小时内一次或多次作用于动物体内，以评价短期内因毒性物质被机体吸收后可能产生的全身损害作用。根据产品实际与人体接触途径的各异，实验浸提液可以通过经口、吸入、经皮、静脉注射以及腹膜内注射等不同途径作用于动物体内，而选择的原则应该视以与医疗器械预期临床应用最相符为原则。全身急性毒性试验方法简便、试验周期短（5天内）、动物数量和成本相对较低，主要适用于预期直接或间接与血路、循环血液和血液系统接触的医疗器械产品。通常影响全身急性毒性试验评价的因素可能有：1）不同的接触途径和试验方法；2）样品可滤除成分的特性；3）体内实际被接受的注射或接触浓度和剂量。
热原试验：热原性是一种化学制剂或其他物质引起的致生物体出现的发热反应的能力，发热反应可能是由材料介导的、肉毒素介导的，或其他物质如革兰氏阳性细菌和真菌中某些成分介导的。热原试验包括两种方法：第一种是采用兔法，通过将医疗器械的浸提液注入兔耳缘静脉，在规定时间内测量动物体温，观察体温变化以评价样品是否存在诱发机体发热反应的潜在可能性；第二种是采用细菌内毒素检测法，该方法是用于判断浸提液中格兰阴性菌的生物活性内毒素的限量是否符合规定。
亚急性（亚慢性）全身毒性试验
亚急性和亚慢性毒性试验室评价医疗器械和或其浸提液在超过24小时、短于试验动物寿命10%的时间内一次或多次作用试验动物而产生的全身毒性反应，其中亚急性毒性试验室评价在多次或持续接触后的24小时-28天内发生的副反应，而如果采用静脉注射途径，一般规定处理期在24小时-14天。
遗传毒性试验
遗传毒性试验是采用哺乳动物或非哺乳动物细胞、细菌、酵母菌或真菌测定样品是否引起基因突变、染色体结构畸变以及其他DNA或基因变化的试验，通过直接检测原发性遗传终点或检测导致某一终点的DNA损伤过程伴随的现象，来确定医疗器械或其浸提液产生的遗传物质损伤并导致遗传性能改变的能力。
植入试验
植入后局部反应试验是将生物材料植入动物适当部位（如肌肉、皮下、骨），在一定周期后，用肉眼观察和显微镜技术评价生物材料和制品对活体组织的局部毒性作用。采用动物体内植入试验可以从宏观和微观水平评价组织对材料和制品的生物相容性。但应注意材料的理化性质影响局部组织的反应。植入后局部反应试验最常用的为肌肉植入实验。
与血液相互作用试验
医疗器械与血液间接或直接接触，将对血液中血小板、红细胞、白细胞及血液中血浆蛋白等其他成分发生作用，相互作用的结果有血栓的形成、溶血、血浆蛋白粘附、补体系统增减及血液中有形成分改变等，对人体产生有害影响，严重的将危害人体生命过程。我国比较成熟的和常用的血液相容性试验的方法有：血栓形成实验、凝血试验、血小板和血小板机能试验、血液学实验、补体系统试验。
慢性毒性试验
慢性毒性试验是将医疗器械和（或）其浸提液一次或多次作用试验动物后，在动物平均寿命周期的主要时间内评价其对机体产生的慢性全身性毒性作用。试验时间通常为6-12个月。
致癌性试验
致癌性试验是在试验动物的寿命周期内（一般为2/3生命期），经一次或多次接触医疗器械或其浸提液，通过观察肿瘤的发生率、出现的数量、类型、部位和发生时间，以评价其潜在的致肿瘤性。该实验可分为三类，即短期试验、动物诱癌试验和人类流行病学调查。
生殖与发育毒性试验
生殖与发育毒性试验室评价医疗器械和（或）其浸提液对生殖功能、胚胎发育（致畸性），以及对胎儿和婴儿早期发育的潜在影响。该项实验的应用具有很明确的针对性，只有在终产品缺乏足够的证据来排除生殖、发育毒性风险的情况才选择进行生殖与发育毒性试验，这些器械或材料包括一些与生殖组织或胚胎（胎儿）直接长期或永久接触的器械、缓释装置、可吸收生物材料等。
生物降解试验
生物降解试验是评价具有潜在可吸收和或降解特性的生物材料或医疗器械及其降解产物对生物体局部或全身可能产生的危害。该试验涉及两个方面的内容，首先是需要在体外环境下对潜在的降解产物进行定性和定量分析，以初步掌握材料的生物降解性，并为体内试验的选择和设计提供依据。然后将材料或器械植入体内，以了解降解产物在体内的吸收、分布、代谢过程以及对集体组织器官所产生的各种影响，比如材料本体及其降解产物的局部生物学反应、不同降解时段的全身生物学反应、降解产物与生物体相互作用对物体生理功能的影响等，这一过程也称为降解产物的毒代动力学研究。
