（一）一般原则

      医疗器械的材料表征包括化学、物理、形态学和表面等性质的表征（GB/T 16886.18和GB/T 16886.19），纳米材料表现出独特的性质取决于它们的大小、结构和表面性质等不同于常规材料。因此，参与组成器械的纳米材料的理化性质表征是完成生物学评价的重要一步，可以指导应用纳米材料医疗器械生物学评价试验方案的制定，也对医疗器械中新的纳米材料进行有效筛选给出建设性意见。

      ISO/TR 13014列出了以下毒理学试验中需要表征的工程化的纳米材料的特性：化学成分、纯度、尺寸和尺寸分布、聚集和团聚状态、形状、表面积、表面化学、表面电荷、溶解度和分散度等。

附加属性的表征可以根据医疗器械的设计、预期用途和磨损特性来表示。如结晶、孔隙度、氧化还原电位、（光）催化、自由基的形成潜力和辛醇/水系数（未必适用于固体材料）等。

     除了上述理化表征，表面具有纳米结构的医疗器械可能需要从形态学上进行表征。对于表面结构的有效表征所需测量的参数取决于特定的应用。如对应用纳米多孔材料的医疗器械的表征包含但不限于以下信息：孔隙或空隙的尺寸和结构、密度和分布等。

（二）表征参数与方法

       ISO/TR 13014提供了与纳米材料相关的生物学评价参数的详细信息和每个参数进行定量和/或定性分析的方法。随着对纳米材料的不断研究和探索，其表征方法也将不断改进优化，故以上内容应根据需要进行动态调整。

      结合几种方法可以同时研究颗粒大小、形状、结构、组成成分和表面性质。单一的表征方法可能无法提供准确的评价参数（例如粒径分布、表面配体和表面电荷等），建议使用微观和宏观多种方法用于一个特定理化参数的表征。但需要注意，可能对特定属性使用不同方法所获得的结果不能直接比较，并且目前几乎没有统一方法对纳米材料进行理化评价以辅助形成可靠的试验方案。申请人宜在医疗器械中纳米材料的类型、形式以及医疗器械预期用途的基础上选择表征的方法。

     由于纳米材料的表征往往是科学和技术上的挑战，因此，申请人宜考虑实验室的质量保证体系和最优方案。纳米材料理化表征手段的选择、表征结果和纳米材料特性的解释分析应该由经过培训且有经验的专业人员进行。在分析过程中，宜谨慎考虑样品制备以确保所获得的数据来自该器械中有代表性的材料。如有可能，申请人宜在理化表征中采用可获得的适当的参照材料，以便对分析仪器设备和试验方法进行校正和检验。表征过程的各个环节应仔细记录，以确保结果的可追溯性和可重复性。若有必要，所用方法应进行方法学验证被证实能恰当用于纳米材料的研究。有关应用纳米材料的医疗器械理化性质表征的具体内容，将在本系列指导原则第二部分：应用纳米材料的医疗器械理化表征指导原则中给出。

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      本指导原则仅给出应用纳米材料医疗器械生物学评价的概述。有关具体内容，将在本系列指导原则第三部分：应用纳米材料的医疗器械生物学评价指导原则中给出。

      相比于常规材料，纳米材料在样品制备时会有溶解性和分散性的区别，因此可能需要考虑纳米材料在样品制备时的特殊性；由于纳米材料被认为可能穿越所有的保护屏障，包括血脑屏障和胎盘屏障等，因此可能需要考虑纳米材料的全身毒性，特别是中枢神经毒性和生殖毒性；“纳米分子冠”的形成，可能会影响其生物响应、动力学、蓄积和毒性等生理效应；有些纳米材料具有类佐剂特性，可能会对免疫系统产生影响，需要关注免疫毒性；血液中纳米材料暴露的时间间隔不同可能改变其毒代动力学特征。因此，应用纳米材料的医疗器械生物学评价内容，在兼顾常规器械评价内容的基础上，重点考虑与纳米材料有关的其他问题，如样品制备，吸收、分布、代谢和排泄/清除（ADME）、全身毒性、中枢神经毒性和免疫毒性等。

  （一）样品制备

       样品制备是对医疗器械最终产品及其制造过程中使用的材料进行表征和/或生物学试验时的一个关键的多步骤过程，包括对器械有代表性取样、浸提液制备，制备的试验材料的贮存和稳定性检测等，应重点关注应用纳米材料医疗器械的最终产品在样品制备不同阶段的理化性质。样品制备具体内容详见GB/T16886.12。

         与常规材料相比较，纳米材料样品制备时应该考虑的因素包括表面特性增加了其反应性，溶解性和分散性的区别，聚集物或团聚物的形成和微量杂质的污染（微量杂质可能对纳米材料理化特性和毒理学特性具有潜在的影响）等。另外，纳米材料有吸附到容器表面的可能性。由重力引起的扩散和重力沉降也会影响纳米材料（当发生团聚或聚集、或纳米材料由致密物质组成等）到细胞的输送率。纳米毒理学的剂量单位可能不是传统的质量浓度，而是纳米颗粒数量或总表面积。

      针对这些问题，有必要针对应用纳米材料的医疗器械制定可靠的样品制备方案。

      在样品制备时，需要仔细分析来确定一个特殊的纳米材料在规定的实验条件下是否完全分散、和/或部分溶解（如一些金属）还是完全溶解，因为微溶或不溶的纳米材料可能以颗粒的形式分散存在于实验体系中。分散可能引起一种不同于从化学成分预测的分子、离子或元素毒性的反应；而可溶性的纳米材料可能出现与相同分子或元素组成的常规材料相似的反应。

    纳米材料的分散性受纳米材料之间和/或与其所处环境相互作用的影响，分散的纳米材料不一定仅以原形存在，也可能以聚集体或团聚体的形式存在；纳米材料的粉末和气溶胶形式通过表面电荷或空间效应则变得不稳定。因此，试验样品稳定性是纳米材料生物学评价中获得准确、可靠的试验结果的关键因素之一。

     电解质浓度、pH范围、离子强度或分子成分（如血清蛋白分子等）对浸提液制备有显著影响。因此，生物学评价试验中应用的分散条件应尽可能与生理条件一致。

      在应用纳米材料医疗器械的成品或原材料的表征、动物实验或体外试验时，需要进行样品制备。制备的具体方法可能因接触途径和剂量选择的不同而有差异。在试验样品制备和接触方式的记录或报告内容中至少应包含以下内容：

——试验材料的鉴定、贮存和稳定性，包括批与批之间的差异性；

——浸提介质的化学组成；

——合适的剂量单位选择；

——原料分散剂制备的样品在给予动物（和/或细胞、器官、组织）之前的表征。

作为一般原则，样品制备的细节和所选用方法的基本原理应当详细记录。

（二）医疗器械中纳米材料的释放

一般来说，纳米材料从医疗器械中释放的最大潜力与器械本身设计相关：

——预期的纳米材料释放；

——由游离纳米材料组成和/或含游离纳米材料，例如用于热疗的氧化铁纳米颗粒、用于伤口敷料的纳米银和骨填料中的纳米材料等。

某些器械可能涉及多种释放途径，宜综合考虑释放特征进行分析。

1.脱落

       当纳米材料作为医疗器械涂层时，应考虑脱落的风险，如作为伤口敷料的纳米银等。

2.降解释放

       含有或者不含纳米材料的医疗器械，通过水解反应、催化反应或磨损等降解方式，可能会引起纳米材料的释放。当纳米材料作为涂层或包埋在可降解基质中时，可降解材料的生物分解会导致纳米材料的释放，不含纳米材料的医疗器械通过降解可能导致纳米颗粒物的产生。

      当纳米材料可能通过器械的降解产生时，可参考GB/T16886.9对医疗器械潜在降解产物进行定性和定量研究。根据GB/T16886.9附件A关于包含的对降解研究考虑的需要，如果需要，降解研究应考虑：

a）器械被设计为可吸收的；或

b）器械的预期植入时间超过三十天，或

c）该材料（多个）系统的相关信息提示其与机体接触的过程中可释放有毒物质。

GB/T16886.13、14和15分别包含了聚合物、陶瓷、金属以及合金降解的一般性原则。

伴有离子释放的腐蚀也可能导致纳米材料的释放。对于某些纳米材料，已知释放的离子可以形成新的纳米材料。

3.磨损释放

       来自于器械降解、磨损或加工处理过程中，以及在生产过程中未使用纳米材料，但医疗器械（或部件）在临床使用过程中通过降解、磨损或在原位处理过程中（如医疗器械原位研磨、抛光等）产生纳米材料。许多医疗器械都可能随着长时间使用导致磨损和纳米结构成分（如颗粒等）释放至周围环境。因此，如果下述条件适用时，应合理论述由磨损释放的纳米材料：

a）该器械是纳米材料，或

b）该器械有纳米材料涂层，或

c）该器械中，其正常使用的情况下，与生物组织产生摩擦或其组件或与骨填充物或复合物之间产生摩擦，或者可能

d）生产过程中的残留物可能包括纳米材料。

应当注意的是，尽管在制造某些医疗器械时不会使用纳米材料，但由于磨损可致该医疗器械（例如植入物和牙科填充材料）产生纳米材料。

4.原位处理释放

      无论医疗器械是否含有纳米材料，该器械进行原位处理时，例如在牙科处理时（例如抛光，研磨）也可能产生纳米材料。

因此，应在类似于预定用途的生理条件下对可能释放的纳米材料进行全面的鉴定和表征。且应在生理环境下，对纳米材料的释放动力学、数量、迁移和生物蓄积性进行评估。

      在情形3和4，即磨损释放和原位处理释放的情况下，医疗器械本身不适用本指导原则。但在考虑此类医疗器械的不良事件和使用风险时，可参考本指导原则适用部分对可能由产生的纳米材料进行研究分析。

（三）毒代动力学

1.一般原则

     如果从医疗器械中释放的纳米材料可以被吸收（Absorption）、分布（Distribution）、代谢（Metabolism）和/或排泄（Excretion），即需要进行毒代动力学（ADME）的研究。纳米材料的毒代动力学研究可指导生物学评价试验设计及结果解读，应被视为应用纳米材料医疗器械风险评估的一部分。GB/T 16886.16给出了关于如何开展毒代动力学研究的框架。对于应用纳米材料医疗器械的毒代动力学研究，还需要考虑纳米材料的理化性质、表面特性（如化学和电荷）、接触途径、剂量效应、动物模型、研究周期、浸提方法和分析技术/手段等因素。

在进行毒代动力学研究时，申请人需说明影响该研究设计、试验结果和结果解读的因素。

2．毒代动力学的影响因素

a）理化性质

纳米材料的尺寸和尺寸分布、形状、表面电荷、聚集和团聚、亲水性以及表面结构等特性可以影响ADME。然而到目前为止，哪一特性作为最关键的参数影响ADME仍不明确，因此要在对纳米材料进行充分表征的基础上，开展毒代动力学研究。

b）生物分子吸附

生物环境中的纳米材料在其表面经受快速的蛋白质、脂质等生物分子吸附，形成纳米材料-生物分子复合物（纳米生物分子冠）。“纳米生物分子冠”改变及赋予纳米材料不同于原始状态的生物学特性，影响生物响应、动力学、蓄积和毒性等生理效应。采用与生理环境相似的模拟液将有助于评价生理条件下纳米材料表面生物分子吸附特征，并对纳米材料的生物转化进行评价。

c）接触途径

接触途径能够影响纳米材料的表面特性和生物分布。吸附在纳米材料表面的分子可以进一步影响被释放纳米材料的动力学。因此，由于不同的接触途径，纳米材料可以被不同的生物分子覆盖，从而影响其毒代动力学特征和毒性。

d）剂量效应

纳米材料的暴露大于机体清除时，则会导致在体内蓄积，甚至导致组织清除率饱和以及毒代动力学特征的改变。如高剂量和/或重复接触的纳米材料进入血液（例如超出了肝和脾吞噬细胞的吞噬能力），可能造成纳米材料在单核巨噬细胞系统（ mononuclear phagocyte system，MPS）以及其他组织的长期蓄积，并有可能再次分配进入血液。因此，血液中纳米材料的暴露可能不足以评价纳米材料的毒性特征，还应密切关注不同时间点的组织分布和清除情况。另外，血液中纳米材料暴露的时间间隔不同也可能影响其毒代动力学特征。

因此，应关注不同的接触剂量及接触频率对纳米材料的毒代动力学特征和毒性的影响。

e）物种和性别

由于物种和性别之间存在生理学和解剖学的差异，可能会导致纳米材料毒代动力学特征的不同，如雌性比雄性大鼠更容易发生纳米银及其衍生物的肾脏蓄积。因此，毒代动力学和全身毒性研究时应选择合适的动物种属和性别。

f）测量技术

在测量组织和器官中的纳米材料时，由于生物背景比较复杂，检测效能和灵敏度可能会进一步降低。因此，纳米材料或其组成元素的检测方法需要排除生物背景的干扰。

纳米材料既可以用放射性或荧光标记方法标记，也可通过分析其元素组成来确定。当选择标记技术时，需考虑标记物可能从纳米材料中释放和/或标记物可能改变纳米材料与环境间的相互作用，从而影响其毒代动力学特征。

若使用低检测限的方法不适用于检测组织和器官中极低水平的纳米材料时，可考虑对测试样品进行额外的处理以便于增加该技术的灵敏性。如果通过增加剂量或重复给药来保证在组织/器官中纳米材料的可检测性，则可能使单核巨噬细胞系统摄取纳米材料达到饱和，从而改变纳米材料的ADME。

（四）生物学评价

1.细胞毒性

      建议基于体外试验和已有数据与预期暴露情况相关性的评估，参照GB/T 16886.5和YY/T  0993来开展试验。

      在评估应用纳米材料医疗器械的细胞毒性时，应考虑纳米材料特性、细胞敏感性、特定受体或反应机制等因素。可根据预期使用部位和可能接触的细胞类型，选择相似的非吞噬性细胞系和/或吞噬性细胞系进行试验。纳米材料本身的特性可能干扰试验体系，如纳米材料可能会吸附培养基中的蛋白质和/或与某些荧光染料发生反应等，需要评估纳米材料对试验体系是否有影响。另外，细胞毒性试验需要确定纳米材料适宜的剂量单位，如质量、表面积、质量体积浓度或纳米颗粒的数量等。

2.刺激性和致敏性

    GB/T 16886.10描述了医疗器械及其组成材料产生刺激和皮肤致敏可能性的评估过程。

（1）刺激性

      根据GB/T 16886.1标准，应考虑刺激性试验，在适宜的模型中使用适当的应用部位如皮肤、眼睛和粘膜等，评估医疗器械、材料和/或它们的浸提物的潜在刺激性。此要求也适用于应用纳米材料的医疗器械。

（2）致敏性

       纳米材料本身可能会导致致敏，纳米材料与蛋白质相互作用导致纳米材料/蛋白质复合物形成，其作为一种继发效应也可能会导致致敏。由于皮肤的屏障功能，纳米材料可能到达致敏的靶细胞和器官、皮肤树突状细胞和引流淋巴结受限。因此，使用GB/T 16886.10中描述的方法评价纳米材料医疗器械的致敏性时，需要关注方法的适用性。

3.全身毒性

     由于纳米材料被认为可能穿越所有的生理屏障，包括血脑屏障和胎盘屏障等。因此，需要根据最初的暴露方式、人体的接触部位等，分析是否有游离纳米材料进入体内的可能性。如果有，则需要考虑纳米材料的全身毒性，特别是神经毒性和免疫毒性。

（1）全身毒性

       当评估纳米材料的全身毒性时，溶解度是需要考虑的一个关键参数。水溶性纳米材料在接触组织或体液时会溶解，可能表现出与常规材料相似的毒性反应，但难溶的纳米材料可能使机体的清除能力和防御机制很快被耗尽，从而导致体内蓄积和全身不良反应。

       经评估应用纳米材料的医疗器械具有全身毒性风险时，需要进行全身毒性评价。应参考GB/T 16886.11所述，基于临床使用情况、纳米材料的特性、暴露时间和毒代动力学研究，来评估应用纳米材料医疗器械的全身毒性。

        因为纳米材料可能分布于全身，应在具体问题具体分析的基础上，考虑预期用于组织病理学分析的组织/器官选择，特别注意单核巨噬细胞系统（特别是肝、脾）、肾、脑、骨髓、淋巴结等。另外，剂量单位、剂量大小、接触频率和接触时间也可影响全身毒性试验结果。

（2）神经毒性

        纳米材料可以直接或间接与神经系统接触，如：纳米材料可能通过鼻黏膜-嗅球-感觉神经到达中枢神经，另外，纳米材料还可能透过血脑屏障，进入中枢神经系统。由于神经细胞清除纳米材料的速度非常缓慢（溶解和清除），可能导致纳米材料在脑内蓄积产生毒性。因此，应用纳米材料的医疗器械应关注纳米材料与神经系统接触的可能性、分布特征、蓄积性、与神经细胞的反应活性及对中枢神经系统功能的影响。

        经评估应用纳米材料的医疗器械具有神经毒性风险时，需要进行神经毒性评价。神经毒性评价可以分层次地开展体外和体内神经毒性试验。体外神经毒性试验主要涉及两种类型，即活力测定和功能测定。体内动物实验可结合亚慢、长期毒性研究或功能组合观察试验（FOB），通过一系列指标评价纳米材料的神经毒性，例如神经系统组织病理学检查、神经元及胶质细胞毒性评价（特异性免疫染色）和动物中枢神经系统功能的改变等，如有必要，可增加神经递质、神经元结构及炎症因子等指标。

（3）免疫毒性

      免疫系统暴露于纳米材料可能导致炎症或过敏性/自身免疫反应等。其程度和反应类型取决于纳米材料的特性、类佐剂效应、炎性作用以及其激活补体系统的能力、免疫应答后可被激发或抑制等方面因素。

       纳米材料进入全身循环系统后，主要终结于单核巨噬细胞系统。因此，纳米材料的免疫毒性可能需要特殊考虑。GB/T16886.20描述了免疫毒性试验总体考虑。如果需要评估免疫毒性，可伴随重复接触毒性试验进行初步评估，通过此试验可检测到的免疫抑制和/或免疫刺激的一般指征。

      如果需要进一步评估免疫毒性，可采用体外模型进行。体外模型提供了可靠的研究免疫细胞功能的方法，可评估免疫细胞的吞噬功能、趋化性、炎性因子和一氧化氮产生等指标。也可在特殊的免疫细胞中，通过信号通路评价纳米材料对免疫细胞功能的影响，如核因子kappaB通路。

4.热原

     由于纳米材料具有较大的比表面积，其表面极易吸附微生物及其内毒素（LPS）等，从而增加了热原反应风险。可参考GB/T16886-11及YY/T 1295给出的试验方法进行应用纳米材料的医疗器械内毒素检测。在评价热原反应过程中，要考虑纳米材料是否对试验系统有影响。其它可参考的信息包括：单核细胞激活试验（MAT）及相关美国药典和标准（USP85，USP151和ANSI/AAMI ST72）中关于热原反应评价方法。

      除内毒素介导的致热性外，也需考虑非内毒素介导的致热性。应用纳米材料的医疗器械介导的热原反应作为生物学评价的一部分，具体方法参照GB/T16886.11和中国药典。

5.植入

      GB/T16886.6中描述了医疗器械体内植入试验。根据医疗器械类型可以考虑不同植入部位（例如皮下、肌内、颅内等）。对于游离纳米材料，可考虑直接注射到相应的组织。

    如果医疗器械中纳米材料有释放的可能性时，应当特别注意纳米材料向局部引流淋巴结的迁移。

     当采用原位植入试验评估潜在的全身毒性时，应考虑GB/T16886.6和GB/T16886.11的要求。

6.血液相容性

      应对直接或间接接触血液的应用纳米材料的医疗器械进行血液相容性评价。此外，即使对非血液接触的器械，如果毒代动力学研究显示来自医疗器械的游离纳米材料可能进入全身血液循环时，也应进行血液相容性评估。

       可参考GB/T16886.4和YY/T 1532-2017中描述的评估策略和常规方法评价应用纳米材料的医疗器械血液相容性。根据被检测的初始过程或系统将血液相互作用分为几类：血液学、血栓形成、凝血、血小板活化和补体系统激活。

       可以合理地直接使用GB/T16886.4中描述的常规方法对表面具有纳米材料（非游离状态）的医疗器械进行评价。由于纳米材料具有更高的比表面积，血液中大量的血清蛋白可轻易地吸附于游离纳米材料，改变其进入血液后的级联反应，因此，游离纳米材料的血液相容性评价可能更具有挑战性。另外，纳米材料与血液接触后潜在的聚集/团聚也会改变与血小板、凝血因子和血管内皮细胞的相互作用。

        以上因素可能对体外试验产生干扰，在得出关于游离纳米材料血液相容性任何结论前应特别注意所使用方法的重现性、可靠性和灵敏度。若体外试验不足以评价纳米材料的血液相容性时，可考虑采用体内试验，比如通过检测血液学、血生化相关指标（如红细胞计数、血红蛋白、总胆红素、直接/间接胆红素等）来综合评价纳米材料的血液相容性。

      纳米材料和补体系统之间的相互作用受纳米材料的尺寸、形态和表面特性等因素影响。血液中纳米材料导致补体系统激活的异常增强可能诱发显著性炎症反应及急性过敏反应。因此，在存在全身暴露的情况时，补体激活应作为应用纳米材料医疗器械风险评估的一部分。

7.遗传毒性、致癌性和生殖毒性

GB/T 16886.3适用于已识别或未知的可能有遗传毒性、致癌性和生殖毒性的医疗器械或组件的评价。与常规器械相比，应用纳米材料的医疗器械可能具有不同的遗传毒性、致癌性和生殖毒性。

（1）遗传毒性

      纳米材料可以透过细胞膜，进入细胞核并与遗传物质（DNA或染色体）相互作用。也可能通过氧化应激或炎症等作用机制诱发染色体或DNA断裂。因此，纳米材料的遗传毒性风险可能是直接或间接机制的结果，可能表现为基因突变和/或染色体损伤。

        遗传毒性评价的最终目的是预测供试品潜在的致癌性或其它可遗传的危害。对遗传毒性试验结果进行评价时，应结合纳米材料的作用特点、毒代动力学和其他毒理学研究的结果等信息进行综合分析。遗传毒性试验组合可减少假阴性结果的风险。此外，任何一项遗传毒性试验中的阳性结果并不一定说明供试品对人类真正具有遗传毒性或致癌性的风险。

评价供试品的潜在遗传毒性时，应全面考虑各项试验结果、体内和体外试验方法的内在价值及其局限性，进行综合分析与评价。

a）体外遗传毒性

        对于应用纳米材料医疗器械的遗传毒性评价，应优先开展体外遗传毒性试验。传统的细菌回复突变试验（Ames）体系存在一些局限，导致纳米材料不易与细菌的遗传物质充分接触，而有些纳米材料（如，纳米银及其释放的银离子等）自身也有一定的抑菌作用。因此，开展细菌回复突变试验时，应提供所用试验条件下细菌对该纳米材料摄取能力以及纳米材料溶解性的资料，作为结果判定的参考。小鼠淋巴瘤tk基因突变试验涵盖了基因突变和染色体断裂两个检测终点，可考虑作为第二项纳米材料潜在致突变能力的检测方法。体外微核试验或体外染色体畸变试验在检测终点上与Ames试验和小鼠淋巴瘤tk基因突变试验互补，可考虑任选一项作为第三项遗传毒性评价方法。在提供相应研究数据的同时应提供研究所用试验条件下细胞对该纳米材料摄取能力、纳米材料溶解性以及纳米材料对试验体系的干扰，作为试验结果判定的参考。

b）体内遗传毒性

     首先应基于体外遗传毒性研究结果和GB/T 16886.3的要求评估是否需要开展体内遗传试验。

       进行体内试验时，应证实纳米材料可在取材时间点到达取材的组织/器官。建议基于毒代动力学研究和/或亚慢性体内研究以确定取材组织/器官，并基于预期人群的接触途径和靶器官来制定应用纳米材料的医疗器械体内遗传毒性的评价策略。常用的体内遗传毒性试验包括：啮齿类动物红细胞微核试验、哺乳动物骨髓染色体畸变试验和啮齿类动物体内彗星试验。

（2）致癌性

      体外和体内研究提示纳米材料可诱导DNA损伤和突变。基因突变、染色体损伤或重组等遗传物质损伤被认为具有遗传效应，也是决定恶性肿瘤多阶段发展的重要因素。某些致突变/遗传毒性化合物的暴露与致癌性之间存在明确相关性，遗传毒性试验结果对供试品的致癌性有一定提示作用。可根据具体纳米材料的作用特点及机制，并参考遗传毒性试验结果，决定是否有必要进一步开展致癌性试验。

      另外，如果人体高剂量或长期暴露应考虑评估致癌风险。应根据GB/T 16886.3的要求考虑应用纳米材料的医疗器械致癌性评估，同时也可参考评估化学物致癌可能性的体内试验，如ECB.32及OECD 451中描述的致癌性试验和ECB.33及OECD 453描述的慢性致癌性联合试验。与两年致癌性研究相比，转基因动物，如鼠rasH2模型可用作短期替代试验。

在开展应用纳米材料医疗器械的致癌性实验时，需结合纳米材料的特性，可能的暴露途径和暴露方式，暴露时间等，科学合理地设计能够反映实际暴露情况的试验方案。

（3）生殖毒性

       纳米材料具有能够穿透生殖系统屏障（例如血睾屏障和胎盘屏障等），影响精子的活力和功能以及胚胎发育的可能性。另外，纳米材料通过与DNA分子相互作用导致的遗传物质损伤也可能导致突变和影响下一代的生殖和发育。应根据GB/T 16886.3的要求和ADME的研究数据对应用纳米材料的医疗器械生殖毒性进行评估。

（五）风险评估

风险评估最重要的因素是纳米材料从医疗器械中释放的可能性，按照GB/T 16886.1要求进行风险评估。

与纳米材料释放相关的风险评估的阶段性方法在下面提出，并在下图中展示。

1.第一阶段：暴露评估（纳米材料释放） 

第一阶段的目的是通过体外纳米材料释放实验，在模拟临床实际应用中最不利的情况下，考虑无论从材料的属性和应用类型，还是由于植入后的磨损，结合已有资料及文献分析，综合评估纳米材料释放的可能性以及潜在暴露风险。

当纳米材料存在释放的可能性时，需要进行理化表征以确定释放材料的性质、释放速率和可能对其产生影响的因素，并进一步开展生物学评价。如果纳米材料不存在释放的可能性，进一步评价可以仅限于局部反应。如果存在纳米材料潜在释放的不确定性，应开展第二阶段评估。

2.第二阶段：纳米材料分布和持续存留

     这一阶段的主要目的是通过体内实验，识别游离纳米材料的生物分布和蓄积。可结合第五章第三部分毒代动力学内容进行评估，以应对在第三阶段（如下）中上述潜在暴露场景中所需的生物学评价。

     无创（皮肤接触）和/或有创器械作用于人体部位所释放的纳米材料的吸收和接触持续时间，对纳米材料向其它器官的潜在分布具有重要影响，需进一步考虑纳米材料在其释放的生物介质中的持续存留/稳定性。

     对于无创器械，首先需要评估纳米材料进入全身循环的潜力，如果能够得出在最差使用条件下，纳米材料都不可能进入全身循环，通常仅限于接触部位的局部反应。

     对于有创器械，需要通过更详细的毒代动力学研究，评估游离的纳米材料进入并保留在特定组织中的潜力。从以上研究中的发现，可能影响下一步生物学评价方法的选择。

3.第三阶段：危害识别（生物学评价）

     如果第一阶段和/或第二阶段没有识别出纳米材料的释放，医疗器械的局部效应可以参照GB/T 16886.1中已有的试验方法。

     如果存在纳米材料释放，则需要附加试验。如果从第二阶段评估到纳米材料释放不太可能进入全身循环，则仅需进行局部效应的试验；如果当纳米材料在一个或多个组织暴露时，应考虑必要的附加试验，如ADME、免疫毒性、遗传毒性、亚慢性、慢性毒性、生殖毒性和神经毒性等试验。

为了能够客观地评估纳米材料的潜在风险，可能需要对现有的试验方法进行改进。

4.第四阶段：风险评估

     当毒性由所用的（目标）纳米材料引起时，必须对剂量效应关系给予特别关注。在研究中的毒性反应与在靶器官（内部暴露）中检测到的纳米材料水平进行比较，以评价风险。评估的风险可以与不含纳米材料的可比医疗器械相比，并根据YY/T 0316进行评估。除评估出的潜在风险之外，在最终受益风险评价中也要考虑患者的潜在受益。

医疗器械应用纳米评价

关于纳米材料定义的问题

       本指导原则对于纳米材料的定义依据是国家标准（GB/T 30544.1），纳米材料是指任一外部维度、内部或表面结构处于纳米尺度的材料，而纳米尺度是指1nm—100 nm之间的尺寸范围。然而，纳米材料的科学定义，国际科学界仍在讨论，随着对于纳米技术的发展，科学界对于何为纳米尺度，纳米尺度的外延等问题不断有新的认识。因此，对于一种材料是否为纳米材料，应主要考察其是否具有宏观尺度所不具备，且无法由其他尺度外推得出的独特性质。

指导原则适用范围及相关术语

 本指导原则不适用于：

　　 1.应用纳米材料的体外诊断（In Vitro Diagnosis，IVD）产品，但在考虑IVD产品有效性时，可参考相关内容；

　 　2.应用纳米材料的赋能技术；

　　3.应用纳米材料的药品；

　　4.应用纳米材料的医疗器械在制造和废弃过程中造成的职业和环境风险。

　　因IVD产品不与人体接触，所以对于纳米材料的安全性，仅考虑制造和废弃过程中的职业和环境风险，而不是对于医疗器械进行评价。作为一类应用广泛的平台性技术，纳米技术的应用不限于医疗器械，在微电子等领域应用更为普遍，如目前的芯片，多数都需要采用纳米加工技术。而采用纳米技术赋能制造的产品，本身不被视为纳米产品。纳米技术在医药领域的应用，可能产生一系列新的医疗产品，其中可能包括药品或药械组合产品，本指导原则仅适用于由国家药监局标准管理部门明确界定为医疗器械的产品。

纳米尺度 nanoscale

     处于1nm至100nm之间的尺寸范围。

     注1：本尺寸范围通常、但非专有地表现出不能由较大尺寸外推得到的特性。对于这些特性来说，尺度上、下限值是近似的。

     注2：本定义中引入下限（约1nm）的目的是为了避免在不设定下限时，单个或一小簇原子被默认为是纳米物体或纳米结构单元。

纳米材料 nanomaterial

 任一外部维度、内部或表面结构处于纳米尺度的材料。

注1：本通用术语包括纳米物体和纳米结构材料。

注2：见工程化的纳米材料、人造纳米材料和伴生纳米材料。

注3：近些年随着科学界对纳米材料的认知逐渐增多，某一维度的尺寸在100nm至1000nm范围内，且表现出因尺寸而产生的特殊效应或现象的材料，该材料在本指导原则评价范围之内被认为是纳米材料。纳米材料的定义根据最新研究进展实时更新。

工程化的纳米材料 engineered nanomaterial

为了特定目的或功能而设计的纳米材料。

人造纳米材料 manufactured nanomaterial

为了商业目的而制造的具有特定功能或特定组成的纳米材料。

伴生纳米材料 incidental nanomaterial

在某一过程中作为副产品非特意产生的纳米材料。

注1：过程包括制造、生物技术或其他过程。

注2：见ISO/TS 27628: 2007, 2.21对“超细颗粒”的定义。

纳米物体 nano-object

一维、二维或三维外部维度处于纳米尺度的物体。

注：用于所有相互分离的纳米尺度物体的通用术语。

纳米颗粒 nanoparticle

三个维度的外部尺寸都在纳米尺度的纳米物体，其最长轴和最短轴的长度没有明显差别。

注：如果纳米物体最长轴和最短轴的长度差别显著（大于3倍）时，应用纳米纤维或纳米片来表示纳米颗粒。

纳米纤维 nanofibre

两个维度外部尺寸相近且处于纳米尺度，第三个维度尺寸特别大的纳米物体。

注1：最长的外部尺寸可不在纳米尺度。

注2：纳米纤维术语也可用nanofibril和nanofilament。

注3：见纳米颗粒注。

纳米片 nanoplate

一个维度外部尺寸在纳米尺度，其他两个维度外部尺寸明显大于最小尺寸的纳米物体。

注1：较大外部尺寸不必在纳米尺度。

注2：见纳米颗粒注。

纳米结构 nanostructure

一个或多个部分处于纳米尺度区域的相互关联的组成部分。

注：区域由性质不连续的边界来界定。

纳米结构材料 nanostructured material

内部或表面具有纳米结构的材料。

注：本定义不排除纳米物体具有内部或表面纳米结构的可能性。如果外部维度（一个或多个）处于纳米尺度，推荐用术语“纳米物体”。

纳米技术nanotechnology

应用科学知识操纵和控制纳米尺度的物质以利用与单个原子、分子或块体材料性质显著不同的、与尺寸和结构相关的性质和现象。

注：操纵和控制包括材料合成。

聚集体 aggregate

强束缚或融合在一起的颗粒构成的新颗粒，其外表面积可能显著小于其单个颗粒表面积的总和。

注1：支持聚集体的力都是强作用力，如共价键或源于由烧结或复杂的物理缠结。

注2：聚集体也被称为次级颗粒，而源颗粒则被称为初级颗粒。

团聚体 agglomerate

弱束缚颗粒的堆积体、聚集体或两者的混合体，其外表面积与单个颗粒的表面积总和相近。

注1：支撑团聚体的作用力都是弱力，如范德华力或简单的物理缠结。

注2：团聚体也被称为次级颗粒，而源颗粒则被称为初级颗粒。

溶解度 solubility

溶质在溶剂中的溶解能力。用其在平衡条件下的最大溶解量表示。如固溶度、溶水度等。

比表面积 specific surface area

单位质量粉末或多孔体具有的总表面积。

风险评估及材料评价等问题

1、关于应用纳米材料的医疗器械风险评估问题

　　应用纳米材料的医疗器械需符合GB/T 16886.1、YY/T 0316和《医疗器械产品受益-风险评估注册技术审查指导原则》等文件中规定的风险因素，主要包括纳米材料从器械释放的可能性、暴露剂量、暴露途径、接触部位和暴露时间。风险评估最重要的因素是纳米材料从医疗器械中释放的可能性。风险评估应分阶段、有步骤进行，考虑暴露评估（纳米材料释放）、纳米材料分布及持续存留和环境转化、危害识别，并最终根据产品的适用范围是否给患者带来足够的受益来综合考虑产品风险。

2、关于应用纳米材料的医疗器械安全性评价问题

　　由于纳米材料的比表面积等因素不同，纳米材料表现出不同的理化性质，因此，生物体暴露于纳米材料之后，可能表现出与常规材料不同的生物学反应。申请人应针对医疗器械的结构特征、预期用途、与人体的接触途径、所含纳米材料的种类和形态等因素，通过设计一系列试验来确认测试系统的适用性，从而建立起适合所申报产品特点的生物学评价试验方案。当前，GB/T 16886（ISO 10993）的生物学评价体系总体适用于纳米材料，但具体到某一应用纳米材料的医疗器械，其试验方法、样品制备、细胞系/动物品系选择、观察终点、结果分析等均可能与常规材料不同。因此，需要各学科领域专家共同完成。

3、关于应用纳米材料的医疗器械理化表征问题

　　ISO/TR 13014提供了与纳米材料相关的生物学评价参数的详细信息和每个参数进行定量和/或定性分析的方法。但需要注意，如果对于某个纳米材料，对某个特定属性使用不同方法所获得的结果不能直接比较，并且目前几乎没有统一方法对纳米材料进行理化评价以辅助形成可靠的试验方案。申请人宜在医疗器械中纳米材料的类型、形式以及医疗器械预期用途的基础上选择表征的方法。纳米材料的理化表征，对于医疗器械申请人的研发能力、实验室质量保证体系等要求很高。

4、关于应用纳米材料的医疗器械生物学评价问题

　　相比于常规材料，纳米材料在样品制备时会有溶解性和分散性的区别，因此可能需要考虑纳米材料在样品制备时的特殊性。由于纳米材料被认为可能穿越所有的保护屏障，包括血脑屏障和胎盘屏障等，因此可能需要考虑纳米材料的全身毒性，特别是中枢神经毒性和生殖毒性。“生物分子冠”的形成，可能会影响其生物响应、动力学、蓄积和毒性等生理效应。有些纳米材料具有类佐剂特性，可能会对免疫系统产生影响，需要关注免疫毒性。血液中纳米材料暴露的时间间隔不同可能改变其毒代动力学特征。综上所述，应用纳米材料的医疗器械生物学评价内容，在兼顾常规器械评价内容的基础上，建议重点考虑与纳米材料有关的其他问题，如样品制备，吸收、分布、代谢和排泄/清除（ADME）、全身毒性、中枢神经毒性和免疫毒性等。

文章来源： NMPA的法规汇总