Zytotoxizität
Die Zytotoxizität ist die häufigste Testkategorie zur Sicherstellung der Sicherheit von Medizinprodukten. Diese Tests werden sowohl als wichtiges Screening-Tool als auch als bedeutendes biologisches Endpunkt für Einreichungsanforderungen eingesetzt und bewerten das zytotoxische Potenzial eines Geräts oder Materials zur Hemmung des Zellwachstums oder zur Zelltodverursachung.
Die Messung der potenziell schädlichen Auswirkungen von Substanzen auf lebende Organismen ist in verschiedenen Branchen wichtig. Eine Eigenschaft der Substanz, die bekannt sein muss, ist ihre zytotoxische Wirkung - während die Toxizität ein allgemeinerer Begriff dafür ist, wie schädlich eine Substanz für lebende Organismen ist, beschreibt die Zytotoxizität, wie giftig eine Substanz für Zellen ist:
Toxikologische Risikobewertung - ISO 10993-17: Neben einer analytischen chemischen Charakterisierungsstudie erfordern bestimmte Aufsichtsbehörden eine toxikologische Bewertung der extrahierbaren und auswaschbaren Substanzen für bestimmte Produkte, um die Sicherheitsgrenzwerte dieser Verunreinigungen des Geräts festzulegen. ISO 10993-17:2002 legt die Bestimmung zulässiger Grenzwerte für aus medizinischen Geräten auswaschbare Substanzen fest. Sie ist für die Ableitung von Standards und die Schätzung angemessener Grenzwerte gedacht, wenn Standards nicht vorhanden sind. Es beschreibt einen systematischen Prozess, mit dem die aus toxikologisch gefährlichen Substanzen in medizinischen Geräten resultierenden identifizierten Risiken quantifiziert werden können.
Zytotoxizität - ISO 10993-5: Zytotoxizitätstests werden durchgeführt, um das allgemeine Toxizitätsniveau des medizinischen Geräts oder Materials anhand von In-vitro-Elutions- und Agarüberlagerungsmethoden zu bewerten. ISO 10993-5:2009 beschreibt Testmethoden zur Bewertung der In-vitro-Zytotoxizität von Medizinprodukten. Diese Methoden legen die Inkubation von Kulturzellen in Kontakt mit einem Gerät und/oder Extrakten eines Geräts fest, entweder direkt oder durch Diffusion. Diese Methoden sind darauf ausgelegt, die biologische Reaktion von Säugetierzellen in vitro unter Verwendung geeigneter biologischer Parameter zu bestimmen.
Zytotoxizitätstests sind nützlich, um das Zellwachstum, die Vermehrung und die morphologischen Auswirkungen der medizinischen Geräte zu beobachten:
Zytotoxische Verbindungen können Zellschäden oder Zelltod durch Nekrose oder Apoptose verursachen. Einige Substanzen sind zytotoxischer als andere, und Hersteller messen die Zytotoxizität einer Chemikalie, um sicherzustellen, dass sie für Patienten nicht schädlich und/oder tödlich ist, indem sie medizinische Geräte und ihre Materialien Gewebekulturen in vitro aussetzen und die Auswirkungen beobachten.
Zytotoxizitätstests fallen in zwei Gruppen:
Qualitative Methode
Es gibt drei Arten von qualitativen Tests, deren Ergebnisse mithilfe eines Mikroskops auf Anzeichen von Zytotoxizität untersucht werden, wie Veränderungen in der Größe oder Konfiguration von Zellen oder gehemmtes Wachstum. Diese werden auf einer Skala von 0-4 bewertet, wobei 0 keine Reaktivität auf das Testmaterial und 4 eine starke Reaktivität angibt.
Die drei qualitativen Tests sind wie folgt:
Elution: Die beliebteste qualitative Testmethode, auch als Extraktionstest bekannt. Während des Tests wird ein Flüssigextrakt des Testmaterials mit den kultivierten Zellen in Kontakt gebracht, die dann drei Tage lang inkubiert und auf Anzeichen von Zytotoxizität bewertet werden.
Indirekter Kontakt: Auch als Agar-Diffusionsmethode bekannt, wird bei diesem Test eine Schicht Agar zwischen dem zu testenden Material und den kultivierten Zellen platziert. Die Schicht schützt die Zellen vor den physischen Auswirkungen des Kontakts mit dem zu testenden Material, ermöglicht jedoch, dass extrahierbare Stoffe aus dem Material zu den Zellkulturen gelangen.
Direkter Kontakt: Bei der direkten Kontaktmethode wird das Testmaterial direkt mit den kultivierten Zellen in Kontakt gebracht. Diese Methode wird in der Regel für Materialien mit geringer Dichte wie Kontaktlinsen verwendet.
Quantitative Methode
Die quantitative Methode wird als MTT-Assay bezeichnet. Die MTT-Methode ist ein colorimetrischer Test und kann entweder mit Extrakt oder direktem Kontakt durchgeführt werden. Dieser Test wird anhand des Prozentsatzes der gehemmten oder abgestorbenen Zellen nach dem Kontakt mit dem Testmaterial bewertet.
Im Allgemeinen werden die Tests in vitro an kultivierten Säugetierzellen durchgeführt, wie zum Beispiel Mäusezellen. Der menschliche Körper verfügt über verschiedene Mechanismen zum Schutz von Zellen vor Zytotoxinen und pH-Ungleichgewichten, daher stellen Labore durch die Durchführung der Tests an in vitro existierenden Zellen - ohne diese Abwehrsysteme - ein hohes Maß an Sensibilität in den Tests sicher.
Die aktuellen regulatorischen Reformen zur Biokompatibilität von Geräten (ANSI/AAMI/ISO 10993–5:2009) legen nahe, dass qualitative Zytotoxizitätstests zur Risikostratifizierung geeignet sind, während die quantitative Bewertung bevorzugt wird.
MTT-Assay: Diese quantitative Methode verwendet einen Farbstoff namens 3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazoliumbromid (abgekürzt MTT). Dieser Farbstoff ist eine gelbe wasserlösliche Chemikalie. Er wird durch mitochondriale Succinat-Dehydrogenase gespalten und bildet Formazan, das eine violette Tönung aufweist. Ein Extrakt des Testmaterials wird im MTT-Assay verwendet. MTT wird den Zellen 24 Stunden lang zugesetzt, sodass das Vorhandensein von violettem Formazan mit einem Plattenleser nachgewiesen werden kann.
MTT kann verwendet werden, um die Zytotoxizität von folgenden Substanzen zu beurteilen:
- Extrahierbare Materialien von medizinischen Geräten
- Toxische Substanzen
- Umwelttoxine und Kontaminanten
- Arzneimittelsensitivitätsprofile für Patienten mit hämatologischen Malignomen sowie bei der primären Screening von potenziellen chemotherapeutischen Arzneimitteln.
Letztendlich bestimmen der Gerätetyp und die verwendeten Materialien, welche Zytotoxizitätstests angewendet werden sollten. Internationale Aufsichtsbehörden bieten jedoch Richtlinien für die Zytotoxizitätstests für Hersteller von medizinischen Geräten an, was uns zu unserem letzten Abschnitt über die regulatorische Seite dieses Themas bringt.
Cytotoxizitätstests sind für alle Arten von medizinischen Geräten erforderlich und bilden ein wichtiges Element der internationalen Standards. Die als ISO 10993 zusammengefassten internationalen Standards und das FDA-Blue-Book-Memorandum (#G95-1), das auf 10993-1 basiert, behandeln die kritische Frage der Sicherstellung der Biokompatibilität von Geräten, indem sie verschiedene Testmethoden zur Auswahl von Gerätematerialien identifizieren.
Das hauseigene Labor von Medistri besitzt ein tiefgreifendes Verständnis des Durchführungsprozesses von Zytotoxizitätstests, um Ihren regulatorischen Anforderungen gerecht zu werden.
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