血管器械产品涂层的最新改进

2017/06/09 14:33

来源:Medtec China

亲水性涂层在赋予医疗器械高度润滑性的能力方面是无与伦比的,并且对血管通路和患者护理方面作出了重大贡献。

 通过减少在血管介入治疗过程中操作血管内医疗器械产品所需的力度,亲水性涂层降低了损伤血管壁的风险,并防止血管痉挛。因为它们允许导管在迂回曲折的血管通路内和没有涂层的装置难以接近的病变损伤部位穿行导航,所以亲水性涂层也扩大了用于手术治疗部位的范围,诸如球囊导管血管成形术,神经系统干预,病变交叉或局部药物递送等,显示出能够降低血栓形成。治疗和支持导管之间减少的摩擦也改善了结果,并减少了手术时间和成本。

亲水性涂层可以减少血管器械装置之间10至100倍的摩擦力。但是,使亲水涂层拥有如此润滑的属性特质——吸收和渗出水的能力——也使得它们容易受到机械降解的影响,导致颗粒物的产生。在20世纪90年代引进的亲水性涂层——其中许多今天仍在使用——就是一个明显的例子。即使历史上同类最佳涂层的耐久性只能通过提高交联水平来改善,但这导致水分吸收的减少,从而降低了润滑性。

对于制造商而言,结果是一种不受欢迎的取舍权衡:为了增加亲水涂层的润滑性,他们必须接受涂层耐久性的一个相应降低和更多的涂层颗粒物的产生。

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用于评估神经血管导管,鞘管和医用导线(左)和外周PTA导管(右)的涂层完整性的玻璃模拟使用模型。

涂层技术的最新进展

在过去几年中,出现了新的涂层配方,去除了在高度润滑性和少量颗粒物产生之间作出选择的需要。但直到最近,这些配方只能通过双重涂层应用工艺用于医疗器械上,而且许多制造商目前只配备单一涂层加工。幸运的是,现在可以使用的单涂层配方,在保持以前一流的亲水涂层的润滑性的同时,还能大幅度地减少颗粒物的产生。(图1)

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这些最近研发的涂层配方还可能为制造商带来经济效益。聚合物和交联剂在这些涂层中的有效使用意味着它们通常可以带来性能的改进,同时显著减少了在制造中使用的涂层材料的用量。与以前的单层和多层UV和热喷涂层工艺相比,这不仅可以降低供应成本,还可以缩短生产时间(图2)。在评估新的涂层选择时,设备制造商应当与供应商合作,了解所采用技术的总体成本,包括资本支出和运营成本。

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对于神经血管和其他需要尽可能产生最低量颗粒物的器械装置来说,双重涂层配方可能仍然是最佳的选择,因为这些配方能够提供最佳的高润滑性/低颗粒物的性能表现。

 

监管力度持续增加

 亲水涂层技术上的这些进步是及时的,因为监管机构越来越重视促进改善医疗器械涂层的耐久性和减少微粒物的产生。

对颗粒物的监管重点并不新鲜。因为脉管系统中的颗粒物引起了对下游栓塞的关注,所以长期以来,在工艺程序当中减少颗粒物一直受到人们的关注。有几个重点领域,除了涂层的化学配方之外,装置设计、材料、生产制造和临床程序技术也可以影响产生颗粒物的数量和尺寸大小。自2015年以来,美国食品和药物管理局(FDA)开始对生产制造和临床前沿两个领域里颗粒物的生成增加了关注度。

援引最近的颗粒物临床资料,在2015年4月,设备仪器与放射健康中心(CDRH)向医疗器械制造商发出了一个要求,获得相关信息以提高该机构对该问题的认识理解。四个月后,该机构随后向设备制造商发出信函通知——“关键质量指标(CtQ):亲水涂层和疏水涂层血管和神经系统器械装置”——确定对器械装置安全性和有效性有着最大影响的涂层器械产品的常见特征,以及这些功能特征在设计和制造中是怎样得到控制的。

2015年10月,美国食品和药物管理局(FDA)发布了题为“血管医疗器械产品润滑涂层分离”的安全通讯,随后是医疗产品安全网(MedSun)最终报告题为“用于脉管系统的医疗器械装置的亲水性和疏水性涂层”。报告包含临床医生的调查结果,并强调了程序技术在最小化颗粒物产生方面的重要性。

在这些沟通之后,美国食品和药物管理局(FDA)直接针对与涂层相关的制造和质量控制过程的检查有所增加。

自从医疗器械与诊断行业(MDDI)上次就该问题作出报告以来,用于评估医疗器械涂层的指南和标准就没有改变。美国食品和药物管理局(FDA)建议制造商在器械装置提交期间提供测试数据的解释。生产制造商仍然需要负责制定一个适当的颗粒物评估程序。

在他们与行业的交流沟通中,美国食品和药物管理局(FDA)承认了血管器械产品亲水涂层的重要作用,作为更具侵入性方式以及随之而来产生风险的一种可替代性选择,为医生提供了更大的可操作性,减少了血管的摩擦破裂。

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使用遮光设备对来自模拟使用模型的颗粒物进行计数和按大小排列。

  为了最佳结果合作

  涂层技术是高度专业化的,对于一种医疗器械来说,达到最佳水平的涂层仅从初始化学配方开始。为了最好地满足不同医疗设备的需求,即使是最先进的配方也可能需要在优化阶段进行细化,并通过验证和批准来继续测试和分析涂层设备。这些测试包括通过扫描电子显微镜(SEM)的化学表征,涂层厚度,涂布均匀性的可视化,使用标准工业方法的润滑性和耐久性,以及单独组件和器械/涂层组合的生物相容性测试。测试和分析可能持续贯穿整个产品的生命周期。

由于这些原因,医疗器械制造商需要在其产品设计过程中在尽可能早的阶段中与其涂层供应商建立密切的合作伙伴关系,理想情况是从概念阶段开始。由于涂层通常是与患者接触的医疗器械的一部分,所以不应该是事后才来考虑。

美国食品和药物管理局(FDA)关于亲水涂层的关键质量指标(CtQ)的信息为供应商/制造商的合作提供了有用的框架。涂层供应商可以帮助制造商以多种方式表现和控制涂层的质量(表1)。从设计阶段开始,器械设备制造商和涂层供应商之间的紧密合作至关重要。涂层供应商甚至可以向监管机构提供包含了类似得到批准认可的器械设备的测试数据的技术文件,以支持器械产品的应用。

 

表1.美国食品和药物管理局(FDA)用于亲水和疏水涂层的关键质量指标(CtQ)。

关键质量指标(CtQ 评估方法 理由依据
润滑性 在曲折解剖模型中的摩擦和轨迹测试,多个循环,随后进行染色/视觉成像以实现粘附和耐久性。 具有一定水平能力的,能跨越多个周期评估力度的常见行业领域方法。结合视觉评估来显示涂层覆盖(微观和/或扫描电子显微镜)。
耐久性/粘合性
与辅助工具的兼容性 模拟使用相关的辅助器械设备和产品。结合染色和视觉评估的颗粒物测试。 在实际最坏情况下解剖使用设备和辅助设备,对临床相关模型进行调整判定。使用前后所得到的颗粒物数量/尺寸大小和涂层完整性。
与辅助医疗器械装置的兼容性
外形尺寸 涂层覆盖层的染色和视觉评估。使用扫描电子显微镜获取涂层厚度。 评估涂层长度和厚度的标准方法。
机械性能 结合耐久性/粘合力测试和稳定性。
化学特性 内部试剂测试和表征,器件装置涂层工艺验证和测试。 涂层工艺参数(OQ)的边缘性能测试和额定条件(PQ)。
稳定性 t(0)和t(老化)的润滑性,耐久性/附着力和模拟使用测试。 与以上各种时间点的测试(RT和加速)相关联。
生物相容性 ISO 10993,器械装置测试和试剂测试。 行业标准生物检测。
灭菌兼容性 结合稳定性测试。 杀菌消毒前/后测试以评估任何影响。

亲水性涂层在促进血管医疗器械产品的使用和功能方面发挥着至关重要的作用。然而,在过去,使亲水涂层光滑的性质也使得它们更容易产生颗粒物。近年来,双重涂层解决方案已经有效地消除了这种交换权衡,但是对于许多制造商而言,双重涂层工艺并不理想。

现在可以使用单一涂层解决方案,保持先前最佳解决方案所有的润滑性的同时,也显著提高耐久性和减少颗粒物的产生。新的单层和双重涂层解决方案还可以通过降低试剂成本和缩短生产时间来为制造商提供经济效益。美国食品和药物管理局(FDA)对医疗器械涂层的关注越来越多,包括关键质量指标,可为涂层供应商和制造商之间的协作提供一个有用的框架。为了获得最佳结果并加快上市时间,生产制造商应当从产品设计的最初阶段与涂层供应商进行合作。

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