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新闻中心
FDA对医疗器械毒理学风险评估(TRA)的十个关键要求解析
做医疗器械生物相容性评价时,很多企业会把毒理学风险评估(Toxicological Risk Assessments,TRA)理解成"化学表征报告后面附的一张计算表"——测出来的量,除以一个限值,得出安全余量(Margin of Safety,MoS)大于1,就算完成。
但在FDA看来,TRA是化学表征之后,真正回答"这个暴露水平对患者是否可耐受"的核心科学环节,也是近年来审评缺陷的高发区。
2026年10月7日,FDA CDRH举办第三场Biocompatibility Town Hall,专题讨论TRA。这是继9月9日(生物风险评价框架)、9月23日(化学表征中的Extraction)之后的系列第三讲。FDA毒理学审评团队系统介绍了ISO 10993-17:2023与ISO TS 21726:2019两大标准的应用要点,并集中列举了企业在TRA中的常见错误。
因此,FDA真正关注的并不是"有没有算出MoS",而是:
你的TRA过程,从化学数据是否充分、可耐受每日摄入量(Tolerable Intake,TI)如何推导,到暴露剂量如何估算、风险如何管理,每一步是否都建立在科学且可验证的基础上?
FDA为什么连开三场Town Hall讲生物相容性?
在FDA的生物风险评价框架中,整个评价链条可以理解为:
器械 → 信息收集(材料/制造/临床/文献)→ 化学测试(提取+化学表征)→ 生物学测试(体外/体内)→ 毒理学风险评估(TRA)→ 生物相容性结论
生物风险的来源包括:材料与化学物质(添加剂、涂层、降解产物)、制造残留(油类、清洗剂)、灭菌残留(如EtO)等。
TRA被用来支持那些难以通过生物学试验直接评价的终点:系统性毒性、遗传毒性、致癌性、生殖/发育毒性。它可以与生物学测试组合使用,也可以在特定条件下替代部分测试。
两个核心标准:
ISO 10993-17:2023——FDA部分认可(Partical recognition)。注意:FDA明确不接受Annex E的Table E.2,以及"接触人体的最大表面积不等于提取时接触溶液的表面积"这一表述;
ISO TS 21726:2019——FDA完全认可。
相比2002版,10993-17:2023的新变化包括:何时开展TRA、毒理学筛选限(TSL)方法的应用、最坏情况估算暴露剂量(Estimated Exposure Dose, maximal/worst-case,EEDmax)的计算方式,以及通过其他手段(细化EEDmax、补充剂量-反应数据、ISO 14971风险管理)处理毒理风险。
监管逻辑很简单:TRA贯穿了从提取设计到风险决策的全链条。前面提取没做好(9月23日讲的问题),TRA就成了空中楼阁;TRA本身再算错,整个生物相容性结论就站不住。
要求1:TRA不是万能豁免——它只能支持"部分终点"
FDA明确指出,TRA被广泛引用于申报资料中,但存在一个高频误用:
用一份TRA去应对所有生物相容性终点,或者以此建立两个器械的生物学等效、豁免全部生物学试验。
这是不可接受的。TRA在标准体系内只能支持部分终点(如系统性毒性、遗传毒性、致癌性),不能覆盖全部。
FDA的态度:
其他终点应按ISO 10993-1采用其他方法处理;
如果企业认为自己的情形特殊,应通过Q-Sub提前与FDA沟通。
要求2:AET是TRA的起点——提取研究设计时就已决定TRA的成败
分析评价阈值(Analytical Evaluation Threshold,AET)是提取研究设计的核心,决定了化学物质在什么浓度水平上被识别和(半)定量。
AET计算中的剂量基础阈值(Dose-Based Threshold,DBT,µg/天)通常等于ISO TS 21726中的毒理学关注阈值(Threshold of Toxicological Concern,TTC),按接触时间分档:
DBT的potency选择要基于预期用途。例如:对于长期(>10年)植入器械,如果有充分依据预期成分实际暴露时长较短,可以采用高于1.5 µg/天的DBT。
监管逻辑:AET公式(ISO 10993-18:2020 Annex E)中的提取器械数、提取体积、接触人体器械数、稀释/浓缩倍数、不确定因子——每一个参数都是提取和TRA两个环节的交接点。
要求3:用µg/device报告,但TQ不等于TQmax
TRA的起点是一个已知或估算的成分量(µg/器械)。但FDA特别提醒:
以µg/device报告的量,未必代表器械在预期使用中可能释放的、具有临床相关性的最大总量(Threshold Quantity, maximum,TQmax)。
按ISO 10993-17:2023公式B.2、B.3,TQmax要结合"提取用器械数/接触人体器械数"的比例和缩放因子(SF)计算:
1个器械提取、1个器械接触人体、SF=0.5 → 报告TQmax为25 µg;
2个器械接触人体、SF=2 → 报告TQmax为100 µg。
成分总量(TQ)的代表性取决于:暴露的时长和频率、器械尺寸、接触组织的器械数量;其数值又受提取方法、提取后处理步骤和分析定量方法的影响。
对于含量极低、或来源与器械构造材料无关的成分,µg/device可能不是TQmax的合理估计——此时应按ISO 10993-17:2023(如Clause E.3.2)计算EEDmax来处理风险。
要求4:TSL是一条120 µg的筛选线——但只对"已识别成分"开放
毒理学筛选限(Toxicological Screening Limit,TSL)用来判断一个成分的TQmax是否低到无需进一步评估:
短期:TQmax ≤ 120 µg → 无需进一步评估,记录决策即可;
长期对应600 µg线。
但FDA指出了两个高频错误:
错误一:把TSL用到不该用的对象上。
TSL只适用于已识别、并按10993-17:2023 Clause 6.2.2评价过的成分。未识别物、身份不完整物质、金属、关注队列(CoC)化合物等都被排除在外。超线或被排除的成分必须走Clause 7–10的完整TRA路径。
错误二:以为TQmax≤120 µg就万事大吉。
在TQmax很低但TI也极低的情况下(如TQmax≤1 µg且TI≤0.025 µg/kg/天;TQmax>1–≤10 µg且TI≤0.167 µg/kg/天;TQmax>10–≤120 µg且TI≤2 µg/kg/天),MoS仍可能小于1,仍需按Clause 10计算评估。
要求5:TI推导不能"糊弄"——LD50和数据库摘要都不行
可耐受摄入量(TI)是MoS的分母,也是FDA列举缺陷最多的环节:
不确定性因子(UF)不按Annex C.2.2执行:该用的修正因子(MF)被降低或干脆不用。FDA要求严格按Annex C.2.2执行;
拿公共数据库限值当TI:直接引用ECHA等数据库的MRL、RfD、NSRL、MADL等非医疗器械阈值,却不追溯其背后的起始点(Point of Departure,PoD)原始研究。FDA要求:识别所用PoD、审查其来源、评估其是否符合ISO 10993-17,必要时叠加适用的不确定性因子,确保TI对该器械的预期用途是保护性的;
用LD50推导短期和长期TI:急性毒性数据不支持长期限值推导。应使用该化学物或其类似物的相关PoD,否则按ISO TS 21726使用TTC;
致癌物不报告CRSD和癌变MoS:对有人体致癌性或疑似致癌性的成分,已有斜率因子或TD50数据却不报告癌症风险特异性剂量(CRSD)和MoS——必须按Clause C.3给出评估。
要求6:Read-across必须交代"为什么选它"
用化学类似物(analogue)通过Read-across推导TI时,企业往往不说明类似物的选择标准。
FDA的要求很直接:按Clause 6.2.4执行PoD选择,说清楚识别类似物用了什么标准。
要求7:EEDmax是"最坏情况",不能打折
最坏情况估算暴露剂量(EEDmax)必须保守。FDA点名了三类常见"打折"操作:
按使用频率比例折算:例如血液透析器械每周使用3次,就把24小时提取研究结果除以7再乘3/7——不符合Clause 8和Annex E.3的要求;
用终身日均剂量(LADD)拉低数值:LADD导致长期暴露估计不够保守,与Clause 10.1矛盾;
释放动力学研究不完整:EEDmax没有基于一天内释放的最高量(HQr.k)选择,时间点数量不足以代表暴露期,或只用了非靶向分析定量。FDA建议在开展释放动力学研究前先通过Q-Sub与FDA沟通;否则最稳妥的路径是传统的化学筛选研究——让总量的代表性覆盖器械的累积持续暴露时长。
EEDmax的估算必须基于临床因素:患者敏感性、暴露的时长与频率、接触组织的器械数量——并且是保守估计。
要求8:长期接触器械,TQ必须配得上暴露周期
FDA举了一个典型反例:
用夸大提取(exaggerated extraction,如50℃、72小时)得到的TQ,除以366天,作为长期接触器械的EEDmax。
这不成立。对于接触组织超过1年的器械,应按Annex E.3.2的要求,在穷尽提取(exhaustive extraction)条件下重复化学筛选研究,再计算EEDmax。
同样,对有限接触(24小时)器械误用最大释放公式E.3,且提取温度和时长不能代表最坏预期使用的,应改用公式E.1和E.2逐个成分重新计算——必要时重做提取研究,以排除TRA的假阴性和假阳性。
要求9:TTC不是兜底值——有PoD就不用它
TTC的滥用有三种典型形态:
对所有化学物一律用TTC:即使该物质有充分毒理学数据、可以推导TI。FDA指出,有PoD就应按ISO 10993-17推导TI,做更准确的风险评估,避免制造"虚假的毒理风险担忧";
对未知/未识别化合物套用非致癌TTC(如Cramer分类阈值):非致癌TTC的前提是知道化学结构。结构未鉴定时,应按ISO TS 21726使用致突变性/致癌性TTC值(更保守的那档);
自创TTC公式:以新颖方式应用TTC却不提供毒理学证据证明结果具有保护性——FDA要求回归10993-17的一般原则。
一句话:TTC只用于"没数据"的情形,不能替代"有数据"的推导。
要求10:MoS小于1不是世界末日,但MoS报告必须分时间
MoS的接受标准:
MoS > 1:通过;
MoS < 1:不是直接判死刑,但需要根因分析 + 充分的风险管理。
具体来说,MoS<1时:
TRA报告中必须包含该提取物能够造成伤害的最低毒性剂量(如LOAEL)——很多企业漏了这一项。按Annex C应用暴露途径、暴露时长、数据适用性、数据质量等不确定性因子后,与EEDmax比较,评估风险是否处于更高可信水平;
按ISO 14971,基于伤害发生的可能性和严重性实施风险控制;若风险降低不可行,可按FDA获益-风险指南进行benefit-risk分析,仍可能得到可接受的结果。
另一个细节:MoS必须按时间周期报告——MoS(1d)、MoS(2–30d)、MoS(31–365d)、MoS(366d)。只报一个不分时段的MoS值"不被偏好",且暗示你的化学数据可能没有对齐暴露评估原则(E.3.2),而不是FDA更愿意看到的E.3.1情形。
结语
化学表征和TRA,是一条完整的证据链
从FDA连续三场Town Hall的脉络可以看出:9月9日讲评价框架与信息收集,9月23日讲提取设计,10月7日讲TRA——FDA正在把生物相容性评价的每一个环节的审评标准逐一摊开。
本场Town Hall的总结非常直白:
ISO 10993-17:2023和ISO TS 21726在申报中被广泛引用,但应用中的缺陷频繁且多样;
企业提交的化学数据和TRA结论必须经得起验证;
除非有包含相关证据的强科学论证,TRA应严格按照共识标准执行;
遇到标准难以适用的情形,Q-Sub是FDA明确推荐的沟通渠道,而非自行"变通"。
对于企业而言,这场Town Hall传递的信息与上一场一脉相承:
提取做不好,TRA就没有可靠的输入;TRA算不对,再漂亮的化学数据也支撑不了生物相容性结论。
FDA还提供了一个实用工具:CDRH的TEEM计算器(TSL/EED/MoS Calculator),可用于TSL、EEDmax和MoS的计算核对。
这也意味着,毒理学人员需要在提取研究设计阶段就介入——确认报告的量到底代表"单日最坏释放"还是"最长接触期的总释放",而不是等化学报告出炉后,再拿着一个含义模糊的数字去"算安全"。
真正高质量的生物相容性评价,从提取设计到TRA,是一条环环相扣的证据链——TRA不是化学表征的附录,而是回答"患者是否安全"这个最终问题的最后一步。
本文由广州佳誉医疗器械有限公司/佛山浩扬医疗器械有限公司联合编辑






