眼刺激试验：医疗器械生物安全性评价的关键环节
在医疗器械的生物相容性评价体系中，眼刺激试验扮演着不可或缺的角色。其核心目的在于评估医疗器械或其浸提液接触眼部组织时，是否存在引发眼部刺激性或腐蚀性损伤的潜在风险。这对于确保患者和医护人员在使用各类器械过程中的眼部安全至关重要，是产品上市前必须跨越的重要安全门槛。
一 试验基础与目的
- 核心目标： 预测医疗器械材料或其成分在意外接触人眼（如手术溅射体液接触器械后触碰眼睛器械故障液体泄漏等情况）时，是否可能引起可逆性炎症（刺激）或不可逆性组织损伤（腐蚀）。
- 重要性体现：
- 患者安全： 防止医疗器械在使用过程中（如眼科手术器械接触泪液的器械植入物周围液体渗出）对患者眼睛造成意外伤害。
- 医护人员防护： 评估器械或其清洁/消毒残留物在处理过程中对医护人员眼睛的潜在风险。
- 法规合规： 是国际标准（如ISO 10993系列）和各国监管机构（如美国FDA中国NMPA欧盟根据MDR）对医疗器械生物安全性评价的强制性要求之一。
- 适用器械范围： 所有预期存在眼部暴露风险或其使用场景可能导致液体接触眼睛的器械，尤其关注：
- 接触眼表或眼周的器械（如眼罩眼内器械眼周手术器械）。
- 植入器械（可能释放物质进入体液循环）。
- 接触粘膜或破损皮肤的器械（其浸提液成分可能具有潜在眼刺激性）。
- 产生液体粉尘或气溶胶的器械（如某些手术设备骨水泥器械）。
- 需要化学试剂清洁或消毒的器械（残留物风险）。
二 传统动物试验（Draize试验）方法与流程
虽然体外替代方法不断发展并被鼓励优先使用，但在特定情况下或作为替代方法验证不足时的补充，传统的兔眼刺激试验（改良Draize法）仍在应用，其流程严谨：
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试验前准备：
- 动物模型： 通常选用健康成年新西兰白兔（至少3只），其角膜结构大小和泪液分泌与人类具有一定可比性。动物需在适宜环境中单笼饲养适应。
- 受试物：
- 固体/植入物： 研磨成细粉，用生理盐水或无刺激性介质（如植物油）湿润后使用。
- 液体/浸提液： 直接使用（如器械或其部件在生理盐水植物油或特定介质中按规定条件浸提所得液体）。
- 对照： 阴性对照（生理盐水或无刺激性介质）和阳性对照（已知轻度刺激物，如低浓度皂苷溶液）。
- 动物福利考量： 严格遵循“3R原则”（替代减少优化）。仅在必要时进行，尽可能减少动物数量并优化试验设计以减轻痛苦。试验须获伦理委员会批准。
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试验操作步骤：
- 轻柔固定兔子。
- 先将一侧眼睑翻开，将0.1ml液体或0.1g固体/糊状物一次性滴入或置于下眼睑结膜囊内。另一侧眼通常作为对照（滴阴性对照）。
- 轻轻闭合眼睑数秒，确保受试物接触整个眼球表面。
- 不进行冲洗（除非试验方案特殊要求或出现严重反应需急救）。
- 按预定时间点（如1小时24小时48小时72小时，有时延长至7天或21天）观察并记录眼部反应。
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观察指标与评分系统：
- 由经过培训的观察者，在特定光照条件下使用裂隙灯显微镜仔细观察并评分。
- 评估部位：
- 角膜： 浑浊度（混浊区域大小密度）、虹膜损伤。
- 结膜： 发红（充血）水肿（肿胀）分泌物（脓性或粘液性）。
- Draize评分： 对每个观察部位的损伤程度进行分级评分（如角膜混浊：0-4分；虹膜炎：0-2分；结膜红肿：0-3分；结膜水肿：0-4分；分泌物：0-3分）。将各部位得分加权计算总分（每只动物每个时间点）。
三 结果判定与分级
- 综合分析： 并非仅看单一时间点或最高分。需综合分析：
- 刺激反应的性质（如充血水肿分泌物角膜损伤）。
- 反应强度（Draize评分高低）。
- 反应出现时间（是否立即出现）。
- 反应持续时间（是否在72小时内恢复，还是持续更久甚至恶化）。
- 可逆性（损伤是否能完全恢复）。
- 分级结论（基于标准如ISO 10993-10或OECD 404）：
- 无刺激性 (Non-irritating)： 观察期内所有动物眼部未见任何不良反应或反应极其轻微且24小时内完全消失。
- 轻刺激性 (Slightly Irritating)： 出现轻微反应（如轻微结膜充血短暂轻微角膜浑浊），通常在7天内完全恢复。
- 中刺激性 (Moderately Irritating)： 出现明显反应（如中度结膜充血水肿角膜浑浊虹膜炎），部分反应在7天内未完全恢复，但21天内未造成永久性损伤。
- 严重刺激性/腐蚀性 (Severely Irritating/Corrosive)： 出现严重反应（如严重结膜水肿坏死弥漫性角膜浑浊角膜溃疡粘连虹膜重度损伤），或在21天观察期内无法恢复，导致组织坏死或视力受损（角膜瘢痕）。
四 现代替代方法与未来发展
出于动物福利和科学进步的需求，体外替代方法正被大力发展和推广，并被监管机构逐步接受用于特定情形下的风险评估：
- 常用替代方法：
- 重组人角膜上皮模型试验 (如 EpiOcular™, SkinEthic™ HCE)： 利用体外重建的人角膜上皮组织模型，测试受试物对其细胞活力的影响（MTT或类似测定法），用于区分腐蚀性/严重刺激物和非刺激物/轻刺激物。应用最成熟。
- 细胞毒性试验： 使用连续细胞系（如SIRC兔角膜细胞人角膜上皮细胞）评估接触受试物后的细胞死亡率。
- 鸡胚绒毛膜尿囊膜试验 (HET-CAM)： 观察受试物在鸡胚绒毛膜尿囊膜上引起的血管损伤（出血凝血血管溶解）。
- 离体器官试验 (如BCOP - 牛角膜浑浊通透性试验, ICE - 离体鸡眼试验)： 使用离体动物眼球评估角膜浑浊度和通透性改变。
- 优势与局限：
- 优势： 无需实验动物，伦理优势显著；标准化程度高；通量高成本相对较低；可更好模拟人类生物学机制；符合“3R原则”。
- 局限/挑战： 单一模型难以完全模拟复杂眼组织结构和生理反应（如眨眼泪液冲洗神经炎症通路）；对某些特定类型物质（如吸入性刺激物难溶性固体）的预测能力可能不足；方法验证和监管接受度仍在不断完善中；通常用于筛查腐蚀性/严重刺激性，精细区分轻/中度刺激有时仍需动物数据支持或组合策略。
- 策略与应用：
- 分层测试策略 (TTT)： 优先使用经过验证的体外方法进行筛选。若体外结果为阴性或无刺激，则可豁免动物试验。若结果为阳性或存在不确定性，再考虑动物试验或进一步组合体外试验确认。
- 整合测试评估 (IATA)： 基于受试物理化性质现有毒理学数据（如皮肤刺激体外细胞毒性）计算机模型预测结果等，结合体外眼刺激试验结果，进行综合权重评估，减少或避免动物使用。
- 监管接受： 许多体外方法已被OECD收录为测试指南（如TG 437, 438, 460, 491），并被监管机构（如ECHAEPA部分医疗器械监管机构）明确接受用于特定应用场景下的分类和标签，或作为医疗器械风险评估的重要支持数据。其在医疗器械领域完全替代动物试验的适用范围正在持续扩大。
结论
眼刺激试验是医疗器械生物安全性评价体系中保障眼部接触安全的核心环节。随着科技的进步和伦理要求的提高，评价策略正经历深刻变革：优化的动物试验方法严格遵循3R原则，而基于先进生物学模型的体外替代方法正迅速发展并被监管机构采纳。医疗器械开发者应深刻理解试验的科学原理操作要点及结果判读标准，并在产品设计阶段优先考虑材料生物相容性。同时，积极关注和应用经过验证的体外替代方法，构建全面的风险评估证据链，是提升产品安全性加速上市进程并履行伦理责任的必然趋势。最终目标始终如一：在满足严格法规要求的同时，最大程度地保障医疗器械使用者的眼部健康安全。