解析3D打印医疗器械产品的标准和质量控制

三.3D打印医疗器械产品风险性分析

原料性能分析

可打印性要求

1 不同材料（金属、陶瓷、高分子等）

2 材料的添加物，可滤出物

3 打印过程变化（挥发、热变性等）

4 含活性成份或活细胞。

5 后期处理对各向异性的影响（抛光、热处理、机械加工等）

6 对生物相容性的影响（交联剂、UV吸收）

3D打印重复性和验证

1 不同的打印机

2 采用相同条件在不同的打印地点

3 不同的打印时间和批次。

清洗和灭菌

1 清洗：方法和方法验证（残留的油脂或微生物），残留颗粒大小和数量的可接受范围？

2 灭菌：采用的方法以及对器械是否有影响？特别是多孔结构器械。

四.关键技术要求

原料性能技术要点

1 固体原料：粒径和粒径分布（粉末），直径和均一度（丝材）等。 

2 液体材料：粘度和粘弹性，酸碱度，固化时间等。 

3 高分子材料：组成、纯度、含水量、化学结构、分子量及分布，玻璃化转变温度，熔点，结晶点等。 

4 金属或陶瓷材料：化学成分、纯度。 

物理性能评价

主要是指产品的结构表征、尺寸精确度，表面粗糙度评价以及缺陷分析。这里需强调的是产品的缺陷分析。增材制造产品的缺陷包括夹杂（原料污染和加工过程中引入杂质）、孔隙（凝固/固化不完全）、微裂纹（热应力残留）、结构变形和开裂（残留热应力或不恰当的后处理工艺）。应结合破坏性试验、显微镜、无损探伤、显微断层成像等技术，对终产品进行全面分析。 

材料基本性能

主要指产品的化学成分和夹杂鉴别，材料的显微结构如晶粒结构、相结构，织构、结晶度等（金属和陶瓷材料），交联程度和固化度（高分子材料），含水量以及膨胀系数（凝胶材料），降解性能（可吸收材料）等。

机械性能

对增材制造医疗器械的机械性能评价至关重要。应在充分考虑产品各向异性以及加工设备、参数、过程等重要指标的基础上，对其静态和动态力学性能进行全面评价。在样品的选择上，可结合终产品以及同批制备标准样品，并进行疲劳性试验。生产商还应综合考虑原料重复利用、同一加工批次不同空间位置以及不同批次产品，其理化性能均匀程度以及产品各项性能的稳定性。

产品的清洁及灭菌

增材制造医疗器械通常包含如多孔结构在内的复杂结构特征，这些结构的存在为产品的清洁和灭菌带来了额外的挑战。在灭菌效果的验证上应充分考虑这些复杂结构的影响并选择适宜的位置进行试验。增材制造技术多为由粉末、丝材或是液体的逐层加工一次成型，且因产品结构的复杂性，存在原材料未被彻底清洁的风险。而这些残留材料可能会影响产品的安全有效性，因而必须使用终产品对清洁工艺进行彻底的验证。必要时可通过破坏性试验证明清洁的有效性。应依据GB/T 16886全面评价增材制造医疗器械的生物相容性进行全面评价。 

聚乳酸3D打印血管支架要求

材料鉴别和化学性能：成型前后材料成分差异；并对成型后产品的溶剂残留进行分析。

使用性能：尺寸、机械性能以及轴向收缩率，径向收缩率，柔顺性。产品性能稳定性。

体外降解性能：设计并验证合理的体外降解实验方法，对产品的降解性能进行科学评价。

药物涂层性：药物涂层的及其降解性能的综合评价。

生物相容性：生物相容性和体内降解性能。

3D打印医疗器械的管理

3D打印医疗器械产品形式：

(1) 批量定型产品

(2) 个性化定制产品: 建议参照定制式义齿的管理模式进行注册。

作者：王春仁（生物材料室，中国食品药品检定研究院 ）