Không phải tất cả các loại TPU đều giống nhau: Hiểu về tính tương thích sinh học và tiêu chuẩn ISO 10993

Sự hiểu lầm nguy hiểm đằng sau khái niệm “TPU cấp y tế”

Trong ngành thiết bị y tế, cụm từ “TPU cấp y tế” thường được sử dụng như một thuật ngữ tiếp thị chung chung. Trên thực tế, sự khác biệt giữa TPU thông dụng và hệ thống TPU thực sự tương thích sinh học là rất lớn. Đối với các nhà sản xuất các sản phẩm y tế bơm hơi như túi bơm hơi vòng đo huyết áp, túi khí phục hồi chức năng, buồng đệm chống loét, ống nén hoặc vòng garô, việc hiểu nhầm sự khác biệt này có thể dẫn đến vi phạm quy định, rủi ro về an toàn cho bệnh nhân, chậm trễ trong việc phê duyệt và thu hồi sản phẩm tốn kém.

Chất liệu polyurethane nhiệt dẻo (TPU) bản thân nó không tự động phù hợp cho các ứng dụng y tế chỉ vì nó dẻo dai, bền bỉ hay được sử dụng rộng rãi. Tính phù hợp trong y tế phụ thuộc vào sự kết hợp phức tạp hơn nhiều của các yếu tố:

• Độ tinh khiết của polymer
• Lựa chọn chất phụ gia
• Các biện pháp kiểm soát trong sản xuất
• Độ nhất quán của lô
• Hồ sơ các chất có thể chiết xuất và rò rỉ
• Tài liệu về khả năng truy xuất nguồn gốc
• Đã được chứng minh về tính an toàn sinh học

Điều quan trọng nhất là, tính hợp lệ về mặt y tế thực sự phụ thuộc vào việc tuân thủ các tiêu chuẩn đánh giá sinh học được quốc tế công nhận, đặc biệt là tiêu chuẩn ISO 10993.

Đối với các hệ thống bơm hơi y tế phải tiếp xúc lâu dài với da hoặc khiến bệnh nhân tiếp xúc lặp đi lặp lại, việc lựa chọn vật liệu không còn chỉ là một quyết định thuộc lĩnh vực kỹ thuật cơ khí. Đây còn là một quyết định liên quan đến quy định pháp lý và độc học.

Khả năng tương thích sinh học không chỉ đơn thuần là “không độc hại”

Tiêu chuẩn ISO 10993 định nghĩa tính tương thích sinh học như sau:

“Khả năng của một vật liệu trong việc tạo ra phản ứng thích hợp từ vật chủ trong một ứng dụng cụ thể.”

Định nghĩa này có ý nghĩa vô cùng quan trọng bởi vì tính tương thích sinh học không phải là một tính chất cố hữu như độ cứng, độ bền kéo hay mật độ. Một công thức TPU hoạt động an toàn trong một thiết bị có thể không phù hợp trong một ứng dụng khác với các điều kiện tiếp xúc khác nhau.

Một vật liệu chỉ có thể được coi là tương thích sinh học trong bối cảnh mục đích sử dụng y tế của nó.

Ba yếu tố cốt lõi trong đánh giá tính tương thích sinh học

1. Bản chất của sự tiếp xúc cơ thể

Việc đánh giá về mặt quy định phụ thuộc rất nhiều vào cách thiết bị tương tác với cơ thể.

Các phân loại điển hình bao gồm:

Hầu hết các loại vải y tế bơm hơi làm từ TPU đều thuộc nhóm tiếp xúc với bề mặt, do đó vẫn cần phải tiến hành đánh giá sinh học kỹ lưỡng.

2. Thời gian tiếp xúc

Tiêu chuẩn ISO 10993 phân loại thời gian tiếp xúc thành ba nhóm chính:

Thời gian tiếp xúc của bệnh nhân càng dài, yêu cầu về xét nghiệm sinh học càng trở nên phức tạp hơn.

3. Chức năng dự kiến của thiết bị

Chức năng của thiết bị có ảnh hưởng trực tiếp đến các yêu cầu của cơ quan quản lý.

Ví dụ, một vòng băng ép bơm hơi tạo ra áp lực tạm thời và chỉ tiếp xúc trong thời gian ngắn. Trong khi đó, một khoang nệm chống loét do áp lực có thể duy trì tiếp xúc liên tục với bệnh nhân trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng. Ngay cả khi cả hai đều sử dụng vải bơm hơi phủ TPU, các yêu cầu về đánh giá sinh học của chúng lại hoàn toàn khác nhau.

Đó là lý do tại sao tính tương thích sinh học luôn dựa trên mức độ rủi ro và phụ thuộc vào từng ứng dụng cụ thể.

Tại sao các thiết bị y tế bơm hơi cần được quan tâm đặc biệt

Các bộ phận y tế bơm hơi đặt ra những thách thức đặc thù về vật liệu do chúng kết hợp:

• Tiếp xúc lặp đi lặp lại với da
• Áp lực cơ học và mỏi do uốn
• Tiếp xúc với nhiệt độ cao và độ ẩm
• Chu kỳ thay đổi áp suất liên tục
• Yêu cầu về thời gian ủ lâu dài
• Các rủi ro tiềm ẩn liên quan đến sự di chuyển của các chất hóa học

Không giống như các bộ phận nhựa cứng, các hệ thống TPU dẻo có thể chứa các phân đoạn mềm, chất hỗ trợ gia công, chất xúc tác, chất ổn định, chất màu hoặc chất kết dính có thể di chuyển trong điều kiện sử dụng thực tế.

Vì lý do này, các cơ quan quản lý ngày càng chú trọng vào việc phân tích các chất chiết xuất và các chất rò rỉ thay vì chỉ dựa vào việc sàng lọc độc tính cơ bản.

ISO 10993: Một khung an toàn sinh học, chứ không phải một phương pháp thử nghiệm duy nhất

Một quan niệm sai lầm phổ biến trong ngành là coi ISO 10993 như một chứng nhận duy nhất. Trên thực tế, ISO 10993 là một hệ thống các tiêu chuẩn bao quát các phương pháp đánh giá sinh học khác nhau.

Tiêu chuẩn này đóng vai trò là một khung khổ có hệ thống để đánh giá mức độ an toàn của thiết bị y tế.

ISO 10993-1: Lộ trình pháp lý

Tiêu chuẩn ISO 10993-1 quy định các chỉ số sinh học nào phải được đánh giá dựa trên:

• Loại liên hệ
• Thời gian tiếp xúc
• Loại thiết bị
• Đặc tính vật liệu
• Tình huống ứng dụng lâm sàng

Đối với các loại vải TPU bơm hơi tiếp xúc lâu dài với bề mặt, các chỉ số sinh học điển hình thường bao gồm:

• Độc tính tế bào
• Kích ứng da
• Phản ứng mẫn cảm da
• Ngộ độc toàn thân cấp tính
• Phân tích thành phần hóa học
• Đánh giá các chất chiết xuất và các chất hòa tan

Cấu trúc dựa trên rủi ro này là yếu tố cốt lõi trong quy định hiện đại về thiết bị y tế theo hướng dẫn của FDA, Quy định về Thiết bị Y tế của EU (MDR) và các khung pháp lý quốc tế khác.

Các thử nghiệm cốt lõi theo tiêu chuẩn ISO 10993 và ý nghĩa thực sự của chúngThử nghiệm độc tính tế bào — ISO 10993-5

Đây thường là bước sàng lọc sinh học đầu tiên.

Thử nghiệm này nhằm đánh giá liệu các chiết xuất từ nguyên liệu có gây tổn thương cho tế bào sống hay không, thường sử dụng tế bào sợi L929 của chuột.

Kết quả đạt yêu cầu cho thấy vật liệu này không gây độc tính tế bào cấp tính trong điều kiện chiết xuất.

Đối với các loại vải y tế bơm hơi có lớp phủ TPU, thử nghiệm độc tính tế bào giúp xác định các vấn đề liên quan đến:

• Các monome còn lại
• Các dư lượng chất xúc tác
• Dư lượng dung môi
• Các sản phẩm phụ của quá trình phân hủy
• Các chất phụ gia không ổn định

Mọi vật liệu TPU được đưa ra thị trường để sử dụng trong y tế đều phải cung cấp dữ liệu về độc tính tế bào đã được xác nhận từ các phòng thí nghiệm độc lập được công nhận. Kích ứng da và phản ứng mẫn cảm — ISO 10993-10

Các xét nghiệm này nhằm đánh giá liệu việc tiếp xúc lặp đi lặp lại có thể gây ra:

• Các phản ứng viêm tại chỗ
• Da đỏ hoặc bị kích ứng
• Viêm da tiếp xúc dị ứng
• Phản ứng quá mẫn chậm

Điều này đặc biệt quan trọng đối với các thiết bị như:

• Tất nén
• Giày phục hồi chức năng bơm hơi
• Hệ thống nệm
• Vòng bít huyết áp dùng nhiều lần

Do các sản phẩm này tiếp xúc với da trong thời gian dài, nên ngay cả khi mức độ di chuyển hóa chất ở mức thấp cũng có thể trở nên đáng lo ngại về mặt y tế theo thời gian.

Đặc tính hóa học và các chất rò rỉ — ISO 10993-18 và 10993-19

Các quy định y tế hiện đại ngày càng nhấn mạnh việc xác định thành phần hóa học là nền tảng của việc đánh giá rủi ro sinh học.

Quy trình này nhằm xác định và định lượng các chất có thể di chuyển ra khỏi hệ thống TPU trong điều kiện sử dụng thực tế.

Các chất có thể chiết xuất được bao gồm:

• Diisocyanat dư
• Các đoạn polyol
• Chất xúc tác
• Chất chống oxy hóa
• Chất tạo màu
• Dầu bôi trơn trong quá trình gia công
• Dư lượng chất kết dính
• Các sản phẩm phân hủy nhiệt

Các điều kiện thử nghiệm có thể mô phỏng:

• Nhiệt độ tăng cao
• Thời gian tiếp xúc kéo dài
• Tiếp xúc với độ ẩm
• Áp lực cơ học
• Môi trường tương tác hóa học

Sau khi xác định, việc đánh giá rủi ro độc học sẽ xác định xem các chất được phát hiện có vượt quá ngưỡng phơi nhiễm cho phép hay không.

Theo Quy định về Thiết bị Y tế của Liên minh Châu Âu (EU MDR), việc đánh giá toàn diện các chất hòa tan đang trở nên ngày càng quan trọng đối với các hồ sơ đăng ký.

TPU công nghiệp so với TPU y tế: Sự khác biệt thực sự

Sự khác biệt giữa TPU công nghiệp và TPU y tế không chỉ đơn thuần nằm ở thương hiệu. Nó bắt nguồn từ hóa học, quy trình sản xuất, hồ sơ tài liệu và sự tuân thủ các quy định pháp lý.

Tại sao tiêu chuẩn ISO 13485 lại quan trọng đối với các nhà cung cấp TPU

Mức độ an toàn của một loại vật liệu chỉ đáng tin cậy đến mức độ mà hệ thống sản xuất đằng sau nó đảm bảo.

Đó là lý do tại sao các nhà sản xuất thiết bị y tế uy tín luôn ưu tiên hợp tác với các nhà cung cấp tuân thủ hệ thống quản lý chất lượng ISO 13485.

Chứng nhận ISO 13485 giúp đảm bảo:

• Tính nhất quán của quy trình
• Quản lý kiểm soát thay đổi
• Khả năng truy xuất nguồn gốc vật liệu
• Tài liệu được kiểm soát
• Giảm nguy cơ ô nhiễm
• Khả năng tái hiện của lô

Đối với các loại vải y tế bơm hơi, tính nhất quán trong sản xuất là yếu tố đặc biệt quan trọng bởi vì ngay cả những thay đổi nhỏ trong công thức cũng có thể làm thay đổi hiệu suất sinh học.

Tầm quan trọng ngày càng tăng của các chất chiết xuất và các chất hòa tan (E&L)

Trước đây, nhiều nhà sản xuất chủ yếu dựa vào các thử nghiệm sinh học theo tiêu chí “đạt/không đạt”. Các yêu cầu của cơ quan quản lý đã có những thay đổi đáng kể.

Ngày nay, các cơ quan chức năng ngày càng mong muốn các nhà sản xuất hiểu rõ:

• Có những hóa chất nào
• Những chất nào có thể di chuyển
• Trong những điều kiện nào thì hiện tượng di cư xảy ra
• Mỗi chất gây ra những rủi ro độc học nào

Sự thay đổi này đặc biệt rõ rệt trong khuôn khổ Quy định về Thiết bị Y tế (MDR) của Liên minh Châu Âu.

Đối với các hệ thống bơm hơi bằng TPU, các nghiên cứu E&L đang trở nên thiết yếu bởi vì các loại polymer dẻo vốn chứa nhiều hợp chất hóa học có tính di động cao hơn so với các vật liệu cứng.

Một báo cáo E&L toàn diện thường trở thành một trong những chỉ số đáng tin cậy nhất cho thấy nền tảng vật liệu y tế đã đạt đến độ chín muồi.

Những dấu hiệu cảnh báo thường gặp khi đánh giá nhà cung cấp vật liệu y tế TPU

Các nhà sản xuất thiết bị y tế nên tiếp cận việc tìm nguồn cung ứng TPU với sự cẩn trọng tương tự như khi đối với các linh kiện điện tử hoặc dược phẩm quan trọng.

Các dấu hiệu cảnh báo bao gồm

Các tuyên bố chung chung về “tiêu chuẩn y tế” mà không có báo cáo chứng minh

Nhà cung cấp nên cung cấp các báo cáo thử nghiệm thực tế, chứ không chỉ là những tuyên bố quảng cáo.

Thiếu phần đặc trưng hóa học theo tiêu chuẩn ISO 10993-18

Một phản hồi mơ hồ về việc đánh giá các chất chiết xuất và các chất rò rỉ là một vấn đề đáng lo ngại trong bối cảnh các yêu cầu quy định hiện đại.

Chưa có chứng nhận ISO 13485

Nếu không có hệ thống quản lý chất lượng y tế được kiểm soát, rủi ro về tính nhất quán sẽ gia tăng đáng kể.

Không có quy trình kiểm soát thay đổi

Việc thay đổi công thức nguyên liệu mà không thông báo cho khách hàng có thể làm mất hiệu lực các giấy phép quản lý đối với thiết bị.

Các phương pháp xét nghiệm sinh học đã lỗi thời

Các bài kiểm tra phải luôn được cập nhật và phù hợp với cấp độ TPU cụ thể cũng như cấu hình sản phẩm cuối cùng.

Những yêu cầu mà các nhà sản xuất thiết bị y tế nên đưa ra đối với các nhà cung cấp TPU

Khi đánh giá các loại vải y tế phủ TPU hoặc hệ thống bơm hơi, các nhà sản xuất nên yêu cầu một bộ tài liệu kỹ thuật đầy đủ, bao gồm:

Danh sách kiểm tra các tài liệu cần thiết

• Chứng nhận ISO 13485
• Báo cáo đầy đủ về các thử nghiệm sinh học theo tiêu chuẩn ISO 10993
• Báo cáo về độc tính tế bào
• Các báo cáo về kích ứng và quá mẫn
• Các nghiên cứu về các chất chiết xuất và các chất rò rỉ
• Bảng dữ liệu an toàn hóa chất
• Thông tin về khả năng truy xuất nguồn gốc nguyên liệu
• Báo cáo xác nhận tính chất vật lý
• Chính sách thông báo thay đổi
• Tài liệu hỗ trợ về quy định

Một nhà cung cấp có kinh nghiệm cũng cần thể hiện sự am hiểu về:

• Các yêu cầu đối với hồ sơ nộp lên FDA
• Các lộ trình tuân thủ Quy định về Thiết bị Y tế (MDR) của EU
• Tích hợp quản lý rủi ro
• Các cuộc thảo luận về tính tương đương của vật liệu
• Sự ổn định trong nguồn cung cấp lâu dài

Tại sao khả năng truy xuất nguồn gốc nguyên vật liệu đang trở thành một lợi thế cạnh tranh

Trong ngành sản xuất thiết bị y tế hiện đại, khả năng truy xuất nguồn gốc không còn là điều tùy chọn nữa.

Các nhà sản xuất thiết bị ngày càng có nhu cầu:

• Khả năng truy xuất nguồn gốc nguyên vật liệu theo lô
• Quản lý nguồn cung ứng nguyên liệu
• Độ ổn định của công thức trong thời gian dài
• Hệ thống thông báo thay đổi nhà cung cấp
• Hồ sơ sản xuất lịch sử

Điều này đặc biệt quan trọng đối với các thiết bị y tế bơm hơi vì các sự cố có thể không xuất hiện ngay lập tức. Quá trình phân hủy hóa học, sự di chuyển của các chất hoặc sự không ổn định của vật liệu có thể chỉ xuất hiện sau một thời gian dài sử dụng trong lâm sàng.

Các nhà cung cấp duy trì hệ thống truy xuất nguồn gốc hiệu quả sẽ giúp giảm thiểu rủi ro pháp lý dài hạn cho các khách hàng là nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM).

Tính tương thích sinh học là trách nhiệm chung

Theo các khung pháp lý y tế hiện hành, trách nhiệm về an toàn sinh học được chia sẻ giữa:

• Nhà cung cấp vật liệu
• Các nhà sản xuất linh kiện
• Các nhà sản xuất thiết bị hoàn chỉnh

Không có nhà cung cấp TPU nào có thể đảm bảo hoàn toàn việc phê duyệt ở cấp độ thiết bị, bởi vì mức độ an toàn cuối cùng phụ thuộc vào:

• Thiết kế sản phẩm
• Quy trình sản xuất
• Phương pháp tiệt trùng
• Mục đích sử dụng
• Điều kiện tiếp xúc lâm sàng

Tuy nhiên, một nhà cung cấp TPU đủ tiêu chuẩn cần phải cung cấp cơ sở khoa học cần thiết để các nhà sản xuất thiết bị y tế có thể hoàn thành việc đánh giá rủi ro sinh học một cách hiệu quả.

Tương lai của vật liệu TPU trong y tế

Ngành công nghiệp TPU y tế đang phát triển nhanh chóng song song với các quy định toàn cầu ngày càng nghiêm ngặt và những kỳ vọng cao hơn về an toàn cho bệnh nhân.

Các xu hướng chính bao gồm:

• Tăng cường chú trọng vào việc phân tích thành phần hóa học
• Công thức không chứa phthalate
• Hệ thống TPU có hàm lượng chất chiết xuất thấp
• Hóa học về các chất phụ gia làm sạch
• Khả năng chống thủy phân được cải thiện
• Tăng cường độ ổn định khi lão hóa lâu dài
• Phát triển vật liệu polymer y tế bền vững
• Yêu cầu về hồ sơ MDR được tăng cường

Khi các thiết bị y tế bơm hơi ngày càng trở nên tinh vi hơn, các tiêu chuẩn về chất lượng vật liệu sẽ tiếp tục được nâng cao.

Trong bối cảnh Quy định về Thiết bị Y tế của Liên minh Châu Âu (EU MDR), sự giám sát chặt chẽ của Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) cùng với việc đánh giá rủi ro sinh học ngày càng phức tạp, tính tương thích sinh học không còn chỉ là một nhãn hiệu tiếp thị. Đó là một trách nhiệm được ghi chép đầy đủ, dựa trên kết quả thử nghiệm và được kiểm soát liên tục.

Việc lựa chọn vải TPU chỉ vì nó được quảng cáo là “loại dùng trong y tế” đã không còn là đủ. Các nhà sản xuất phải đánh giá toàn bộ hệ thống vật liệu, bao gồm kiểm soát công thức, hệ thống quản lý chất lượng sản xuất, đặc tính các chất chiết xuất, hồ sơ tuân thủ quy định và tính ổn định lâu dài.

TPU y tế đích thực không chỉ đơn thuần là một loại polymer. Đây là một nền tảng tương thích sinh học được thiết kế chuyên biệt nhằm đảm bảo an toàn cho bệnh nhân, tuân thủ các quy định và mang lại hiệu quả lâm sàng.

Đối với các sản phẩm y tế bơm hơi mà bệnh nhân tin dùng trong quá trình điều trị, phục hồi chức năng, theo dõi và hồi phục, mức độ đảm bảo đó không phải là điều có thể tùy chọn. Đó là tiêu chuẩn bắt buộc.