Come progettare un dispositivo medico biocompatibile

Stai progettando un dispositivo medico biocompatibile? Sai come deve essere valutata la sua biocompatibilità? Il dispositivo avrà un contatto diretto o indiretto con il paziente o l’utilizzatore? Se la risposta a queste domande è sì, allora sarà necessario prendere in considerazione la biocompatibilità nella progettazione del tuo dispositivo medico.

Qualità e sicurezza dei dispositivi

Ricordiamoci, innanzitutto, che la valutazione della sicurezza biologica fa parte dei requisiti generali di sicurezza e prestazione del Regolamento (UE) 2017/745.

I dispositivi medici devono essere progettati e fabbricati in modo tale da essere adatti alla loro destinazione d’uso: devono essere sicuri, efficaci e non compromettere lo stato clinico o la sicurezza dei pazienti.

In particolare, i dispositivi devono essere progettati e fabbricati in modo tale da garantire che siano soddisfatti i requisiti relativi alle caratteristiche e alle prestazioni (Allegato 1, MDR). Una particolare attenzione va rivolta agli elementi seguenti:

1. a) scelta dei materiali e delle sostanze utilizzati, in particolare dal punto di vista della tossicità e, se pertinente, dell’infiammabilità;
2. b) compatibilità tra i materiali e le sostanze utilizzati e i tessuti biologici, le cellule e i fluidi corporei, tenendo conto della destinazione d’uso del dispositivo e, se del caso, dell’assorbimento, della distribuzione, del metabolismo e della escrezione;
3. c) compatibilità tra le diverse parti di un dispositivoche consiste di più di una parte impiantabile;
4. d) impatto dei processi sulle proprietà dei materiali;
5. e) se del caso, i risultati della ricerca biofisica o modellistica,la cui validità sia stata precedentemente dimostrata;
6. f) proprietà meccaniche dei materiali utilizzati, tenendo conto, se del caso, di aspetti, quali robustezza, duttilità, resistenza alla frattura, resistenza all’usura e resistenza alla fatica;
7. g) proprietà di superficie; 
8. h) la conferma che il dispositivo soddisfa tutte le specifiche chimiche e/o fisiche definite (Allegato 1, §10.1).

Normativa e realizzazione del dispositivo biocompatibile

Se si sta progettando un dispositivo medico biocompatibile si devono tenere ben a mente questi requisiti e, una volta definita la destinazione d’uso del dispositivo che si vuole progettare, sarà subito necessario identificare quale siano la natura e il tempo di contatto previsti con il corpo umano.

A partire dalla progettazione del dispositivo biocompatibile, sarà necessario identificare tutto ciò che può condurre a un’interazione negativa del dispositivo con l’organismo, valutando i rischi associati alla potenziale mancanza di biocompatibilità.

Ma come fare? La prima cosa da fare è acquisire familiarità con gli standard applicabili, in particolare con la ISO 10993-1: i fabbricanti di dispositivi medici dovrebbero fare riferimento alla ISO 10993-1:2018 come guida per soddisfare i requisiti normativi, relativi alla biocompatibilità dei dispositivi medici, essendo generalmente accettata come stato dell’arte anche se non è ancora armonizzata. Essa fornisce le linee guida necessarie per effettuare la valutazione biologica all’interno di un processo di gestione del rischio e chiarisce alcune definizioni che permettono di progettare un dispositivo medico “biocompatibile”.

Principali rischi e soluzioni

Vengono definiti:

• rischio biologico, come la combinazione della probabilità che si verifichi un danno alla salute a seguito di reazioni avverse associate a interazioni tra dispositivi medici o materiali e la gravità di tale danno;
• sicurezza biologica, come l’assenza di rischi biologici inaccettabili nel contesto dell’uso previsto del dispositivo medico.

Pertanto, un dispositivo medico o un materiale sono biocompatibili quando esplicano la propria azione specifica senza generare rischi biologici inaccettabili.

L’uso di piani di valutazione biologica, test di caratterizzazione chimica, test di biocompatibilità e valutazione del rischio tossicologico sono componenti essenziali per una riduzione del rischio biologico di successo.

Considerando la necessità di biocompatibilità fin dalla fase concettuale del progetto, i team di sviluppo del prodotto possono determinare rapidamente quali metodi di valutazione sono necessari per dimostrare la biocompatibilità del dispositivo medico biocompatibile progettato.

Supporto e controllo nelle fasi di progettazione di un dispositivo biocompatibile

Uno dei primi passi nella produzione di un dispositivo medico biocompatibile prevede la selezione di materiali idonei. Questo è un passaggio essenziale perché i tipi di test richiesti per la valutazione di un dispositivo dipendono dalla natura fisica e chimica dei suoi materiali, oltre alla natura dell’esposizione del dispositivo al corpo. Un materiale specifico può sembrare adatto in base alle sue proprietà fisiche, al costo e alla disponibilità, ma potrebbe contenere componenti chimici tossici o inadatti per la destinazione d’uso specifica. Pertanto, è consigliabile esaminare i materiali candidati in una fase iniziale per scartare quelli inadeguati e selezionare quelli che sono sufficientemente “biocompatibili” o non tossici per l’uso previsto. Con un’analisi del rischio tossicologico, che va a valutare le implicazioni di qualsiasi informazione sulla tossicità del prodotto, si possono avere indicazioni sulla sicurezza del dispositivo ed è possibile identificare quale test biologico sia necessario per confermare alcuni aspetti della sicurezza.

La caratterizzazione chimica è un input chiave nella valutazione della biocompatibilità e include tutti i dati chimici che possono essere trovati, relativi al dispositivo e ai suoi componenti; essa è una combinazione di informazioni ottenute esaminando diverse fonti, tra cui:

• i materiali in ingresso (specifiche, scheda di dati di sicurezza dei materiali – MSDS – e test di sicurezza), inclusi additivi, contaminanti di processo, sostanze rilasciabili, prodotti di degrado;
• lavorazione (riscaldamento, contatto con altri materiali, altre sollecitazioni);
• le condizioni di conservazione;
• le fonti di contaminazione;
• il materiale di packaging;
• gli effetti della sterilizzazione;
• qualsiasi informazione ottenuta dai test chimici.

La caratterizzazione chimica, quindi, viene utilizzata per affrontare gli endpoint di tossicità richiesti per il contatto corporeo previsto e permette di pianificare eventuali test biologici che dovrebbero essere applicati solo quando la raccolta di informazioni chimiche (e qualsiasi test chimico) fornisce risultati inconcludenti.

Dalla progettazione all’utilizzo

In fase di progettazione di un dispositivo biocompatibile, Il fabbricante sceglie, quindi, i materiali utilizzati per la fabbricazione dei dispositivi medici, valutandone la tossicità e la compatibilità fra i materiali stessi e i fluidi corporei, i tessuti e le cellule, considerando sempre la destinazione d’uso prevista. Sulla base delle scelte dei materiali (prendendo in considerazione anche il packaging come possibile fonte di contaminazione) e dei processi, si potrà, quindi, redigere un piano di valutazione biologica che analizzerà tutti i dati disponibili e andrà a identificare eventuali test aggiuntivi da eseguire sul dispositivo medico finito, necessari per valutare la sicurezza biologica del dispositivo.

Non dimentichiamoci, però, che eventuali modifiche alla progettazione, nonché modifiche al materiale o all’origine del materiale, ai processi di produzione o alle condizioni di conservazione, nonché un cambiamento nello scopo previsto del dispositivo medico biocompatibile, nella popolazione target prevista o nell’ambiente biologico in cui il dispositivo è destinato a essere utilizzato, richiedono una rivalutazione anche del piano di valutazione biologica.