ISO 10993-12:2021
(Main)Biological evaluation of medical devices — Part 12: Sample preparation and reference materials
Biological evaluation of medical devices — Part 12: Sample preparation and reference materials
This document specifies requirements and gives guidance on the procedures in the preparation of samples and the selection of reference materials for medical device testing primarily in biological test systems primarily in accordance with one or more parts of the ISO 10993 series. Specifically, this document addresses the following: — test sample selection; — selection of representative portions from a medical device; — test sample preparation; — experimental controls; — selection of, and requirements for, reference materials; — preparation of extracts. This document is not applicable to live cells but can be relevant to the material or medical device components of combination products containing live cells. Extractions for chemical characterization are covered in ISO 10993-18. Clause 7, 8, 9, 10 [with the exception of 10.3.5 and 10.3.11 b)], and 11 can apply to extractions for chemical characterization. Information given in C.1 to C.4 can also be relevant.
Évaluation biologique des dispositifs médicaux — Partie 12: Préparation des échantillons et matériaux de référence
Le présent document spécifie les exigences et fournit des recommandations sur les modes opératoires relatifs à la préparation des échantillons et le choix des matériaux de référence dans le cadre d'essais relatifs aux dispositifs médicaux, dans la mesure où ils sont mis en œuvre principalement dans des systèmes d'essai biologique, essentiellement en conformité avec une ou à plusieurs parties de la série ISO 10993. Le présent document traite plus spécifiquement des points suivants: — le choix des échantillons; — le choix des parties représentatives d'un dispositif médical; — la préparation des échantillons; — les témoins expérimentaux; — le choix des matériaux de référence et les exigences qui s'y rapportent; — la préparation des extraits. Le présent document n'est pas applicable aux cellules vivantes, mais il peut s'appliquer aux matériaux ou aux composants de dispositifs médicaux de produits combinés contenant des cellules vivantes. Les extractions relatives à la caractérisation chimique sont couvertes par l'ISO 10993-18. Les articles 7, 8, 9, 10 [hormis pour 10.3.5 et 10.3.11 b)], et 11 sont applicables aux extractions relatives à la caractérisation chimique. Les informations fournies de C.1 à C.4 peuvent également être pertinentes.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10993-12
Fifth edition
2021-01
Biological evaluation of medical
devices —
Part 12:
Sample preparation and reference
materials
Évaluation biologique des dispositifs médicaux —
Partie 12: Préparation des échantillons et matériaux de référence
Reference number
©
ISO 2021
© ISO 2021
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Published in Switzerland
ii © ISO 2021 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 General requirements . 3
5 Reference materials (RMs) . 4
5.1 General . 4
5.2 Certification of RMs for biological safety testing . 4
6 Use of RMs as experimental controls . 4
7 Test sample selection . 5
8 Test sample and RM preparation . 5
9 Selection of representative portions from a medical device . 6
10 Preparation of extracts of samples . 6
10.1 General . 6
10.2 Containers for extraction . 6
10.3 Extraction conditions and methods . 7
10.4 Extraction conditions for materials that polymerize in situ .10
11 Records .10
Annex A (informative) Experimental controls .11
Annex B (informative) General principles on, and practices of, test sample preparation and
sample selection .13
Annex C (informative) Principles of test sample extraction .15
Annex D (informative) Exhaustive extraction of polymeric materials for biological evaluation .18
Bibliography .20
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso .org/
is o/ f or ewor d . ht m l .
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 194, Biological and clinical evaluation of
medical devices, in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN) Technical
Committee CEN/TC 206, Biological and clinical evaluation of medical devices, in accordance with the
Agreement on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This fifth edition cancels and replaces the fourth edition (ISO 10993-12:2012), which has been
technically revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— change of scope to cover extractions only for biological evaluation tests;
— harmonization of definitions with ISO 10993-18;
— revision of 10.3.1 extraction condition table and Annex D regarding exhaustive extraction.
A list of all parts in the ISO 10993 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
iv © ISO 2021 – All rights reserved
Introduction
It is important that sample preparation methods be appropriate for both the biological evaluation
methods and the materials being evaluated. Each biological test method requires the selection of
materials, extraction solvents and conditions.
This document is based on existing national and international standards and regulations, wherever
possible.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 10993-12:2021(E)
Biological evaluation of medical devices —
Part 12:
Sample preparation and reference materials
1 Scope
This document specifies requirements and gives guidance on the procedures in the preparation of
samples and the selection of reference materials for medical device testing primarily in biological test
systems primarily in accordance with one or more parts of the ISO 10993 series.
Specifically, this document addresses the following:
— test sample selection;
— selection of representative portions from a medical device;
— test sample preparation;
— experimental controls;
— selection of, and requirements for, reference materials;
— preparation of extracts.
This document is not applicable to live cells but can be relevant to the material or medical device
components of combination products containing live cells.
Extractions for chemical characterization are covered in ISO 10993-18. Clause 7, 8, 9, 10 [with the
exception of 10.3.5 and 10.3.11 b)], and 11 can apply to extractions for chemical characterization.
Information given in C.1 to C.4 can also be relevant.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
blank
extraction vehicle not containing the test material, which is exposed to identical vessels and conditions
as the test sample during extraction
Note 1 to entry: The purpose of the blank is to evaluate possible confounding effects due to the extraction vessel,
extraction vehicle and extraction process.
3.2
CRM
certified reference material
reference material (RM) characterized by a metrologically valid procedure for one or more specified
properties, accompanied by an RM certificate that provides the value of the specified property, its
associated uncertainty, and a statement of metrological traceability
Note 1 to entry: The concept of value includes a nominal property or a qualitative attribute such as identity or
sequence. Uncertainties for such attributes may be expressed as probabilities or levels of confidence.
Note 2 to entry: Metrologically valid procedures for the production and certification of RMs are given in, among
others, ISO 17034 and ISO Guide 35.
Note 3 to entry: ISO Guide 31 gives guidance on the contents of RM certificates.
Note 4 to entry: ISO/IEC Guide 99:2007 has an analogous definition (5.14).
[SOURCE: ISO Guide 30:2015, 2.1.2]
3.3
exaggerated extraction
extraction that is intended to result in a greater amount of a chemical constituent being released as
compared to the amount generated under the simulated conditions of use
Note 1 to entry: It is important to ensure that the exaggerated extraction does not result in a chemical change of
the material.
3.4
exhaustive extraction
extraction conducted until the amount of extractable material in a subsequent extraction is less than
10 % by gravimetric analysis (or that achieved by other means) of that detected in the initial extraction
Note 1 to entry: As it is not possible to demonstrate the exhaustive nature of residual recovery, the definition of
exhaustive extraction adopted is as above. See also Annex C.
3.5
experimental control
substance with well-characterized responses, which is used in a specific test system to assist in
evaluating if the test system has responded in a reproducible and appropriate manner
3.6
extract
liquid that results from extraction of the test sample or control
3.7
extractable substance
substance that can be released from a medical device or material using either extraction solvents
or extraction conditions, or both, that are expected to be at least as aggressive as the conditions of
clinical use
3.8
homogeneity
consistency of a material's chemical and physical compositions, and uniformity in response to a
biological endpoint
Note 1 to entry: A reference material is said to be homogeneous if the biological response in a specific test is
found to lie within the specified uncertainty limits of the test, irrespective of the batch or lot of material from
which the test sample is extracted.
3.9
leachable substance
substance that can be released from a medical device or material during clinical use
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3.10
negative control
well-characterized material and/or substance, which, when tested by a specific procedure, demonstrates
the suitability of the procedure to yield a reproducible, appropriately negative, non-reactive or minimal
response in the test system
Note 1 to entry: In practice, negative controls are reference materials but can include blanks and extraction
vehicles/solvents.
3.11
positive control
well-characterized material and/or substance, which, when evaluated by a specific test method,
demonstrates the suitability of the test system to yield a reproducible, appropriately positive or reactive
response in the test system
3.12
reference material
RM
material, sufficiently homogeneous and stable with respect to one or more specified properties, which
has been established to be fit for its intended use in a measurement process
Note 1 to entry: RM is a generic term.
Note 2 to entry: Properties can be quantitative or qualitative, e.g. identity of substances or species.
Note 3 to entry: Uses may include the calibration of a measurement system, assessment of a measurement
procedure, assigning values to other materials, and quality control.
Note 4 to entry: ISO/IEC Guide 99:2007 has an analogous definition (5.13), but restricts the term “measurement”
to apply to quantitative values. However, Note 3 of ISO/IEC Guide 99:2007, 5.13 (VIM), specifically includes
qualitative properties, called “nominal properties”.
Note 5 to entry: The laboratory is to demonstrate that the simulated-use extraction is carried out under
conditions that provide an appropriate representation of intended use. Product-use simulation is carried out
assuming the medical device is assigned to the most stringent category possible for the duration of exposure and
takes into consideration both the tissue(s) exposed and the temperature of exposure.
[SOURCE: ISO Guide 30:2015, 2.1.1 — Note 5 to entry has been added.]
3.13
stability
characteristic of a material, when stored under specified conditions, to maintain a specified property
value within specified limits for a specified period of time
[5]
Note 1 to entry: See also the IUPAC Compendium of Analytical Nomenclature .
3.14
test sample
medical device, component or material (or a representative sample thereof, manufactured and
processed by equivalent methods), or an extract or portion thereof that is subjected to biological
evaluation testing
4 General requirements
When identifying hazards and estimating risk in relation to medical devices, hazards that arise from
changes in the manufacturing process, or insufficient control of the manufacturing process, shall be
considered in the design and preparation of test samples, as described in ISO 14971. Particular attention
shall be given to material additives, unintentional base material impurities and manufacturing process
residues, e.g. trace elements and cleaning and disinfection agents.
The ISO 10993 series describes many different biological assay systems. Therefore, the individual parts
shall be consulted to ascertain whether these are appropriate for specific test systems.
Experimental controls shall be used in biological evaluations carried out in order to either validate a
test procedure or compare the results between materials, or both. Depending on the specifications of a
particular test, either negative controls, blanks or positive controls, or all three, shall be used.
NOTE The same type of control can be applicable to different tests and can allow cross-reference to other
established materials and test methods. Additional guidance on the selection of experimental controls is given in
Annex A. Use of positive controls for in vivo testing might be affected by animal welfare regulations.
5 Reference materials (RMs)
5.1 General
RMs are established by individual laboratories. The extent of chemical, physical and biological
characterization is determined by the individual laboratory. Commercially available articles may be
used as RMs.
NOTE See also ISO Guide 35.
CRMs are selected for their high purity, critical characteristics, suitability for the intended purpose and
general availability. The critical chemical, physical and biological characteristics shall be determined
by collaborative testing in three or more laboratories and made available to the investigator by the
distributor.
It is desirable for users to obtain a commitment from suppliers of RMs or CRMs stating that these
materials will be available to the user for at least five years. A second but less desirable option is for the
source of the RM or CRM to publish an “open formulation” for the material, i.e. publication of the source
materials and details of the processing needed to ensure uniform batches of the RM.
5.2 Certification of RMs for biological safety testing
Qualification of an RM is a procedure that establishes the numerical or qualitative value of the biological
response of the material under specified test conditions, ensuring reproducibility of the response either
within laboratories or between laboratories, or both. The range of biological responses associated with
the material shall be established through laboratory tests.
NOTE See also ISO 17034.
Suppliers of RMs shall certify the materials. The supplier determines the extent of chemical and physical
characterization that is performed. The individual laboratories that use the RM shall identify the
biological characterization necessary to qualify an RM for a specific test or procedure. Commercially
available materials may be used as RMs, provided they are certified and qualified.
Certification of a RM is a procedure that establishes the numerical or qualitative value of the biological
response of the material under the specified test conditions. This process serves to validate the testing
of the material for that particular response and results in the issuance of a certificate. The biological
response of the material shall be established through interlaboratory tests.
6 Use of RMs as experimental controls
RMs or CRMs shall be used in biological tests as control materials to demonstrate the suitability of
a procedure to yield a reproducible response, i.e. positive or negative, or both. Any material used in
this way shall be characterized with each biological test procedure for which the use of the material
is desired. A material characterized and then certified for one reference test method or response, for
4 © ISO 2021 – All rights reserved
example, delayed-type hypersensitivity, shall not be used as an RM for another, for example, cytotoxicity,
without additional validation.
NOTE The use of an RM will facilitate the comparability of the response between laboratories and help
assess reproducibility of the test performance within individual laboratories. For comparison of the biological
response, it is desirable to use RMs having a range of responses, e.g. minimum, intermediate or severe.
RMs used as experimental controls shall meet the established quality assurance procedures of the
manufacturer and test laboratory. They shall be identified in relation to source, manufacturer, grade
and type. RMs are processed as described in Clause 8.
When RMs are used as experimental controls, they shall be in the same material class as the test
sample, i.e. polymer, ceramic, metal, colloid. However, pure chemicals may be used as experimental
controls for mechanistically-based test procedures, for example, genotoxicity and immune delayed-
type hypersensitivity assays.
7 Test sample selection
Testing shall be performed on the final product, representative samples from the final product,
materials processed in the same manner as the final product (see ISO 10993-1), or on appropriate
extracts of any of these. The choice of test sample shall be justified.
NOTE In the case of materials that cure in situ, different test samples representative of the cured material
versus the uncured state of the material might be needed.
For absorbable materials that could potentially have toxic degradants and residuals, testing of
intermediate products should be considered.
The same test sample selection procedure applies when an extract is required.
8 Test sample and RM preparation
Test samples and RMs shall be handled with care to prevent contamination. Any residue from the
manufacturing processes, intentional or unintentional additives or contaminants, shall be considered
integral to the medical device, medical device portion or component, or representative sample.
NOTE For additional guidance on preparation, see Annex B.
— Test samples from sterilized medical devices and RMs shall be handled aseptically, if appropriate to
the test procedure.
— Test samples which are clean, sterile and disinfected, shall be processed by the method recommended
by the manufacturer and handled aseptically, if appropriate to the test procedure.
— The influence of the cleaning process and cleaning agent shall be considered in the selection and
handling of the test sample.
Test samples from medical devices not required to be sterile in use shall be used as supplied and
handled aseptically throughout the test sample preparation. If sterile test samples are required for a
test procedure, e.g. for cytotoxicity testing, the effect of the sterilization or resterilization process on
the test sample and RM shall be considered.
When test samples and RMs need to be cut into pieces, as described in 10.3.3, the influence of previously
unexposed surfaces, e.g. lumens or cut surfaces shall be considered. Tools used for cutting medical
devices into representative portions for testing shall be cleaned between uses to prevent contamination.
Furthermore, care shall be taken that the tool itself doesn’t contaminate the device.
9 Selection of representative portions from a medical device
9.1 If a medical device cannot be tested as a whole, each individual material in the final product that is
required to be tested shall be represented proportionally in the test sample.
— The test sample of the medical devices with surface coatings shall include both the coating material
and the substrate, even if the substrate has no tissue contact.
— The test sample shall include a representative portion of the joint or seal, or both, if adhesives,
radiofrequency (RF) seals or solvent seals are used in the manufacture of a portion of the medical
device which comes into contact with patients.
9.2 Composite materials shall be tested as finished materials.
9.3 When different materials are present in a single medical device, the potential for synergies and
interactions shall be considered in the choice of test sample.
9.4 The test sample shall be chosen to maximize the exposure of the test system to the components of
a medical device that are known to have potential for a biological response.
9.5 Non-patient contacting portions of the medical device should, if possible, be excluded either
physically from test sample extracts or by exclusion of the surface area in the calculation of the extraction
ratio. When this is not possible, the extraction ratio shall be justified. Ensure that all contacting portions
are covered by the selected extraction vehicle volume.
Clinician and user surface contact with materials other than those in common use in consumer products
with a similar nature of contact, should be considered [see ISO 10993-1:2018, 5.2.2, a)].
9.6 Medical device components with different type or duration of tissue contact might need to be
extracted and tested separately.
10 Preparation of extracts of samples
10.1 General
If extracts of the medical device are required for a test procedure, the extraction vehicles and conditions
of extraction used shall be appropriate to the nature and use of the final product and to the purpose of
the test, for example, hazard identification, risk estimation or risk assessment. The physico-chemical
properties of the medical device materials, leachable substances or residues shall be considered when
choosing the extraction conditions (see ISO 10993-18 and ISO/TS 10993-19). For more information on
sample preparation for testing of nanomaterials or nanostructured materials, see ISO/TR 10993-22.
NOTE For additional guidance on the extraction of samples, see Annex C.
10.2 Containers for extraction
The extraction shall be performed in clean, chemically inert, closed containers with minimum dead space.
To ensure that the extraction vessels do not adulterate the extract of the test sample, the extraction
vessels shall be either borosilicate glass tubes with caps having an inert liner, for example,
polytetrafluoroethylene or other inert extraction vessels, as required for either specific materials or
extraction procedures, or both.
6 © ISO 2021 – All rights reserved
10.3 Extraction conditions and methods
10.3.1 Extraction conditions are based on common practice and are justified on the basis of providing
a standardized approach that is, in many ways, an appropriate exaggeration of product use. Extraction
shall be conducted under one of the following conditions (see also C.5):
a) (37 ± 1) °C for (24 ± 2) h;
b) (37 ± 1) °C for (72 ± 2) h;
c) (50 ± 2) °C for (72 ± 2) h;
d) (70 ± 2) °C for (24 ± 2) h;
e) (121 ± 2) °C for (1 ± 0,1) h.
Extraction at (37 ± 1) °C for (24 ± 2) h is acceptable for cytotoxicity testing of limited-contact medical
devices. For medical devices which are in limited contact with intact skin or mucosa and which are
not implanted, extraction times of less than 24 h, but not less than 4 h, are acceptable for cytotoxicity
testing (see ISO 10993-5). For medical devices which are in prolonged (>24 h to 30 d) or long-term
contact (>30 d), extraction times of 72 h are recommended for cytotoxicity testing because extraction
for 24 h may not be sufficient to obtain an extract that represents the chemicals released beyond
24 h of device use. In such cases, all controls including the negative, positive, and the reagent (i.e. cell
culture medium alone) controls shall be incubated for 72 h. However, if there are data available for the
prolonged or long-term tissue-contacting devices which demonstrate that 24 h extraction is sufficient
to release extractables/leachables from the device and extending the extraction time to 72 h does not
result in release of additional chemicals from the device, the 24 h extraction is sufficient. For extraction
in tissue culture medium with serum, extraction temperatures greater than (37 ± 1) °C can adversely
impact either the chemistry of the serum or the stability of the serum, or both, and other constituents
in the culture medium.
The extraction conditions described above, which have been used to provide a measure of the hazard
potential for the risk estimation of the medical device or material, are based on historical precedent.
Other conditions that simulate the leachables occurring during clinical use, or that provide an adequate
measure of the hazard potential may be used but shall be described and justified.
Extraction is a complex process influenced by many factors e.g. time, temperature, surface-area-to-
volume ratio, the extraction vehicle and the phase equilibrium of the material. For specific products,
other factors can also have an influence. The effects of higher temperatures or other conditions on
extraction kinetics and the identity of the extraction vehicle(s) should be considered carefully if
exaggerated extraction is used.
The phase equilibrium of a material during extraction controls the relative amounts of amorphous and
crystalline phases present. For the amorphous phase, the glass transition temperature, T , dictates the
g
polymer chain mobility and the diffusion rate in the phase. Usually, at temperatures higher than T ,
g
the diffusion rate is considerably higher compared with that below T . The diffusion rate is lowest in
g
the crystalline phase. The extraction conditions should not alter the phase equilibrium of the material.
Phase alteration can affect the amount and type of extractables.
For example, two possibilities exist when elevated temperatures are used:
— the energy of the increased temperature can cause either increased cross-linking or polymerization
of the polymer, or both, and, therefore, decrease the amount of free monomer that is available to
migrate from the polymer;
— the increased temperature can cause degradation products to form that are not typically found in
the finished medical device under conditions of use.
10.3.2 For materials that are intended to dissolve or absorb under conditions of use, the selection of
extraction conditions described in 10.3 might need to consider the thermal properties (e.g. glass transition
temperature of polymers) of device materials of construction and the relevant clinical use conditions. For
these materials, the extracts prepared based on 10.3 may have changes either in osmolarities or in the
pH that may not be appropriate for the test system to be dosed. Any adjustment applied to the extracts
prior to biocompatibility testing should be justified.
NOTE For more information on sample preparation for testing of absorbable medical devices, see
ISO 10993-3, ISO 10993-6, ISO 10993-13, ISO 10993-14, ISO 10993-15, ISO 10993-18 and ISO/TS 37137-1.
Perform extraction using the appropriate extraction vehicle and the conditions of time and temperature
to simulate exaggerated exposure wherever possible. Complete dissolution using the extraction vehicles
and conditions recommended by this document can be appropriate, if justified; however, caution should
be taken since complete device dissolution can create challenges for subsequent biological testing
(e.g. difficulty in dosing animals with neat test extract if viscosity is increased, difficulty in interpreting
in vitro cell-based test failure data in case of increased osmolality or pH change). For chemical
characterization and hazard assessment of potential intermediate degradants that cannot otherwise
be evaluated under these testing conditions, see ISO 10993-17 and ISO 10993-18.
10.3.3 The standard surface area can be used to determine the volume of extraction vehicle needed.
This area includes the combined area of all tissue contacting surfaces of the sample and ignores the
contribution of indeterminate surface irregularities. When the surface area cannot be determined due to
configuration of the sample, a mass/volume of extracting fluid shall be used. See Table 1.
Other surface-area-to-volume extraction ratios, for example, those related to evaluation of porous
materials can be used if they simulate the conditions during clinical use or result in a measure of the
hazard potential (ISO/TS 10993-19 describes the tests for the morphological characterization of porous
materials.)
Materials may be cut into small pieces before the extraction to enhance submersion in the extract media,
except when otherwise inappropriate (see 10.3.4). For example, for polymers, pieces approximately
10 mm × 50 mm or 5 mm × 25 mm are appropriate.
Table 1 — Standard surface areas and extract liquid volumes
Extraction ratio
a
Thickness
(surface area or mass/volume)
Examples of forms of materials
mm
±10 %
˂0,5 6 cm /ml film, sheet, tubing wall
0,5 to 1,0 3 cm /ml tubing wall, slab, small moulded items
>1,0 3 cm /ml larger moulded items
powder, pellets, foam,
irregularly shaped solid devices 0,2 g/ml non-absorbent moulded items,
porous high-density materials
irregularly shaped porous devices
0,1 g/ml membranes, textiles
(low-density materials)
a
If the medical device includes multiple tissue contacting components with different thicknesses, the extraction ratio
should be justified. One way to do this is to base the ratio on the thinnest material layer of that component.
NOTE While there are no standardized methods available at present for testing solvent absorbing polymer materials
(e.g. absorbents and hydrocolloids), a suggested protocol is as follows:
— determine the volume of extraction vehicle that each 0,1 g or 1,0 cm of material absorbs;
— then, in performing the material extraction, add this additional volume to each 0,1 g or 1,0 cm in an extraction mixture.
10.3.4 Elastomers, coated materials, composites, laminates shall be tested intact whenever possible
because of potential differences in extraction characteristics between the intact and cut surfaces. For
materials such as elastomers and latex, it may be appropriate to use an extraction ratio of 1,25 cm /ml, if
justified.
8 © ISO 2021 – All rights reserved
10.3.5 Extraction using both polar and non-polar extraction vehicles shall be performed. In some device
specific circumstances, it may be appropriate to extract in only one extraction vehicle, either polar or
non-polar. Where extraction is in one vehicle only, rationale shall be provided. The following are examples
of extraction vehicles:
EXAMPLE 1 For polar extraction vehicle are water, physiological saline, culture media without serum.
EXAMPLE 2 For non-polar extraction vehicle are freshly refined vegetable oil (e.g. cottonseed or sesame oil) of
the quality defined in various pharmacopoeias.
NOTE 1 Additional or alternative extraction vehicles are ethanol/water, ethanol/saline, polyethylene
glycol 400 (diluted to a physiological osmotic pressure), dimethyl-sulfoxide and culture media with serum can be
considered, if justified.
NOTE 2 Other extraction vehicles appropriate to the nature and use of the medical device or to the methods
for hazard identification can also be used if their effects on the material and the biological system are known
(see Annex D).
NOTE 3 An example of a device only requiring a single (polar) extract is a syringe pre-filled only with saline.
The use of a culture medium with serum is preferred for extraction in testing for cytotoxicity because
of its ability to support cellular growth as well as extract both polar and non-polar substances
10.3.6 Extractions should be performed with continuous, mechanical agitation or circulation. When
extraction under static conditions or intermittent agitation is considered to be appropriate, the method
shall be justified, specified and reported. Care should be taken to not to damage the sample or the
container.
10.3.7 Liquid extracts should, if possible, be used immediately after preparation to prevent sorption on
to the extraction container or other changes in composition. If an extract is stored for longer than 24 h
(e.g. refrigerated at 2 °C to 8 °C) then the stability and the homogeneity of the extract under the storage
conditions shall be verified.
10.3.8 Extract pH shall not be adjusted unless a rationale is provided.
10.3.9 The extract shall not routinely be processed by filtration, centrifugation or other methods
to remove suspended particulates. However, if such processing is necessary, the rationale shall be
documented.
10.3.10 For materials or medical devices not expected to dissolve or absorb under conditions
of use, any solvents used in the extraction of a polymeric material or medical device shall not cause
dissolution of the polymer formulation. No softening or deformation of the polymeric material shall occur
in the presence of the volatile solvent. Selected solvents should not compromise (e.g. severe swelling,
particulate generation and degradation) the medical material or devices. The solvent shall be removed
(prior to use in a bioassay) to the extent that any residues do not adversely affect the biological assay
(e.g. cause protein denaturation or skin irritation). For materials or medical devices expected to dissolve
or absorb under conditions of use, see 10.3.2, 10.3.11, and C.7.
10.3.11 For solution and soluble materials, the standard extraction methods used for insoluble
materials might be inappropriate. The following guidance should be considered in addition to information
contained in Table 1.
a) Factors such as test system compatibility, route of administration and extent of dissolution or
degradation should be considered in the final preparation for testing. Use an appropriate vehicle
and conditions to simulate exaggerated exposure wherever possible. A pre-test can help to
determine appropriate conditions.
b) If the material completely dissolves, in a vehicle or diluent that is compatible with the material
and the test system, the resulting solution can be evaluated neat, provided the solution properties
are also compatible with the test system, e.g. pH, osmolarity, solute concentrations. If the resulting
solution contains all the constituents of the material, a second vehicle would not be needed.
c) If the material is an aqueous solution and used in this form, it shall be tested directly and not extracted,
provided the solution properties are compatible with the test system [see also a) and b) above].
[16]
d) OECD Guidelines for the Testing of Chemicals , or similar chemical testing standards, can be
used as guidance in determining maximum concentrations of test substances used for specific test
methods.
10.3.12 Where fluids circulate through the medical device under normal conditions of use, e.g.
extra-corporeal devices, extraction via re-circulation can be used. When possible, one or more of the
conditions shall be exaggerated, for example, temperature, time, volume, flow rate. The rationale for the
extraction chosen shall be reported.
10.4 Extraction conditions for materials that polymerize in situ
In the case of products that polymerize in situ, the samples to be tested shall represent the intended
clinical conditions of use in order to provide information on the potential toxicity of the reacting
components in the polymer during the curing process. Test extracts prepared at different times, if
appropriate, shall be based on the kinetics of polymerization after mixing the components, including
an extract prepared at the expected cure time. Testing of the material after curing shall be justified.
Solvent selection should be justified with rationale that it is unlikely to impact the polymerization
process and chemistry of the extractables.
Where extracts are used in the test methods for evaluation of materials that cure in situ, initiation of
the extraction shall occur from the point in the cure at which the material is placed in situ.
For test methods that use these materials directly, for example, direct contact or agar overlay
cytotoxicity, implantation, some genotoxicity tests, and direct contact haemolysis, the material shall be
used as in clinical use, with in situ cure in the test system.
NOTE Modification of the clinical delivery system can be appropriate so that the designated size or weight of
the material is delivered for testing.
11 Records
Records of the sample and its preparation shall include, but not be limited to:
— Type and, if known, composition of material, source of material, medical device, medical device
portion or component (a written description, drawing, photograph or other methods can achieve all
or part of this requirement):
— lot or batch number, where appropriate;
— description of processing, cleaning or sterilization treatments, if appropriate;
— extraction techniques, as appropriate, including documentation of extraction vehicle, extraction
ratios, conditions for extraction, means of agitation, as well as any deviations from the conditions
specified in this document, such as filtration of the extract or extraction media. The condition
of the test extract (e.g. color, clarity, presence of any particulates) shall also be described, and
photographed if applicable.
— Documents shall be provided (e.g. schematic or photo) of the medical device components that are
sampled, and those that are not sampled.
10 © ISO 2021 – All rights reserved
Annex A
(informative)
Experimental controls
A.1 The materials listed in the following paragraphs might meet the criteria for an appropriate
experimental control in selected tests. It is the responsibility of the investigator to make the appropriate
choices (see Table A.1).
Table A.1 — Examples of available RMs and controls
a a
Test Negative control Positive control
PE PVC-org. Sn
silicone SPU-ZDEC
implantation
alumina natural rubber latex
stainless steel
PE PVC-org. Sn
SPU-ZDEC
cytotoxicity SPU-ZBEC
natural rubber latex
polyurethane
haemolysis HDPE Y-3
irritation and haemolysis Y-4
NOTE Information on RMs and controls is supplied only for those tests in the ISO 10993
series which do not call for specific RMs or controls.
a
Abbreviations on this table refer to specific materials available from sources
designated in A.2 and A.3.
A.2 Materials that have been used as negative controls or RMs are, for example, high-density
1) 2) 3),4) 5)
polyethylene low-density polyethylene , silica-free polydimethylsiloxane , polypropylene ,
aluminium oxide ceramic rods, stainless steel and commercially pure (cp) titanium alloys.
1) High-density polyethylene (negative control plastic RS), HDPE film, RM-C and HDPE rod, RM-E (are) an
example(s) of a suitable product(s) available commercially. This information is given for the convenience of users of
this document and does not constitute an endorsement by ISO of these products.
2) PE 140 tubing: RAUMEDIC AG, is an example of a suitable product available commercially. This information is
given for the convenience of users of this document and does not constitute an endorsement by ISO of this product.
3) Biomaterials Program, Devices and Technology Branch, National Heart, Lung and Blood Institute, NIH Building,
7550 Wisconsin Ave., Bethesda, MD 20892, USA.
4) SIK 8363 tubing: RAUMEDIC AG is an example of a suitable product available commercially. This information is
given for the convenience o
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10993-12
Cinquième édition
2021-01
Évaluation biologique des dispositifs
médicaux —
Partie 12:
Préparation des échantillons et
matériaux de référence
Biological evaluation of medical devices —
Part 12: Sample preparation and reference materials
Numéro de référence
©
ISO 2021
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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2021 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Exigences générales . 4
5 Matériaux de référence (MR) . 4
5.1 Généralités . 4
5.2 Certification des MR pour les essais de sécurité biologique . 4
6 Utilisation des MR comme témoins expérimentaux . 5
7 Choix des échantillons . 5
8 Préparation des échantillons et des MR . 5
9 Choix des parties représentatives d'un dispositif médical . 6
10 Préparation d'extraits d'échantillons. 7
10.1 Généralités . 7
10.2 Récipients utilisés pour l'extraction . 7
10.3 Conditions et méthodes d'extraction . 7
10.4 Conditions d'extraction pour les matériaux polymérisant in situ .11
11 Rapport d'essai .11
Annexe A (informative) Témoins expérimentaux .12
Annexe B (informative) Principes généraux et informations pratiques sur la préparation et
le choix des échantillons .14
Annexe C (informative) Principes d'extraction de l'échantillon .16
Annexe D (informative) Extraction exhaustive des matériaux polymères pour l'évaluation
biologique .19
Bibliographie .21
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l'Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 194, Évaluation biologique et clinique
des dispositifs médicaux, en collaboration avec le comité technique CEN/TC 206 du Comité européen de
normalisation (CEN), Évaluation biologique et clinique des dispositifs médicaux, conformément à l'Accord
de coopération technique entre l'ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette cinquième édition annule et remplace la quatrième édition (ISO 10993-12:2012), qui a fait l'objet
d'une révision technique.
Les principales modifications par rapport à l'édition précédente sont les suivantes:
— modification du domaine d'application pour ne couvrir que les extractions effectuées dans le cadre
d'essais d'évaluation biologique;
— harmonisation des définitions par rapport à l'ISO 10993-18;
— révision du tableau des conditions d'extraction en 10.3.1 et de l'Annexe D concernant l'extraction
exhaustive.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 10993 se trouve sur le site web de l'ISO.
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Introduction
Il est important que les méthodes de préparation d'échantillons tiennent compte à la fois des méthodes
d'évaluation biologique et des matériaux à évaluer. Chaque essai biologique exige une sélection de
matériaux et de solvants et de conditions d'extraction.
Le présent document se fonde, dans la mesure du possible, sur les normes et réglementations existantes
au niveau national et international.
NORME INTERNATIONALE ISO 10993-12:2021(F)
Évaluation biologique des dispositifs médicaux —
Partie 12:
Préparation des échantillons et matériaux de référence
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie les exigences et fournit des recommandations sur les modes opératoires
relatifs à la préparation des échantillons et le choix des matériaux de référence dans le cadre d'essais
relatifs aux dispositifs médicaux, dans la mesure où ils sont mis en œuvre principalement dans des
systèmes d'essai biologique, essentiellement en conformité avec une ou à plusieurs parties de la série
ISO 10993.
Le présent document traite plus spécifiquement des points suivants:
— le choix des échantillons;
— le choix des parties représentatives d'un dispositif médical;
— la préparation des échantillons;
— les témoins expérimentaux;
— le choix des matériaux de référence et les exigences qui s'y rapportent;
— la préparation des extraits.
Le présent document n'est pas applicable aux cellules vivantes, mais il peut s'appliquer aux matériaux
ou aux composants de dispositifs médicaux de produits combinés contenant des cellules vivantes.
Les extractions relatives à la caractérisation chimique sont couvertes par l'ISO 10993-18. Les
articles 7, 8, 9, 10 [hormis pour 10.3.5 et 10.3.11 b)], et 11 sont applicables aux extractions relatives à la
caractérisation chimique. Les informations fournies de C.1 à C.4 peuvent également être pertinentes.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse http:// www .electropedia .org/
3.1
blanc
solvant d'extraction ne contenant pas le matériau d'essai, qui est exposé à des récipients et des
conditions identiques à ceux auxquels est soumis l'échantillon pendant l'extraction
Note 1 à l'article: Le but du blanc est d'évaluer les interférences possibles liées au récipient d'extraction, au
solvant d'extraction et au procédé d'extraction.
3.2
MRC
matériau de référence certifié
matériau de référence (MR) caractérisé par une procédure métrologiquement valide applicable à une ou
plusieurs propriétés spécifiées et accompagné d'un certificat de MR qui indique la valeur de la propriété
spécifiée, son incertitude associée, et une expression de la traçabilité métrologique
Note 1 à l'article: Le concept de valeur inclut une propriété nominale ou un attribut qualitatif tels que l'identité
ou la séquence. Les incertitudes concernant ces propriétés peuvent être exprimées par des probabilités ou des
niveaux de confiance.
Note 2 à l'article: Des procédures métrologiquement valides applicables à la production et à la certification de MR
sont données, entre autres, dans l'ISO 17034 et le Guide ISO 35.
Note 3 à l'article: Le Guide ISO 31 donne des indications sur le contenu des certificats de MR.
Note 4 à l'article: Le Guide ISO/IEC 99:2007 donne une définition analogue (5.14).
[SOURCE: ISO Guide 30:2015, définition 2.1.2]
3.3
extraction exagérée
extraction destinée à aboutir à la libération d'une plus grande quantité de constituants chimiques par
rapport à la quantité produite dans des conditions simulées d'utilisation
Note 1 à l'article: Il est important de s'assurer que l'extraction exagérée ne provoque pas une modification
chimique du matériau.
3.4
extraction exhaustive
extraction réalisée pour que la quantité de matériau extractible retrouvée dans une extraction
ultérieure représente moins de 10 % de celle détectée par analyse gravimétrique (ou par d'autres
moyens) lors de l'extraction initiale
Note 1 à l'article: Comme il n'est pas possible de démontrer la nature exhaustive de la récupération des résidus, la
définition de l'extraction exhaustive adoptée est celle se trouvant ci-dessus. Voir également l'Annexe C.
3.5
témoin expérimental
substance possédant des réponses bien caractérisées, utilisée au cours d'un essai spécifique afin
d'évaluer si le système d'essai a répondu de manière reproductible et adéquate
3.6
extrait
liquide résultant de l'extraction de l'échantillon ou du témoin soumis à essai
3.7
substance extractible
substance qui peut être libérée par un dispositif médical ou un matériau en utilisant des solvants
d'extraction et/ou des conditions d'extraction qui sont supposés être au moins aussi agressifs que les
conditions d'utilisation clinique
2 © ISO 2021 – Tous droits réservés
3.8
homogène
matériau de composition chimique et physique cohérente qui est uniforme en réponse à un paramètre
biologique
Note 1 à l'article: Un matériau de référence est dit homogène si la réponse biologique dans un essai spécifique
se trouve être dans les limites d'incertitude spécifiées de l'essai, indépendamment du lot de matériau dont
l'échantillon est extrait.
3.9
substance relargable
substance qui peut être libérée d'un dispositif médical ou d'un matériau durant l'utilisation clinique
3.10
témoin négatif
matériau et/ou substance bien caractérisés qui, lors d'essais réalisés selon un mode opératoire
spécifique, démontrent l'aptitude du mode opératoire à fournir une réponse négative reproductible,
non réactive ou minimale dans le système d'essai
Note 1 à l'article: En pratique, les témoins négatifs sont des matériaux de référence qui peuvent inclure les blancs
et les solvants d'extraction.
3.11
témoin positif
matériau et/ou substance bien caractérisés qui, lors d'essais réalisés selon un mode opératoire
spécifique, démontrent l'aptitude du système d'essai à fournir une réponse positive reproductible ou
réactive dans le système d'essai
3.12
matériau de référence
MR
matériau, suffisamment homogène et stable quant à une ou plusieurs propriétés spécifiées, qui a été
préparé pour être adapté à son utilisation prévue dans un processus de mesure
Note 1 à l'article: MR est un terme générique.
Note 2 à l'article: Les propriétés peuvent être quantitatives ou qualitatives, par exemple l'identité de substances
ou d'espèces.
Note 3 à l'article: Les utilisations prévues peuvent être l'étalonnage d'un système de mesure, l'évaluation d'une
méthode de mesure, l'assignation de valeurs à d'autres matériaux et le contrôle de la qualité.
Note 4 à l'article: Le Guide ISO/IEC 99:2007 donne une définition analogue (5.13), mais restreint l'utilisation du
terme «mesurage» à des valeurs quantitatives. Cependant, la Note 3 du Guide ISO/IEC 99:2007, 5.13 (VIM), inclut
spécialement les «propriétés qualitatives».
Note 5 à l'article: Le laboratoire doit démontrer que l'extraction avec simulation d'utilisation est
effectuée dans des conditions créant une représentation appropriée de l'utilisation prévue. Il faut
procéder à la simulation d'utilisation du produit en supposant que le dispositif médical est affecté à la
catégorie la plus rigoureuse concernant la durée d'exposition et qu'il faut prendre en considération tant
le ou les tissus exposés que la température d'exposition.
[SOURCE: ISO Guide 30:2015, 2.1.1 — la Note 5 à l'article a été ajouté.]
3.13
stabilité
caractéristique d'un matériau, lorsqu'il est entreposé dans des conditions spécifiées, à conserver une
valeur de propriété spécifiée dans des limites spécifiées pendant une période de temps spécifiée
[5]
Note 1 à l'article: Voir également l'IUPAC Compendium of Analytical Nomenclature .
3.14
échantillon
dispositif médical, composant ou matériau (ou échantillon représentatif de celui-ci, fabriqué et traité
par des méthodes équivalentes), ou extrait ou partie de celui-ci, soumis à des essais d'évaluation
biologique
4 Exigences générales
Lors de l'identification des phénomènes dangereux et de l'estimation des risques liés aux dispositifs
médicaux, les phénomènes dangereux dus à des modifications du procédé de fabrication ou à un
contrôle insuffisant de ce dernier doivent être pris en compte dans la conception et la préparation
des échantillons, comme décrit dans l'ISO 14971. Une attention particulière doit être accordée aux
additifs des matériaux, aux impuretés involontaires des matériaux de base et aux résidus de procédé de
fabrication, notamment aux éléments traces et aux agents désinfectants et nettoyants.
En raison du nombre de systèmes d'essai biologique différents décrits dans la série de normes
ISO 10993, il faut consulter les parties particulières s'y rapportant pour s'assurer de leur pertinence
pour un système d'essai donné.
Les témoins expérimentaux doivent être utilisés lors des évaluations biologiques pour valider un mode
opératoire d'essai et/ou pour comparer les résultats entre matériaux. Selon les spécifications d'un essai
donné, des témoins négatifs, des blancs et/ou des témoins positifs doivent être utilisés.
NOTE Un même type de témoin peut être applicable à différents essais et permettre une référence croisée
à d'autres matériaux et méthodes d'essai établis. Des lignes directrices supplémentaires relatives au choix des
témoins expérimentaux sont données dans l'Annexe A. L'utilisation de témoins positifs pour les essais in vivo peut
être affectée par la réglementation concernant la protection des animaux.
5 Matériaux de référence (MR)
5.1 Généralités
Les MR sont établis par des laboratoires individuels. Le laboratoire individuel détermine l'étendue des
caractérisations chimique, physique et biologique. Des articles disponibles dans le commerce peuvent
être utilisés comme MR.
NOTE Voir également l'ISO Guide 35.
Le choix des MRC se fait en fonction de leur extrême pureté, de leurs caractéristiques critiques, de leur
aptitude à l'emploi prévu et de leur disponibilité générale. Les caractéristiques critiques chimiques,
physiques et biologiques doivent être déterminées à l'aide d'essais interlaboratoires réalisés dans au
moins trois laboratoires, puis mises à la disposition du conducteur des essais par le distributeur.
Il est souhaitable que les fournisseurs s'engagent à mettre les MR ou les MRC à la disposition des
utilisateurs pendant au moins cinq ans. Il peut être également souhaitable que la source du MR ou du
MRC publie une «formulation ouverte» du matériau, c'est-à-dire qu'elle publie la source des matériaux
et les détails du processus nécessaire pour assurer l'uniformité des lots de MR.
5.2 Certification des MR pour les essais de sécurité biologique
La qualification d'un MR est un mode opératoire qui permet d'établir la valeur qualitative ou
numérique de la réponse biologique du matériau soumis à des conditions d'essai spécifiées, assurant
ainsi la reproductibilité de la réponse intralaboratoire et/ou interlaboratoires. La gamme de réponses
biologiques associées au matériau doit être établie à l'aide d'essais en laboratoire.
NOTE Voir également l'ISO 17034.
Les fournisseurs de MR doivent certifier les matériaux. Le fournisseur détermine l'étendue des
caractérisations physique et chimique effectuées. Les laboratoires individuels qui utilisent les MR
4 © ISO 2021 – Tous droits réservés
doivent identifier la caractérisation biologique nécessaire pour qualifier un MR pour un essai ou un
mode opératoire spécifique. Il est admis d'utiliser des articles disponibles dans le commerce comme MR
à condition qu'ils soient certifiés et qualifiés.
La certification d'un MR est un mode opératoire qui permet d'établir la valeur qualitative ou numérique
de la réponse biologique du matériau soumis à des conditions d'essai spécifiées. Ce processus sert à
valider l'évaluation du matériau pour cette réponse particulière et aboutit à la délivrance d'un certificat.
La réponse biologique du matériau doit être établie à l'aide d'essais interlaboratoires.
6 Utilisation des MR comme témoins expérimentaux
Lors d'essais biologiques, les MR ou les MRC doivent être utilisés comme matériaux témoins afin de
démontrer l'aptitude d'un mode opératoire à fournir une réponse reproductible, c'est-à-dire positive
et/ou négative. Tout matériau utilisé à cette fin doit être caractérisé à l'aide de chaque mode opératoire
d'essai biologique pour lequel le matériau est souhaité. Un matériau caractérisé, puis certifié, pour une
réponse ou une méthode d'essai de référence, par exemple pour la réaction d'hypersensibilité retardée,
ne doit pas être utilisé comme MR pour une autre réponse ou méthode, par exemple pour la cytotoxicité,
sans une validation supplémentaire.
NOTE L'utilisation d'un MR rendra plus aisée la comparaison entre les réponses obtenues dans différents
laboratoires et permettra d'évaluer la reproductibilité de la performance de l'essai au niveau de chaque
laboratoire. Pour comparer la réponse biologique, il est souhaitable d'utiliser des MR présentant une gamme de
réponses par exemple minimales, intermédiaires ou élevées.
Les MR utilisés comme témoins expérimentaux doivent être conformes aux systèmes d'assurance
qualité du fabricant et du laboratoire d'essai. Ils doivent être identifiés quant à leur source, leur
fabricant, leur qualité et leur type. Les MR sont préparés comme décrit à l'Article 8.
Lorsque les MR sont utilisés comme témoins expérimentaux, ils doivent appartenir à la même classe
de matériau que l'échantillon, c'est-à-dire polymères, céramiques, métaux, colloïdes, etc. Toutefois,
des produits chimiques purs peuvent être utilisés comme témoins expérimentaux lors de protocoles
mécanistiques, comme les essais de génotoxicité et de réaction d'hypersensibilité à immunité retardée.
7 Choix des échantillons
L'essai doit être réalisé sur le produit fini, sur des échantillons représentatifs du produit fini, sur des
matériaux préparés comme le produit fini (voir ISO 10993-1) ou sur des extraits appropriés de l'un de
ces éléments. Le choix de l'échantillon doit être justifié.
NOTE Dans le cas de matériaux qui ont une prise in situ, différents échantillons représentatifs du matériau
après la prise par rapport au matériau avant la prise pourraient être nécessaires.
Pour les matériaux absorbables qui pourraient présenter des produits de dégradation et des résidus
toxiques, il convient d'envisager des essais sur des produits intermédiaires.
Le même mode opératoire pour le choix d'échantillons s'applique lorsqu'un extrait est requis.
8 Préparation des échantillons et des MR
Les échantillons et les MR doivent être manipulés avec précaution de manière à éviter toute
contamination. Tout résidu provenant des procédés de fabrication, d'additifs volontaires ou
involontaires ou de contaminants, doit être considéré comme faisant partie intégrante du dispositif
médical, de la partie de dispositif médical ou du composant de dispositif médical, ou de l'échantillon
représentatif concernés.
NOTE Pour des recommandations supplémentaires concernant la préparation, voir l'Annexe B.
— Les échantillons prélevés sur des dispositifs médicaux stérilisés et les MR doivent être manipulés de manière
aseptique, lorsque le mode opératoire d'essai le permet.
— Les échantillons propres, stériles et désinfectés doivent être traités selon la méthode recommandée par le
fabricant et manipulés de manière aseptique, lorsque le mode opératoire d'essai le permet.
— L'influence du procédé de nettoyage et de l'agent nettoyant doit être prise en compte lors du choix et de la
manipulation de l'échantillon.
Les échantillons prélevés sur des dispositifs médicaux dont il n'est pas exigé qu'ils soient stériles lors de
l'utilisation doivent être utilisés tels qu'ils ont été fournis et manipulés dans des conditions aseptiques
tout au long de leur préparation. Lorsque des échantillons stériles sont exigés pour le mode opératoire
d'essai, par exemple pour des essais de cytotoxicité, l'influence du procédé de stérilisation ou de
restérilisation sur l'échantillon et le MR doit être prise en compte.
Lorsque les échantillons et les MR ont besoin d'être coupés en plusieurs morceaux, comme décrit
en 10.3.3, l'influence des surfaces qui n'étaient auparavant pas exposées, par exemple les lumières ou
les surfaces coupées, doit être prise en compte. Les outils utilisés pour couper les dispositifs médicaux
en parties représentatives pour les essais doivent être nettoyés après chaque utilisation de manière à
éviter toute contamination. En outre, des précautions doivent être prises pour que l'outil lui-même ne
contamine pas le dispositif.
9 Choix des parties représentatives d'un dispositif médical
9.1 Si un dispositif médical ne peut pas être soumis à essai en tant que dispositif complet, chaque
matériau individuel présent dans le produit fini à évaluer doit être représenté de manière proportionnelle
dans l'échantillon.
— L'échantillon de dispositif médical ayant des revêtements de surface doit comprendre à la fois le
matériau du revêtement et le substrat même si le substrat n'entre pas en contact avec les tissus.
— L'échantillon doit comprendre une partie représentative du joint et/ou du système assurant
l'étanchéité dans les cas où des adhésifs, des scellements par radiofréquence ou des scellements par
solvants sont utilisés lors de la fabrication d'une partie du dispositif médical qui est en contact avec
les patients.
9.2 Les matériaux composites doivent être soumis à essai en tant que matériaux finis.
9.3 Lorsqu'un dispositif médical est composé de plusieurs matériaux, la possibilité de synergie ou
d'interactions entre ces matériaux doit être prise en compte lors du choix de l'échantillon.
9.4 L'échantillon doit être choisi de façon à rendre maximal le contact des composants du dispositif
médical avec le système d'essai, dès lors que ces composants sont connus pour leur aptitude potentielle
à donner une réponse biologique.
9.5 Il convient, si possible, d'exclure physiquement des extraits de l'échantillon les parties du
dispositif médical sans contact avec le patient ou d'exclure la surface concernée lors du calcul du rapport
d'extraction. Lorsque cela n'est pas possible, le rapport d'extraction doit être justifié. S'assurer que toutes
les parties en contact sont couvertes par le volume du solvant d'extraction choisi.
Il convient de prendre en considération le contact des surfaces utilisateurs et cliniques avec des
matières autres que celles utilisées dans les produits de consommation courante ayant un type de
contact similaire [Voir ISO 10993-1:2018, 5.2.2, a)].
9.6 Il peut être nécessaire d'extraire et d'évaluer séparément les composants de dispositifs médicaux
ayant un type ou une durée de contact différents avec les tissus.
6 © ISO 2021 – Tous droits réservés
10 Préparation d'extraits d'échantillons
10.1 Généralités
Lorsque des extraits du dispositif médical sont requis pour un mode opératoire d'essai, les solvants
d'extraction et les conditions d'extraction doivent être adaptés à la nature et à l'utilisation du produit
fini ainsi qu'à l'objectif de l'essai, par exemple l'identification des phénomènes dangereux, l'estimation
des risques ou l'évaluation des risques. Lors du choix des conditions d'extraction, il faut tenir compte
des propriétés physico-chimiques des matériaux du dispositif médical, des substances relargables ou
des résidus (voir l'ISO 10993-18 et l'ISO/TS 10993-19). Pour plus d'informations sur la préparation
d'échantillons afin de mener des essais sur des nanomatériaux ou des matériaux nanostructurés, voir
l'ISO/TR 10993-22.
NOTE Pour des recommandations supplémentaires concernant l'extraction des échantillons, voir l'Annexe C.
10.2 Récipients utilisés pour l'extraction
L'extraction doit être effectuée dans des récipients propres, chimiquement inertes, fermés et dotés d'un
espace mort minimal.
Pour s'assurer que les récipients d'extraction ne dénaturent pas les extraits d'échantillons, il faut
utiliser soit des tubes en verre borosilicaté munis d'un bouchon possédant un joint inerte, par exemple
du polytétrafluoroéthylène, soit d'autres récipients d'extraction à base de matériau inerte requis pour
des matériaux et/ou des protocoles d'extraction spécifiques.
10.3 Conditions et méthodes d'extraction
10.3.1 Les conditions d'extraction sont fondées sur des pratiques courantes et justifiées au motif de
fournir une approche normalisée qui représente, à plusieurs égards, une exagération appropriée de
l'utilisation du produit. L'extraction doit être réalisée dans l'une des conditions suivantes (voir aussi C.5):
a) (37 ± 1) °C pendant (24 ± 2) h;
b) (37 ± 1) °C pendant (72 ± 2) h;
c) (50 ± 2) °C pendant (72 ± 2) h;
d) (70 ± 2) °C pendant (24 ± 2) h;
e) (121 ± 2) °C pendant (1 ± 0,1) h.
L'extraction à (37 ± 1) °C pendant (24 ± 2) h est acceptable pour les essais de cytotoxicité des dispositifs
médicaux à contact limité. Pour les dispositifs médicaux qui sont en contact limité avec une peau ou une
muqueuse intacte et qui ne sont pas implantés, on peut accepter des durées d'extraction inférieures
à 24 h, mais pas inférieures à 4 h pour les essais de cytotoxicité (voir ISO 10993-5). Pour les dispositifs
médicaux qui sont en contact prolongé (entre 24 h et 30 j) ou de long terme (plus de 30 j), des durées
d'extraction de 72 h sont recommandées pour les essais de cytotoxicité, car une extraction de 24 h
peut ne pas suffire pour obtenir un extrait représentatif des produits chimiques libérés au-delà de 24 h
d'utilisation du dispositif. Dans de tels cas, tous les témoins, y compris les témoins négatifs, positifs et
réactifs (c'est-à-dire le milieu de culture cellulaire seul), doivent être incubés pendant 72 h. Cependant,
si des données disponibles pour les dispositifs en contact prolongé ou de long terme avec les tissus
démontrent qu'une extraction de 24 h suffit pour libérer les extractibles/relargables du dispositif, et
que le fait d'étendre la durée d'extraction à 72 h ne se traduit pas par la libération de produits chimiques
supplémentaires de la part du dispositif, l'extraction de 24 h est suffisante. Lors d'une extraction dans
un milieu de culture tissulaire avec sérum, les températures d'extraction supérieures à (37 ± 1) °C
peuvent avoir un impact chimique négatif et/ou altérer la stabilité du sérum et d'autres constituants du
milieu de culture.
Les conditions d'extraction décrites ci-dessus, qui ont été utilisées pour permettre de mesurer le
potentiel de risque à des fins d'estimation des risques que représente le dispositif médical ou le
matériau, se fondent sur des antécédents historiques. D'autres conditions simulant les relargables
se formant pendant l'utilisation clinique ou permettant un mesurage adéquat du potentiel de risque
peuvent être utilisées, mais elles doivent alors être décrites et justifiées.
L'extraction est un processus complexe influencé par de nombreux facteurs tels que le temps, la
température, le rapport aire/volume, le solvant d'extraction et la phase d'équilibre du matériau.
Dans le cas de produits spécifiques, d'autres facteurs peuvent également avoir une influence. En cas
d'extraction exagérée, il convient de tenir scrupuleusement compte de l'effet de températures plus
élevées ou d'autres conditions sur la cinétique de l'extraction, ainsi que de la nature du ou des solvants
d'extraction.
La phase d'équilibre d'un matériau au cours de l'extraction régit la proportion des phases amorphe et
cristalline du matériau. Pour la phase amorphe, la température de transition vitreuse, T , affecte la
g
mobilité de la chaîne de polymère et le taux de diffusion dans la phase. Aux températures supérieures
à T , le taux de diffusion est habituellement largement supérieur à celui constaté à des températures
g
inférieures. Le taux de diffusion est plus faible dans la phase cristalline. Il convient que les conditions
d'extraction n'altèrent pas la phase d'équilibre du matériau. L'altération de phase peut affecter la
quantité et le type des extractibles.
Par exemple, lorsque des températures élevées sont utilisées, il existe deux possibilités:
— l'énergie apportée par l'augmentation de la température peut provoquer une prise et/ou une
polymérisation accrue(s) du polymère et, par conséquent, une baisse de la quantité de monomères
libres pouvant migrer du polymère;
— l'augmentation de la température peut provoquer la formation de produits de dégradation que l'on
ne trouve normalement pas dans les dispositifs médicaux finis dans les conditions d'utilisation.
10.3.2 Pour les matériaux conçus pour se dissoudre ou être absorbés en conditions d'utilisation, le
choix des conditions d'extraction décrites au 10.3 peut nécessiter de prendre en compte les propriétés
thermiques (par exemple la température de transition vitreuse des polymères) des matériaux de
construction des dispositifs ainsi que les conditions d'utilisation cliniques pertinentes. Pour ces matériaux,
les extraits préparés selon le 10.3 peuvent présenter des modifications en matière d'osmolarité et/ou de
pH, qui peuvent ne pas être adéquates pour le système d'essai à doser. Il convient de justifier tout réglage
appliqué aux extraits avant les essais de biocompatibilité.
NOTE Pour plus d'informations sur la préparation d'échantillons afin de mener des essais sur des dispositifs
médicaux absorbables, voir l'ISO 10993-3, l'ISO 10993-6, l'ISO 10993-13, l'ISO 10993-14, l'ISO 10993-15,
l'ISO 10993-18 et l'ISO/TS 37137-1.
Réaliser l'extraction en utilisant le solvant d'extraction et les conditions de temps/température
appropriés pour simuler une exposition exagérée dans la mesure du possible. Il se peut que la
dissolution complète avec les solvants d'extraction dans les conditions d'extraction recommandées
par le présent document soit appropriée, si justifiée; cependant, il convient de prendre des précautions
dans la mesure où la dissolution complète du dispositif peut poser des problèmes aux essais biologiques
ultérieurs (par exemple: difficulté de dosage pour les animaux en cas d'extrait pur soumis à essai si la
viscosité est augmentée, difficulté à interpréter les données relatives aux échecs d'essais in vitro de type
cellulaire en cas d'osmolalité augmentée ou de modification du pH). Pour la caractérisation chimique et
l'évaluation des risques liés aux éventuels produits de dégradation intermédiaires qui ne peuvent être
évalués autrement dans ces conditions d'essai, voir l'ISO 10993-17 et l'ISO 10993-18.
10.3.3 L'aire normale peut être utilisée pour déterminer le volume requis du solvant d'extraction. L'aire
normale comprend la combinaison de toutes les surfaces de contact du tissu de l'échantillon et ignore la
contribution des irrégularités de surface non déterminées. Lorsque l'aire ne peut pas être déterminée en
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raison de la configuration de l'échantillon, utiliser un rapport poids/volume du liquide d'extraction. Voir
Tableau 1.
D'autres rapports d'extraction aire/volume, par exemple liés à l'évaluation de matériaux poreux,
peuvent être utilisés à condition qu'ils reproduisent les conditions constatées pendant l'utilisation
clinique ou qu'ils permettent de mesurer le potentiel de risque. (L'ISO/TS 10993-19 décrit les essais de
caractérisation morphologique des matériaux poreux.)
Avant l'extraction, les matériaux peuvent être coupés en petits morceaux pour améliorer la submersion
dans le milieu d'extraction, à moins que cela ne soit pas approprié (voir 10.3.4). Par exemple, pour les
polymères, des morceaux d'environ 10 mm × 50 mm ou 5 mm × 25 mm sont appropriés.
Tableau 1 — Aires normales et volumes de liquide d'extraction
Rapport d’extraction
a
Épaisseur
(aire ou poids/volume)
Exemples de formes de matériaux
mm
±10 %
˂0,5 6 cm /ml film, feuille, paroi de tube
0,5 à 1,0 3 cm /ml paroi de tube, plaque, petits articles moulés
>1,0 3 cm /ml articles moulés plus grands
poudre, pastilles, mousse,
dispositifs solides de forme irrégulière 0,2 g/ml articles moulés non absorbants,
matériaux poreux haute densité
dispositifs poreux de forme irrégulière
0,1 g/ml membranes, textiles
(matériaux de basse densité)
a
Si le dispositif médical comporte plusieurs composants de différentes épaisseurs en contact avec les tissus, il convient
que le rapport d'extraction soit justifié. Pour ce faire, il est possible de fonder le rapport sur la couche de matériau la plus
fine du composant concerné.
NOTE En l'absence de méthodes normalisées pour les essais portant sur les matériaux polymères absorbant les solvants
(par exemple absorbants et hydrocolloïdes), le protocole suivant est suggéré:
— déterminer le volume de solvant d'extraction absorbé par 0,1 g ou 1,0 cm de matériau;
— ensuite, au cours de l'extraction du matériau, ajouter ce volume supplémentaire par 0,1 g ou 1,0 cm dans le mélange
d'extraction.
10.3.4 Dans la mesure du possible, soumettre à essai les élastomères, les matériaux revêtus, les
matériaux composites, et les stratifiés, alors qu'ils sont intacts, à cause des différences potentielles de
caractéristiques d'extraction entre les surfaces coupées et les surfaces intactes. Pour des matériaux tels
que les élastomères et le latex, il peut être approprié d'utiliser un rapport d'extraction de 1,25 cm /ml, si
justifié.
10.3.5 Effectuer l'extraction en utilisant à la fois des solvants d'extraction polaires et non polaires.
Dans certaines circonstances propres à un dispositif, il peut être opportun de n'utiliser qu'un seul milieu
d'extraction, polaire ou non polaire. Lorsque l'extraction s'effectue dans un seul solvant, une justification
doit être fournie. Des exemples de solvants d'extraction sont donnés ci-après:
EXEMPLE 1 L'eau, les solutions salines physiologiques, les milieux de culture sans sérum sont des exemples de
solvants d'extraction polaires.
EXEMPLE 2 Les huiles végétales fraîchement raffinées (par exemple huile de graine de coton ou de sésame)
présentant une qualité définie dans diverses pharmacopées sont des exemples de solvants d'extraction non
polaires.
NOTE 1 D'autres solvants d'extraction, tels que l'éthanol/eau, l'éthanol/solutions salines physiologiques, le
polyéthylène-glycol 400 (dilué à une pression osmotique physiologique), le diméthylsulfoxyde et les milieux de
culture avec sérum peuvent être envisagés, si cela est justifié.
NOTE 2 D'autres solvants d'extraction adaptés à la nature et à l'utilisation du dispositif médical ou aux
méthodes d'identification des dangers peuvent également être utilisés si leurs effets sur le matériau et le système
biologique sont connus (voir Annexe D).
NOTE 3 Une seringue préremplie de solution saline physiologique est un exemple de dispositif ne nécessitant
qu'un seul extrait (polaire).
L'utilisation d'un milieu de culture avec sérum est préférable pour l'extraction dans le cadre des essais
de cytotoxicité, à cause de son aptitude à supporter la croissance cellulaire et à extraire des substances
polaires et non polaires.
10.3.6 Il convient que les extractions soient réalisées sous agitation mécanique continue, ou circulation.
Lorsqu'une extraction dans des conditions statiques ou sous agitation intermittente est considérée
comme appropriée, la méthode doit être justifiée, spécifiée et documentée dans un rapport. Il convient
de veiller à ne pas endommager l'échantillon ni le conteneur.
10.3.7 Il convient, si possible, que les extraits liquides soient utilisés immédiatement après leur
préparation afin d'empêcher leur adsorption dans le récipient d'extraction ou d'autres changements de
leur composition. Lorsqu'un extrait est conservé plus de 24 h (par exemple, réfrigéré à une température
comprise entre 2 °C et 8 °C), il faut vérifier sa stabilité et son homogénéité dans les conditions de stockage.
10.3.8 Le pH de l'extrait ne doit pas être ajusté à moins qu'une justification ne soit fournie.
10.3.9 Normalement, l'extrait ne doit pas être soumis à une filtration, à une centrifugation ou à toute
autre méthode destinée à éliminer les particules en suspension. Toutefois, si un tel traitement s'avère
nécessaire, sa justification doit être consignée.
10.3.10 Pour les matériaux ou les dispositifs médicaux qui ne sont pas conçus pour se dissoudre
ou être absorbés dans les conditions d'utilisation, aucun solvant utilisé lors de l'extraction d'un matériau
ou d'un dispositif médical à base de polymères ne doit provoquer la solubilisation des constituants
du polymère. Aucun assouplissement ni déformation du matériau polymère ne doit se produire en
présence d'un solvant volatil. Il convient que les solvants choisis ne compromettent pas (par exemple
par un gonflement important, la formation et la dégradation de particules) le matériau ou les dispositifs
médicaux. Le solvant doit être éliminé (avant son utilisation dans un essai biologique) afin d'éviter que
des traces résiduelles n'affectent défavorablement l'essai biologique (par exemple dénaturation des
protéines ou irritation cutanée). Pour les matériaux ou les dispositifs médicaux conçus pour se dissoudre
ou être absorbés dans les conditions d'utilisation, voir 10.3.2, 10.3.11 et C.7.
10.3.11 Pour les matériaux en solution et solubles, les méthodes d'extraction classiques utilisées
pour les matériaux insolubles peuvent ne pas convenir. Il convient de tenir compte des recommandations
suivantes en plus des informations fournies dans le Tableau 1.
a) Il convient de tenir compte de facteurs tels que la compatibilité du système d'essai, la voie
d'administration et l'ampleur de la dissolution ou de la dégradation lors de la préparation finale
en vue des essais. Utiliser un solvant et des conditions appropriés pour simuler une exposition
exagérée dans la mesure du possible. Un essai préliminaire peut aider à déterminer les conditions
appropriées.
b) Si le matériau se dissout complètement dans un solvant ou un diluant qui est compatible avec
le matériau et le système d'essai, la solution obtenue peut être évaluée comme étant pure, à
condition que ses p
...
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