ISO 10993-11:2017
(Main)Biological evaluation of medical devices — Part 11: Tests for systemic toxicity
Biological evaluation of medical devices — Part 11: Tests for systemic toxicity
ISO 10993-11:2017 specifies requirements and gives guidance on procedures to be followed in the evaluation of the potential for medical device materials to cause adverse systemic reactions.
Évaluation biologique des dispositifs médicaux — Partie 11: Essais de toxicité systémique
ISO 10993-11:2017 spécifie des exigences et fournit des préconisations quant aux modes opératoires à suivre pour évaluer les éventuelles réactions systémiques défavorables causées par les matériaux de dispositifs médicaux.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10993-11
Third edition
2017-09
Biological evaluation of medical
devices —
Part 11:
Tests for systemic toxicity
Évaluation biologique des dispositifs médicaux —
Partie 11: Essais de toxicité systémique
Reference number
©
ISO 2017
© ISO 2017, Published in Switzerland
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ii © ISO 2017 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 General considerations . 3
4.1 General . 3
4.2 Selection of animal species . 3
4.3 Animal status . 3
4.4 Animal care and husbandry . 3
4.5 Size and number of groups . 4
4.5.1 Size of groups . 4
4.5.2 Number of groups . 4
4.5.3 Treatment controls . 4
4.6 Route of exposure . 5
4.7 Sample preparation . 5
4.8 Dosing . 5
4.8.1 Test sample administration . 5
4.8.2 Dosage volumes . 5
4.8.3 Dosage frequency . 6
4.9 Body weight and food/water consumption . 6
4.10 Clinical observations . 6
4.11 Clinical pathology . 6
4.12 Anatomic pathology . 7
4.13 Study designs . 7
4.14 Quality of investigation . 7
5 Acute systemic toxicity . 7
5.1 General . 7
5.2 Study design . 8
5.2.1 Preparations . 8
5.2.2 Experimental animals. 8
5.2.3 Test conditions. 8
5.2.4 Body weights . 9
5.2.5 Clinical observations . 9
5.2.6 Pathology . 9
5.3 Evaluation criteria .10
5.3.1 General.10
5.3.2 Evaluation of results .10
5.4 Final report .10
6 Repeated exposure systemic toxicity (subacute, subchronic and chronic
systemic toxicity) .12
6.1 General .12
6.2 Study design .12
6.2.1 Preparations .12
6.2.2 Experimental animals.12
6.2.3 Test conditions.13
6.2.4 Body weights .13
6.2.5 Clinical observations .13
6.2.6 Pathology .13
6.3 Evaluation criteria .14
6.3.1 General.14
6.3.2 Evaluation of results .14
6.4 Final report .15
Annex A (informative) Routes of administration .16
Annex B (informative) Dosage volumes .18
Annex C (informative) Common clinical signs and observations .19
Annex D (informative) Suggested haematology, clinical chemistry and urinalysis measurements 20
Annex E (informative) Suggested organ list for histopathological evaluation .22
Annex F (informative) Organ list for limited histopathology for medical devices subjected
to systemic toxicity testing .24
Annex G (informative) Information on material-mediated pyrogens .25
Annex H (informative) Subchronic rat — Dual routes of parenteral administration .26
Bibliography .28
iv © ISO 2017 – All rights reserved
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 on 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 the following
URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 194 Biological and clinical evaluation of
medical devices.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 10993-11:2006), which has been
technically revised with the following changes:
a) reduction in group size for chronic toxicity testing in Table 1;
b) a new Annex F was added;
c) the original Annex F was moved to Annex G;
d) a new Annex H was added;
e) the Bibliography was updated.
A list of all parts in the ISO 10993 series can be found on the ISO website.
Introduction
Systemic toxicity is a potential adverse effect of the use of medical devices. Generalized effects, as well
as organ and organ system effects can result from absorption, distribution and metabolism of leachates
from the device or its materials to parts of the body with which they are not in direct contact. This
document addresses the evaluation of generalized systemic toxicity, not specific target organ or organ
system toxicity, even though these effects may result from the systemic absorption and distribution of
toxicants.
Because of the broad range of medical devices, and their materials and intended uses, this document
is not overly prescriptive. While it addresses specific methodological aspects to be considered in the
design of systemic toxicity tests, proper study design has to be uniquely tailored to the nature of the
device’s materials and its intended clinical application.
Other elements of this document are prescriptive in nature, including those aspects that address
compliance with good laboratory practices and elements for inclusion in reporting.
While some systemic toxicity tests (e.g. long term implantation or dermal toxicity studies) can be
designed to study systemic effects as well as local, carcinogenic or reproductive effects, this document
focuses only on those aspects of such studies, which are intended to address systemic effects. Studies
which are intended to address other toxicological end points are addressed in ISO 10993-3, ISO 10993-6,
ISO 10993-10 and ISO/TS 10993-20.
Prior to conducting a systemic toxicity study, all reasonably available data and scientifically sound
methods in the planning and refinement of the systemic toxicity study design should be reviewed.
This includes the suitability of use of input data such as existing toxicological data, data from chemical
characterization studies and/or other biological tests (including in vitro tests and less invasive in vivo
tests) for the refinement of study design, dose selection, and/or selection of pathological end points to
cover in the evaluation of a study. For the repeated exposure systemic toxicity study in particular, the
use of scientifically sound study design, the use of pilot studies and statistical study design and the
use of unbiased, quantitative end points/methods in the pathological (including histopathological) and
clinical chemistry methods are important so as to obtain data which have sufficient scientific validity.
Finally, toxicology is an imperfect science. The outcome of any single test should not be the sole basis
for making a determination of whether a device is safe for its intended use.
vi © ISO 2017 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 10993-11:2017(E)
Biological evaluation of medical devices —
Part 11:
Tests for systemic toxicity
1 Scope
This document specifies requirements and gives guidance on procedures to be followed in the
evaluation of the potential for medical device materials to cause adverse systemic reactions.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 10993-1, Biological evaluation of medical devices — Part 1: Evaluation and testing within a risk
management process
ISO 10993-2, Biological evaluation of medical devices — Part 2: Animal welfare requirements
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 10993-1 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: available at http://www.iso.org/obp
3.1
dose
dosage
amount of test sample administered (e.g. mass, volume) expressed per unit of body weight or surface area
3.2
dose-effect
relationship between the dosage and the magnitude of a defined biological effect either in an individual
or in a population sample
3.3
dose-response
relationship of dosage to the spectrum of effects related to the exposure
Note 1 to entry: There are two types of dose-response relationships. The first type is the response of an
individual to a range of doses. The second type is the distribution of responses of a population of individuals to
a range of doses.
3.4
leachable substance
chemical removed from a device or material by the action of water or other liquids related to the use of
the device
Note 1 to entry: Examples of leachable substances are additives, sterilant residues, process residues, degradation
products, solvents, plasticizers, lubricants, catalysts, stabilizers, anti-oxidants, colouring agents, fillers and
monomers.
3.5
limit test
use of a single group treated at a suitable dosage of test sample in order to delineate the presence or
absence of a toxic hazard
3.6
systemic toxicity
toxicity that is not limited to adverse effects at the site of contact between the body and the device
Note 1 to entry: Systemic toxicity requires absorption and distribution of a toxicant from its entry point to a
distant site at which deleterious effects are produced.
3.7
acute systemic toxicity
adverse effects occurring at any time within 72 h after single, multiple or continuous exposures of a
test sample for 24 h
3.8
subacute systemic toxicity
adverse effects occurring after multiple or continuous exposure between 24 h and 28 d
Note 1 to entry: Since this term is semantically incorrect, the adverse effects occurring within the specified time
period may also be described as a short-term repeated exposure systemic toxicity study. The selection of time
intervals between 14 d and 28 d is consistent with most international regulatory guidelines and considered
a reasonable approach. Subacute intravenous studies are generally defined as treatment durations of >24 h
but <14 d.
3.9
subchronic systemic toxicity
adverse effects occurring after the repeated or continuous administration of a test sample for a part of
the lifespan
Note 1 to entry: Subchronic toxicity studies are usually 90 d in rodents but not exceeding 10 % of the lifespan
of other species. Subchronic intravenous studies are generally defined as treatment durations of 14 d to 28 d for
rodents and non-rodents, respectively.
3.10
chronic systemic toxicity
adverse effects occurring after the repeated or continuous administration of a test sample for a major
part of the life span
Note 1 to entry: Chronic toxicity studies usually have a duration of 6 months to 12 months.
3.11
test sample
material, device, device portion, component, extract or portion thereof that is subjected to biological or
chemical testing or evaluation
2 © ISO 2017 – All rights reserved
4 General considerations
4.1 General
Before a decision to perform a systemic toxicity test is made, ISO 10993-1 shall be taken into account.
The decision to perform a test shall be justified on the basis of an assessment of the risk of systemic
toxicity. Selection of the appropriate test(s) for a device shall be in accordance with ISO 10993-1, giving
due consideration to mode and duration of contact.
Testing shall be performed on the final product and/or representative component samples of the final
product and/or materials. Test samples shall reflect the conditions under which the device is normally
manufactured and processed. If deviations are necessary, they shall be recorded in the test report,
together with their justification. For hazard identification purposes, it may be necessary to exaggerate
exposure to the test samples.
Physical and chemical properties of the test sample including, for example, pH, stability, viscosity,
osmolality, buffering capacity, solubility and sterility, are some factors to consider when designing
the study.
When animal tests are considered, all reasonably and practically available replacement, reduction and
refinement alternatives should be identified and implemented to satisfy the provisions of ISO 10993-2.
For in vivo acute toxicity testing, in vitro cytotoxicity data are useful in estimating starting doses.
4.2 Selection of animal species
There is no absolute criterion for selecting a particular animal species for systemic toxicity testing of
medical devices. However, the species used shall be scientifically justified and in line with the provisions
of ISO 10993-2. For acute oral, intravenous, dermal and inhalation studies of medical devices the
rodent (mouse or rat) is preferred with the option of the rabbit (lagomorph) in the case of dermal and
implantation studies. Other non-rodent species may also need to be considered for testing, recognizing
that a number of factors might dictate the number or choice of species for study.
It is preferred that a single animal species and strain are used when a series of systemic toxicity studies
of different durations are performed, e.g. acute, subacute, subchronic and/or chronic systemic toxicity.
This controls the variability between species and strains and facilitates an evaluation related solely
to study duration. Should multiple species or strains be used, justification for their selection shall be
documented.
4.3 Animal status
Generally, healthy purpose-bred young adult animals of known origin and with defined microbiological
health status should be used. At the commencement of the study, the weight variation of animals used
within a sex should not exceed ±20 % of the mean weight. When females are used, they should be
nulliparous and non-pregnant. Animal selection shall be justified.
4.4 Animal care and husbandry
Care and handling of animals shall conform to accepted animal husbandry guidelines. Animals shall
be acclimatized to the laboratory conditions prior to treatment and the period of time documented.
Control of environmental conditions and proper animal care techniques are necessary for meaningful
results. Dietary constituents and bedding materials that are known to produce or influence toxicity
should be properly characterized and their potential to influence test results taken into account.
4.5 Size and number of groups
4.5.1 Size of groups
The precision of the systemic toxicity test is dependent to a large extent on the number of animals
used per dose level. The degree of precision needed and, in turn, the number of animals per dose group
needed depends on the purpose of the study.
Group sizes should logically increase with the duration of treatment, such that at the end of the study
enough animals in every group are available for thorough biological evaluation. However, the minimum
number of animals should be used consistent with obtaining meaningful results (see ISO 10993-2).
Recommended minimum group sizes, all routes considered, are given in Table 1.
Table 1 — Recommended minimum group sizes
Study type Rodent Non-rodent
a
Acute 5 3
a a
Subacute 10 (5 per sex) 6 (3 per sex)
a a
Subchronic 20 (10 per sex) 8 (4 per sex)
b, c c
Chronic 30 (15 per sex)
a
Testing in a single sex is acceptable. When a device is
intended for use in only one sex, testing should be done in
that sex.
b
The recommendation for rodents refers to one dose-level
group testing. Where additional exaggerated dose groups are
included the recommended group size may be reduced to 10
per sex.
c
Expert statistical consultation for chronic study non-
rodent group size is recommended. The number of animals
tested should be based on the minimum required to provide
meaningful data. Enough animals shall remain at the
termination of the study to ensure proper statistical evaluation
of the results.
4.5.2 Number of groups
One dose group treated at a suitable dosage of test sample in a single species could delineate the
presence or absence of a toxic hazard (i.e. limit test). However, other multi-dose or dose response
studies require multiple groups to delineate the toxic response.
The number of treatment groups may be increased when attempting to characterize a dose response
using exaggerated doses. The following examples for exaggerating the dose should be considered:
— multiples of the clinical surface area of exposure;
— multiples of the duration of exposure;
— multiples of the extractable fraction or the individual chemicals;
— multiple administrations within a 24-h period.
Other methods to exaggerate the dose may be acceptable. The method used shall be justified.
4.5.3 Treatment controls
Depending on the objective of the study, the nature of the test article and the route of exposure, negative,
vehicle and/or sham-treated controls should be incorporated into all systemic toxicity studies. These
controls shall mimic the test sample preparation and treatment procedure.
4 © ISO 2017 – All rights reserved
4.6 Route of exposure
Medical devices or their leachable substances may gain access to the body by multiple routes of
exposure. The test route of exposure shall be the most clinically relevant to the use of the device, where
possible. If an alternative route of exposure is necessary, it shall be justified. Examples of routes of
administration can be found in Annex A.
4.7 Sample preparation
Guidance on sample preparation and stability is given in ISO 10993-12.
4.8 Dosing
4.8.1 Test sample administration
Procedures should be designed to avoid physiological changes or animal welfare problems not directly
related to the toxicity of the test material. If a single daily dose of a sufficient volume or concentration is
not possible, the dose may be given in smaller fractions over a period not exceeding 24 h.
Test samples shall be delivered at a physiologically acceptable temperature. In general, room or body
temperature is a common practice. Deviations shall be justified.
Vehicles administered by a parenteral route should be physiologically compatible. When necessary,
sample filtration to remove particulates should be used and documented. When medical devices and/or
test samples in the form of nanomaterials are to be evaluated sample filtrations shall not be performed.
(see ISO/TR 10993-22).
Restraint of animals in repeated exposure systemic toxicity studies should generally be limited to
between 4 h and 6 h per day. The nature and the duration of restraint should be the minimum required
to meet the scientific objectives and should not of themselves compromise the welfare of the test
animals. Deviations shall be justified.
When restraint is required animals should be acclimatized to the restraint device prior to test sample
administration.
4.8.2 Dosage volumes
Guidance on dosage volume is summarized in Annex B. When multiple dosage groups are used,
variability in the test volume may be minimized by adjusting the concentration to ensure a constant
volume at all doses. Use of dosage volumes greater than those given in Annex B shall be justified.
Large dose volumes administered by the oral route should be avoided because they have been shown
to overload the stomach capacity and pass immediately into the small bowel. Large volumes may also
reflux into the oesophagus.
Intramuscular administration is also volume-limited, depending on size of the animal and the muscular
site. Species-specific intramuscular administration volumes are addressed in Annex B.
Bolus intravenous injection volumes are usually given over a period of approximately 1 min. The rate of
injection is an important factor and it is suggested that, for rodents, the rate shall not exceed 2 ml/min.
Slow or timed injection, or intravenous infusion, may be required for large volume administration.
Regardless of the calculated rate, the rate of fluid administration shall be stopped or decreased if the
animal demonstrates a marked change in clinical condition.
Slow intravenous injection rates may be necessary for test samples limited by solubility or irritancy.
Continuous infusion may be used if clinically indicated. The volume and rate of administration will
depend on the substance being given and take into account standard fluid therapy practice. As a guide,
the volume administered on a single occasion will be <10 % of the circulating blood volume over 2 h.
Minimal effective restraint of test animals is a key factor to be considered for prolonged infusion.
For subcutaneous administration of test article, refer to Annex B. The rate and extent of absorption
depends on the test sample formulation.
4.8.3 Dosage frequency
The dosage frequency should be based on clinical relevancy. Exaggerated procedures shall be clearly
specified and justified.
In acute systemic toxicity studies, the animals should be exposed to the test sample in a single dose or
with multiple fractions of the dose given within a 24 h period.
In repeated exposure studies the animals should be dosed with the test sample daily, seven days each
week for the duration of the test. Other dosage regimens may be acceptable but shall be justified.
4.9 Body weight and food/water consumption
Body weight change and changes in food and water consumption may be attributed to the effects of a
test article. Consequently, individual weights of the animals shall be determined shortly before the test
sample is administered (e.g. usually within 24 h for single or acute dosing, and no more than 7 d for
repeated exposure studies), at regular intervals throughout the study and at study termination. When
dosing by body weight, the most recent body weight should be utilized.
Measurements of food and water consumption, as appropriate, shall be considered for longer-term
repeated exposure studies.
4.10 Clinical observations
Clinical observations should be performed by trained individuals to ensure consistent reporting. The
frequency and duration of observation should be determined by the nature and severity of the toxic
reactions, rate of onset and recovery period. Increased frequency of observation may be necessary in the
early phase of a study, especially acute studies. The time at which signs of toxicity appear and disappear,
their duration and the time of death are important, especially if there is a tendency for adverse clinical
signs or deaths to be delayed. Humane end points, as defined by national or international animal welfare
guidelines, should be used in order to avoid unnecessary suffering. General clinical observations shall
consider the peak period of anticipated effects after dosing.
Observations shall be recorded systematically as they are made. Records shall be maintained for
each animal.
Cage-side observations for viability or overt clinical signs shall be recorded at least once each day using
common laboratory descriptors of clinical effects (see Annex C).
Morbidity and mortality observations shall be recorded at least twice daily for long-term repeated
exposure studies. A more extensive screening for adverse clinical signs may be considered on at least a
weekly basis for longer-term repeated exposure studies.
4.11 Clinical pathology
Haematology and clinical chemistry analyses are performed to investigate toxic effects in tissues,
organs and other systems. When indicated, these analyses shall be performed on blood samples
obtained from repeated exposure study animals at least just prior to, or as a part of, the procedure for
scheduled animal termination. Fasting of animals prior to blood sampling may be necessary in some
cases. When scientifically indicated, urinalysis can be performed during the last week of a long-term
repeated exposure study using timed (e.g. 16 h to 24 h) urine volume collection.
6 © ISO 2017 – All rights reserved
Suggested haematology, clinical chemistry and urinalysis parameters for evaluation are listed in
Annex D.
4.12 Anatomic pathology
When clinically indicated, gross pathological evaluations should be considered for acute systemic
toxicity studies.
All animals in repeated exposure studies shall be subjected to a full, detailed gross necropsy which
includes careful examination of the external surface of the body, all orifices, and the cranial, thoracic,
and abdominal cavities and their contents. Selected organs for weighing should be trimmed of any
adherent tissue, as appropriate, and their wet weight taken as soon as possible to avoid drying.
Annex E suggests the tissues that should be weighed and preserved in an appropriate fixation medium
for histopathological examination.
A summary of minimum observations for each type of study is given in Table 2.
Table 2 — Summary of observations
a
Observation Acute Subacute/subchronic Chronic
Body weight change + + +
Clinical observations + + +
b a, b
Clinical pathology +
b
Gross pathology + +
b
Organ weights + +
b a, b
Histopathology +
+ Data should be provided.
a
Chronic systemic toxicity testing is generally a time extension of subacute/subchronic testing, justified
by the human exposure period. Many of the same parameters are recorded and reported. Group sizes may
be increased to include satellite groups for which some, or all, of these observations may be made.
b
Consideration should be given to these measurements when clinically indicated or if longer exposure
testing is not anticipated. Lists of suggested bodily fluids and organ/tissue analyses are included in
Annex D, Annex E and Annex F.
4.13 Study designs
Study designs are listed in subsequent clauses of this document. Expert consultation for study design is
recommended.
4.14 Quality of investigation
Good laboratory practices deal with the organization, process and conditions under which laboratory
studies are planned, performed, monitored, recorded and reported. These practices are intended to
promote the quality and validity of the test data. They also support the global harmonization effort by
facilitating the memoranda of understanding between trading nations. Systemic toxicity studies shall
be conducted following such principles.
5 Acute systemic toxicity
5.1 General
Acute systemic toxicity provides general information on health hazards likely to arise from an acute
exposure by the intended clinical route. An acute toxicity study might be an initial step in establishing
a dosage regimen in subacute/subchronic and other studies and may provide information on the
mode of toxic action of a substance by the intended clinical exposure route. Subsequent to test sample
administration in acute systemic toxicity testing, observations are made of effects (e.g. adverse clinical
signs, body weight change, gross pathological findings) and deaths. Animals showing severe and
enduring signs of distress and pain need to be euthanized immediately. Corrosive or irritating materials
known to cause marked pain or distress should be reported as such and need not be tested.
The Interagency Coordinating Committee on the Validation of Alternative Methods (ICCVAM) and
the European Centre for the Validation of Alternative Methods (ECVAM) have validated the in vitro
cytotoxicity test as an alternative to acute oral toxicity testing. Humane end points, as defined by
national or international animal welfare guidelines, should be used in order to avoid unnecessary
suffering.
5.2 Study design
5.2.1 Preparations
Healthy young adult animals are acclimatized to the laboratory conditions for at least 5 d prior to the test.
Shorter durations shall be justified. Animals are then randomized and assigned to the treatment groups.
5.2.2 Experimental animals
5.2.2.1 Selection of species
Typically, a rodent species (rat, mouse) will be used. Characteristics of the model (age, weight, etc.) are
as specified in 4.2 and 4.3. If non-rodent species are used their use shall be scientifically justified.
5.2.2.2 Number and sex
The number and type of group, animals per group, and sex are as specified in 4.5.
5.2.2.3 Housing and feeding conditions
The temperature and the relative humidity in the experimental animal rooms should be appropriate
for the species, e.g. (22 ± 3) °C and 30 % to 70 % RH, for mice. Typically, the artificial lighting sequence
should be 12 h light, 12 h dark.
For feeding, standardized commercial laboratory diets may be used with an unlimited supply of
drinking water. Animals should be caged in-groups by sex or individually, as appropriate; for group
housing not more than five animals shall be housed per cage.
5.2.3 Test conditions
5.2.3.1 Dose levels
Dose levels shall be as specified in 4.8.
Animals in the control group should be handled in an identical manner to the test group subjects with
the exception of not being dosed with the test sample.
5.2.3.2 Procedure
The animals receive a single dose of the test sample or, when necessary, multiple doses within a single
24 h period. Signs of toxicity should be recorded as they are observed including the time of onset,
degree and duration.
Regular observation of the animals is necessary to ensure that animals are not lost from the study due
to cannibalism, autolysis of tissues or misplacement. At the end of the study, all surviving animals are
euthanized. Any moribund animals should be removed and euthanized when noticed to exhibit such
8 © ISO 2017 – All rights reserved
behaviour. Methods used for euthanasia should be in accordance with national or international animal
welfare guidelines.
The observation schedules and humane end points applied should preclude the possibility of animals
being found dead as a direct consequence of test sample toxicity.
5.2.4 Body weights
Body weight measurements should be made immediately before dosing, daily for the first three days
after dosing, weekly after the first dose if indicated by study duration, and at the end of the study.
5.2.5 Clinical observations
The observation period for an acute systemic toxicity study shall be at least 3 d, or longer when
deemed appropriate. Specifics of frequency and observation type are specified in 4.10 and Annex C.
In all cases, observations shall be made at a frequency, and appropriate actions taken, to minimize the
loss of animals to the study, e.g. necropsy or refrigeration of those animals found dead and isolation or
sacrifice of weak or moribund animals. Cage-side observations should include, but not be limited to,
changes in skin and fur, eyes and mucous membranes, and also respiratory, circulatory, autonomic and
central nervous system, somatomotor activity and behaviour pattern, using the descriptors provided in
Annex C.
5.2.6 Pathology
5.2.6.1 Clinical pathology
Clinical pathology evaluations shall be considered when there is an indication, such as for device
materials with expected or observed toxicity (from a prior study), or for new device materials where
there is no previous experience. When clinical pathology evaluations are performed, the following
examinations shall be considered.
a) Haematology, as specified in Annex D, should be considered for investigation at the end of the
test period.
b) Clinical biochemical determination on blood, as listed in Annex D, should be considered at the end
of the test period. Test areas which are considered appropriate to acute exposure studies are liver
and kidney function. Additional clinical biochemistry may be utilized where necessary to extend
the observation of the observed effects.
Urinalysis (see Annex D) is not necessary on a routine basis but only when there is an indication based
on expected or observed toxicity. Suggested parameters are listed in Annex D.
5.2.6.2 Gross pathology
Gross pathological evaluations shall be considered when there is an indication, such as for device
materials with expected or observed toxicity (from a prior study), or for new device materials where
there is no previous experience. This should include an examination of the external surface of the body,
all orifices, and the cranial, thoracic and abdominal cavities and their contents. When appropriate,
consideration should also be given to recording the weight of the brain, liver, kidneys, adrenals and
testes, which should be weighed wet as soon as possible after dissection to avoid drying and subsequent
falsely low values.
5.2.6.3 Histopathology
Full histopathology is not typically carried out on organs and tissues from animals in the acute systemic
toxicit
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10993-11
Troisième édition
2017-09
Évaluation biologique des dispositifs
médicaux —
Partie 11:
Essais de toxicité systémique
Biological evaluation of medical devices —
Part 11: Tests for systemic toxicity
Numéro de référence
©
ISO 2017
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
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Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Considérations générales . 3
4.1 Généralités . 3
4.2 Sélection d’une espèce animale . 3
4.3 État de l’animal . 3
4.4 Soins portés aux animaux et élevage . 3
4.5 Taille et nombre des groupes . 4
4.5.1 Taille des groupes . 4
4.5.2 Nombre de groupes . 4
4.5.3 Contrôles des traitements . 4
4.6 Voie d’exposition . 5
4.7 Préparation des échantillons . 5
4.8 Dosage . 5
4.8.1 Administration de l’échantillon pour essai . 5
4.8.2 Volumes des dosages . 5
4.8.3 Fréquence du dosage . 6
4.9 Masse corporelle et consommation d’eau et de nourriture . 6
4.10 Observations cliniques . 6
4.11 Pathologie clinique . 7
4.12 Pathologie anatomique . 7
4.13 Conception des études . 8
4.14 Qualité des études . 8
5 Toxicité systémique aiguë . 8
5.1 Généralités . 8
5.2 Conception de l’étude . 8
5.2.1 Préparations . 8
5.2.2 Animaux de laboratoire . 8
5.2.3 Conditions de l’essai . 9
5.2.4 Masse corporelle . 9
5.2.5 Observations cliniques . 9
5.2.6 Pathologie .10
5.3 Critères d’évaluation .10
5.3.1 Généralités .10
5.3.2 Évaluation des résultats .11
5.4 Rapport final .11
6 Toxicité systémique avec exposition répétée (toxicité systémique subaiguë,
subchronique et chronique) .12
6.1 Généralités .12
6.2 Conception de l’étude .13
6.2.1 Préparations .13
6.2.2 Animaux de laboratoire .13
6.2.3 Conditions de l’essai .14
6.2.4 Masse corporelle .14
6.2.5 Observations cliniques .14
6.2.6 Pathologie .14
6.3 Critères d’évaluation .15
6.3.1 Généralités .15
6.3.2 Évaluation des résultats .16
6.4 Rapport final .16
Annexe A (informative) Voies d’administration .17
Annexe B (informative) Volumes de dosage.19
Annexe C (informative) Signes et observations cliniques courants .20
Annexe D (informative) Propositions de mesures en matière d’hématologie, de chimie
clinique et d’analyse d’urine .21
Annexe E (informative) Proposition de liste d’organes pour l’évaluation histopathologique .23
Annexe F (informative) Liste d’organes pour l’histopathologie limitée des dispositifs
médicaux soumis à essai de toxicité systémique .25
Annexe G (informative) Informations relatives aux pyrogènes véhiculés par des matériaux .27
Annexe H (informative) Études subchroniques sur le rat — Doubles voies
d’administration parentérale .29
Bibliographie .31
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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 appelée 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: Avant-propos — Informations supplémentaires.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 194, Évaluation biologique et clinique
des dispositifs médicaux.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 10993-11:2006), qui a fait l’objet
des révisions techniques suivantes:
a) réduction de la taille des groupes pour les essais de toxicité chronique dans le Tableau 1;
b) ajout d’une nouvelle Annexe F;
c) transfert de l’Annexe F d’origine vers l’Annexe G;
d) ajout d’une nouvelle Annexe H;
e) mise à jour de la Bibliographie.
Une liste de toutes les parties de l’ISO 10993 peut être trouvée sur le site web de l’ISO.
Introduction
La toxicité systémique est un effet indésirable potentiel découlant de l’emploi de dispositifs médicaux.
Des effets généralisés, ainsi que des effets sur les organes ou les systèmes organiques, peuvent être
causés par l’absorption, la distribution et le métabolisme de substances relarguées provenant du
dispositif ou de ses matériaux dans des parties du corps humain, avec lesquels il n’y a pas de contact
direct. Le présent document traite de l’évaluation de la toxicité systémique généralisée et non de la
toxicité spécifique à un organe cible ou un système organique cible, même si ces effets peuvent découler
d’une absorption systémique et d’une distribution de substances toxiques.
En raison de la grande diversité des dispositifs médicaux, de leurs matériaux et de leurs utilisations
prévues, le présent document n’est pas entièrement normatif. Même si le présent document porte sur
des aspects méthodologiques spécifiques à prendre en compte dans le cadre de la conception d’essais de
toxicité systémique, une conception des études doit être adaptée au cas par cas pour s’avérer correcte,
en fonction de la nature des matériaux du dispositif et de son application clinique prévue.
D’autres éléments du présent document sont normatifs par nature, comme les aspects relatifs aux
bonnes pratiques de laboratoire et aux éléments à inclure dans le rapport.
Bien que certains essais de toxicité systémique (par exemple, les études d’implantation à long terme ou
de toxicité par absorption cutanée) puissent être destinés à étudier des effets aussi bien systémiques que
locaux, cancérigènes ou reproductifs, le présent document est consacré exclusivement aux aspects des
études traitant des effets systémiques. Des études portant sur des critères d’évaluation toxicologique
différents sont abordées dans l’ISO 10993-3, l’ISO 10993-6, l’ISO 10993-10 et l’ISO/TS 10993-20.
Préalablement à la réalisation d’une étude de toxicité systémique, il convient d’examiner l’ensemble des
données raisonnablement disponibles et des méthodes scientifiquement éprouvées pour la planification
et l’affinement de la conception de ladite étude. Cela inclut l’applicabilité des données d’entrée, telles
que les données toxicologiques existantes, données issues d’études de caractérisation chimique et/ou
d’autres essais biologiques (y compris essais in vitro et essais in vivo moins invasifs), pour l’affinement de
la conception de l’étude, la sélection des doses et/ou la sélection des critères d’évaluation pathologique
devant être couverts dans l’évaluation d’une étude. Dans le cas d’une étude de toxicité systémique
avec exposition répétée en particulier, le recours à un plan d’étude scientifiquement éprouvé,
l’utilisation d’études pilotes et d’une approche statistique de la conception, ainsi que l’utilisation de
critères/méthodes quantitatifs non biaisés pour l’analyse pathologique (y compris histopathologique)
et l’analyse de chimie clinique sont des éléments importants pour garantir l’obtention de données ayant
une validité scientifique suffisante.
Enfin, la toxicologie n’est pas une science exacte. Il convient de ne pas considérer le résultat d’un seul
essai comme suffisant pour déterminer si un dispositif est sûr ou non pour l’utilisation prévue.
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NORME INTERNATIONALE ISO 10993-11:2017(F)
Évaluation biologique des dispositifs médicaux —
Partie 11:
Essais de toxicité systémique
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie des exigences et fournit des préconisations quant aux modes opératoires
à suivre pour évaluer les éventuelles réactions systémiques défavorables causées par les matériaux de
dispositifs médicaux.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 10993-1, Évaluation biologique des dispositifs médicaux — Partie 1: Évaluation et essais au sein d’un
processus de gestion du risque
ISO 10993-2, Évaluation biologique des dispositifs médicaux — Partie 2: Exigences relatives à la protection
des animaux
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 10993-1 ainsi que les
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:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse http://www.iso.org/obp
3.1
dose
dosage
quantité d’échantillon pour essai administrée (par exemple, la masse, le volume) et exprimée par unité
de poids ou de surface du corps
3.2
dose-effet
relation entre le dosage et l’ampleur d’un effet biologique défini chez un individu ou dans un échantillon
de population
3.3
dose-réponse
relation entre le dosage et le spectre d’effets liés à l’exposition
Note 1 à l'article: Il existe deux types de relations dose-réponse. Le premier type concerne la réponse d’un sujet
à une gamme de doses. Le second type concerne la distribution des réponses d’une population de sujets par
rapport à une gamme de doses.
3.4
substance relargable
composant extractible d’un matériau par l’action de l’eau ou d’autres liquides en relation avec l’utilisation
du dispositif
Note 1 à l'article: Exemples de substances relargables: additifs, résidus de stérilisation, résidus de traitements,
produits de dégradation, solvants, plastifiants, lubrifiants, catalyseurs, stabilisateurs, antioxydants, colorants,
charges et monomères.
3.5
essai de limite
utilisation d’un groupe unique traité par un dosage adapté de l’échantillon pour essai, afin de révéler la
présence ou l’absence d’un risque de toxicité
3.6
toxicité systémique
toxicité non limitée aux effets indésirables au niveau du site de contact entre le corps et le dispositif
Note 1 à l'article: La toxicité systémique implique l’absorption et la distribution d’une substance toxique depuis
son point d’entrée vers un site distant, où des effets nocifs apparaissent.
3.7
toxicité systémique aiguë
effets indésirables survenant à tout moment, sur une durée de 72 h, après une exposition unique,
répétée ou continue d’un échantillon pour essai durant 24 h
3.8
toxicité systémique subaiguë
effets indésirables survenant après une exposition répétée ou continue sur une durée allant de 24 h à
28 jours
Note 1 à l'article: Bien que le terme s’avère incorrect du point de vue sémantique, les effets indésirables qui se
produisent dans l’intervalle de temps spécifié peuvent également être considérés comme une étude de toxicité
systémique avec exposition répétée à court terme. La sélection d’intervalles de temps compris entre 14 jours
et 28 jours est cohérente par rapport à la plupart des lignes directrices réglementaires internationales et est
considérée comme une approche raisonnable. Dans le cadre d’études intraveineuses subaiguës, les durées de
traitement correspondent généralement à plus de 24 h, mais à moins de 14 jours.
3.9
toxicité systémique subchronique
effets indésirables survenant après l’administration répétée ou continue d’un échantillon pour essai
pendant une partie de la durée de vie
Note 1 à l'article: La durée des études de toxicité subchronique est habituellement de 90 jours sur les
rongeurs, mais n’excède pas 10 % de la durée de vie des autres espèces. Dans le cadre d’études intraveineuses
subchroniques, les durées de traitement se situent généralement entre 14 jours et 28 jours pour les rongeurs et
les autres espèces, respectivement.
3.10
toxicité systémique chronique
effets indésirables survenant après l’administration répétée ou continue d’un échantillon pour essai
pendant une grande partie de la durée de vie
Note 1 à l'article: Les études de toxicité chronique durent habituellement entre 6 mois et 12 mois.
3.11
échantillon pour essai
matériau, dispositif, partie de dispositif, composant, extrait ou partie de ceux-ci soumis à des essais ou
à une évaluation biologiques ou chimiques
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4 Considérations générales
4.1 Généralités
Avant qu’il ne soit décidé de procéder à un essai de toxicité systémique, l’ISO 10993-1 doit être prise
en compte. La décision de réaliser un essai doit être justifiée par une évaluation du risque de toxicité
systémique. La sélection du ou des essais appropriés à un dispositif doit être conforme à l’ISO 10993-1,
en tenant compte du mode et de la durée de contact.
L’essai doit être réalisé sur le produit final et/ou sur des échantillons représentatifs des composants du
produit final et/ou des matériaux. Les échantillons pour essai doivent refléter les conditions habituelles
de fabrication et de traitement du dispositif. Si des écarts sont nécessaires, ils doivent être enregistrés et
justifiés dans le rapport d’essai. À des fins d’identification des risques, il peut être nécessaire d’exagérer
l’exposition aux échantillons pour essai.
Les propriétés physiques et chimiques de l’échantillon pour essai, y compris, par exemple, le pH, la
stabilité, la viscosité, l’osmolalité, la capacité tampon, la solubilité et la stérilité, sont des facteurs à
prendre en compte lors de la conception de l’étude.
Lors d’essais conduits sur des animaux, il convient d’identifier et d’appliquer toutes les méthodes
alternatives raisonnables et disponibles de remplacement, de réduction et d’atténuation des
désagréments, en vue de satisfaire aux dispositions de l’ISO 10993-2. Pour les essais de toxicité aiguë in
[9]
vivo, les données de cytotoxicité in vitro sont utiles pour évaluer les doses de départ .
4.2 Sélection d’une espèce animale
Pour les essais de toxicité systémique de dispositifs médicaux, il n’existe pas de critère absolu de
sélection d’une espèce animale en particulier. Cependant, le choix de l’espèce doit être scientifiquement
justifié et conforme aux dispositions de l’ISO 10993-2. Pour des études aiguës portant sur des dispositifs
médicaux utilisant une voie d’administration orale, intraveineuse, dermique et par inhalation,
privilégier les rongeurs (souris ou rat), le lapin (lagomorphe) pouvant représenter une option dans le
cas d’études par administration dermique et par implantation. Il peut également s’avérer nécessaire de
considérer pour les essais des espèces autres que les rongeurs, en reconnaissant qu’un certain nombre
de facteurs peuvent imposer le nombre ou le choix des espèces à étudier.
Lors de la réalisation de plusieurs études de toxicité systémique de durées différentes (par exemple,
toxicité systémique aiguë, subaiguë, subchronique et/ou chronique), il est préférable d’utiliser une
espèce et une souche animales uniques. Il est ainsi possible de contrôler la variabilité entre les espèces
et les souches et de procéder à une évaluation portant uniquement sur la durée de l’étude. Si plusieurs
espèces ou souches doivent être utilisées, la justification de ce choix doit être documentée.
4.3 État de l’animal
En règle générale, il convient d’utiliser des animaux jeunes adultes, en bonne santé, d’origine connue,
élevés à des fins d’étude et dont l’état sanitaire est défini sur le plan microbiologique. Au début de
l’étude, il convient que la variation de la masse corporelle des animaux d’un même sexe ne dépasse pas
±20 % de la masse corporelle moyenne. Lorsque des femelles sont employées, il convient qu’elles soient
nullipares et qu’elles ne soient pas en gestation. La sélection de l’espèce animale doit être justifiée.
4.4 Soins portés aux animaux et élevage
Les soins portés aux animaux et le traitement qui leur est réservé doivent être conformes aux lignes
directrices reconnues en matière d’élevage animal. Les animaux doivent être acclimatés aux conditions
de laboratoire avant le début du traitement, et la période d’acclimatation doit être documentée. Afin
d’obtenir des résultats significatifs, il est nécessaire de contrôler les conditions environnementales et de
traiter correctement les animaux. Il convient de caractériser correctement les composants diététiques
et les litières, éléments réputés pour produire des substances toxiques ou influer sur la toxicité, et de
prendre en compte leur capacité à influencer les résultats des essais.
4.5 Taille et nombre des groupes
4.5.1 Taille des groupes
La précision de l’essai de toxicité systémique dépend en grande partie du nombre d’animaux employés
par niveau de dose. Le degré de précision requis et, par conséquent, le nombre d’animaux nécessaires
par groupe de doses, varient en fonction de l’objectif de l’étude.
En toute logique, il convient d’augmenter la taille des groupes avec la durée du traitement, de sorte qu’à
la fin de l’étude, un nombre suffisant d’animaux soient disponibles dans chaque groupe pour procéder
à une évaluation biologique approfondie. Toutefois, il convient d’employer le moins d’animaux possible,
tout en garantissant l’obtention de résultats significatifs (voir l’ISO 10993-2). Les tailles minimales de
groupes recommandées, toutes voies confondues, figurent dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Tailles minimales de groupes recommandées
Type d’étude Rongeur Espèce autre
a
Aiguë 5 3
a a
Subaiguë 10 (5 de chaque sexe) 6 (3 de chaque sexe)
a a
Subchronique 20 (10 de chaque sexe) 8 (4 de chaque sexe)
b, c c
Chronique 30 (15 de chaque sexe)
a
Il est acceptable de réaliser les essais sur des animaux d’un seul sexe. Lorsque l’utilisation prévue d’un
dispositif concerne un seul sexe, il convient de procéder aux essais sur des animaux du sexe en question.
b
La recommandation pour les rongeurs concerne les essais pratiqués sur un seul groupe de niveau de
dose. Lorsque des groupes supplémentaires de dose exagérée sont inclus, la taille recommandée peut être
réduite à 10 animaux de chaque sexe.
c
Il est recommandé de consulter un expert en statistiques pour la taille du groupe concerné par une
étude chronique. Il convient de définir le nombre d’animaux de laboratoire en fonction des exigences
minimales requises, afin d’obtenir des résultats significatifs. Il doit rester un nombre suffisant d’animaux à
la fin de l’étude afin de garantir une évaluation statistique correcte des résultats.
4.5.2 Nombre de groupes
Un groupe de dose constitué d’une seule espèce traitée avec un dosage adapté de l’échantillon pour
essai peut permettre de révéler la présence ou l’absence d’un risque de toxicité (c’est-à-dire, essai de
limite). Cependant, d’autres études de dose-réponse ou multidoses nécessitent l’emploi de plusieurs
groupes, afin de révéler la réponse toxique.
Le nombre de groupes de traitements peut être augmenté en cas de tentative de caractérisation d’une
dose-réponse au moyen de doses exagérées. Il convient d’examiner les exemples suivants d’exagération
de la dose:
— multiples de la surface clinique d’exposition;
— multiples de la durée d’exposition;
— multiples de la fraction extractible ou de chaque produit chimique;
— multiples administrations sur une durée de 24 h.
D’autres méthodes d’exagération de la dose peuvent être acceptées. La méthode utilisée doit être
justifiée.
4.5.3 Contrôles des traitements
En fonction de l’objectif de l’étude, de la nature de l’échantillon et des voies d’exposition, il convient
d’inclure des contrôles négatifs, basés sur le véhicule et/ou traités par placebo dans toutes les études
de toxicité systémique. Ces contrôles doivent reproduire la préparation des échantillons pour essai et le
mode opératoire du traitement.
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4.6 Voie d’exposition
Les dispositifs médicaux ou leurs substances relargables peuvent entrer dans le corps par de multiples
voies d’exposition. Dans la mesure du possible, la voie d’exposition choisie pour l’essai doit être la
voie la plus appropriée, sur le plan clinique, à l’utilisation du dispositif. Si une autre voie d’exposition
est nécessaire, ce choix doit être justifié. Des exemples de voies d’administration sont donnés dans
l’Annexe A.
4.7 Préparation des échantillons
Des préconisations concernant la préparation et la stabilité des échantillons sont données dans
l’ISO 10993-12.
4.8 Dosage
4.8.1 Administration de l’échantillon pour essai
Il convient que les modes opératoires soient conçus de façon à éviter toute modification physiologique ou
tout problème relatif au bien-être des animaux qui ne sont pas directement liés à la toxicité du matériau
pour essai. Si la dose quotidienne ne peut pas être administrée en une fois avec une concentration ou un
volume suffisant, elle peut être administrée en petites fractions sur une période ne dépassant pas 24 h.
Les échantillons pour essai doivent être administrés à une température physiologiquement acceptable.
En général, il s’agit de la température ambiante ou de la température du corps. Tout écart doit être
justifié.
Il convient que les véhicules administrés par voie parentérale soient physiologiquement compatibles.
Si nécessaire, il convient de procéder à la filtration de l’échantillon, afin de supprimer les particules,
et de documenter la procédure. Lorsque des dispositifs médicaux et/ou des échantillons sous la forme
de nanomatériaux doivent faire l’objet d’une évaluation, la filtration des échantillons ne doit pas être
réalisée (voir l’ISO/TR 10993-22).
Dans le cadre des études de toxicité systémique avec exposition répétée, il convient que la contention
des animaux soit limitée à une période allant de 4 h à 6 h par jour. Il convient que la nature et la durée
de la contention soient réduites au minimum requis pour atteindre les objectifs scientifiques fixés, et
qu’elles ne compromettent pas en elles-mêmes le bien-être des animaux de laboratoire. Tout écart doit
être justifié.
Lorsqu’une contention est requise, il convient que les animaux soient familiarisés avec le dispositif de
contention avant l’administration de l’échantillon.
4.8.2 Volumes des dosages
Les préconisations concernant le volume des dosages sont résumées dans l’Annexe B. Lorsque plusieurs
groupes de dosages sont utilisés, la variabilité du volume d’essai peut être réduite en ajustant la
concentration afin de garantir un volume constant quelle que soit la dose. L’utilisation de volumes de
dosages supérieurs à ceux spécifiés dans l’Annexe B doit être justifiée.
Il convient d’éviter l’administration d’importants volumes de doses par voie orale, car il a été montré
qu’ils surchargent l’estomac et passent immédiatement dans l’intestin grêle. De plus, l’administration
de grands volumes peut provoquer des reflux dans l’œsophage.
L’administration intramusculaire est également limitée en volume selon la taille de l’animal et le site
musculaire. Les volumes d’administration intramusculaires spécifiques aux espèces sont indiqués dans
l’Annexe B.
Les volumes d’injection intraveineuse en bolus sont généralement administrés sur une courte période
d’environ 1 min. Le débit d’injection étant un facteur important, il est conseillé de ne pas dépasser le
débit de 2 ml/min chez les rongeurs.
Il peut s’avérer nécessaire de recourir à une injection lente ou minutée ou à une injection intraveineuse
pour administrer des volumes importants. Quel que soit le débit calculé, l’administration du liquide doit
être arrêtée ou diminuée si l’animal manifeste un changement notable sur le plan clinique.
Des débits d’injection intraveineuse lents peuvent être requis avec des échantillons pour essai
présentant des limites en matière de solubilité ou d’irritation.
Si cela est cliniquement indiqué, il est possible de recourir à une injection continue. Le volume et le débit
de l’administration dépendent de la substance administrée et de la pratique normalisée en matière
de fluides. Pour référence, le volume administré en une seule fois sur une période de 2 h est inférieur
à 10 % du volume du volume de la circulation sanguine. L’application d’une contention effective des
animaux de laboratoire la plus courte possible constitue un facteur clé à prendre en compte dans le
cadre d’une injection prolongée.
Pour l’administration sous-cutanée de l’échantillon, voir l’Annexe B. Le débit et l’ampleur de l’absorption
dépendent de la formulation de l’échantillon pour essai.
4.8.3 Fréquence du dosage
Il convient que la fréquence de dosage soit établie selon la pertinence clinique. Les modes opératoires
exagérés doivent être clairement décrits et justifiés.
Pour les études de toxicité systémique aiguë, il convient d’administrer aux animaux une seule dose de
l’échantillon pour essai ou de multiples fractions de la dose sur une période de 24 h.
Lors d’études avec exposition répétée, il convient d’administrer quotidiennement aux animaux une dose
de l’échantillon pour essai, sept jours par semaine, pendant toute la durée de l’essai. D’autres posologies
sont acceptables, mais elles doivent être justifiées.
4.9 Masse corporelle et consommation d’eau et de nourriture
Les variations de la masse corporelle et les modifications dans la consommation d’eau et de nourriture
peuvent être attribuées aux effets de l’échantillon. Par conséquent, la masse corporelle de chaque
animal doit être déterminée peu avant l’administration de l’échantillon pour essai (c’est-à-dire en
général dans les 24 h précédant l’administration d’une dose unique ou aiguë et dans les 7 jours au plus
précédant les études avec exposition répétée), puis à intervalles réguliers tout au long de l’étude, et à la
fin de l’étude. Lorsque le dosage dépend de la masse corporelle, il convient d’utiliser la masse corporelle
la plus récente.
Le mesurage de la consommation d’eau et de nourriture, le cas échéant, doit être considéré dans le
cadre des études à plus long terme avec exposition répétée.
4.10 Observations cliniques
Il convient que les observations cliniques soient effectuées par des personnes compétentes en la
matière, en vue de garantir la cohérence du rapport. Il convient de déterminer la fréquence et la
durée des observations selon la nature et la gravité des réactions toxiques, le débit initial et le temps
de récupération. Il peut s’avérer nécessaire d’augmenter la fréquence des observations lors de la
première phase d’une étude, en particulier dans le cadre d’études aiguës. Le moment de l’apparition
et de la disparition des signes de toxicité, leur durée et le moment de la mort sont importants, surtout
si les signes cliniques défavorables ou la mort ont tendance à survenir plus tard que prévu. Il convient
d’employer des points limites relatifs à la protection animale, tels que définis par les lignes directrices
nationales ou internationales pour la protection des animaux, afin d’éviter une souffrance inutile. Lors
des observations cliniques générales, la période à laquelle surviennent le plus d’effets attendus après
administration du matériau pour essai doit être prise en compte.
Les observations doivent être systématiquement enregistrées au fur et à mesure. Les enregistrements
doivent être conservés pour chaque animal.
6 © ISO 2017 – Tous droits réservés
Les observations des animaux en cage relatives à la viabilité ou les signes cliniques manifestes doivent
être enregistrés au moins une fois par jour à l’aide de descripteurs de laboratoire courants des effets
cliniques (voir l’Annexe C).
Dans le cadre d’études à long terme avec exposition répétée, les observations relatives à la morbidité et
à la mortalité doivent être enregistrées au moins deux fois par jour. Dans le cadre d’études à plus long
terme avec exposition répétée, un dépistage plus étendu des signes cliniques défavorables peut être
envisagé, au moins sur une base hebdomadaire.
4.11 Pathologie clinique
Des analyses d’hématologie et de chimie clinique sont réalisées en vue de rechercher les effets toxiques
sur les tissus, organes et autres systèmes. Lorsque cela est indiqué, ces analyses doivent être effectuées
sur des échantillons de sang prélevés sur les animaux soumis à une exposition répétée, au moins juste
avant, ou pendant, le mode opératoire de fin de vie de l’animal. Dans certains cas, il peut être nécessaire
que les animaux soient à jeun avant la prise d’échantillons de sang. Lorsque cela est scientifiquement
indiqué, une analyse d’urine peut être effectuée au cours de la dernière semaine d’une étude à long
terme avec exposition répétée, à partir d’un volume d’urine recueillie sur une période donnée (par
exemple, entre 16 h et 24 h).
Des suggestions de paramètres pour l’analyse d’urine, l’hématologie et la chimie clinique à des fins
d’évaluation figurent à l’Annexe D.
4.12 Pathologie anatomique
Lorsque cela est cliniquement indiqué, il convient de considérer la réalisation d’évaluations
pathologiques macroscopiques dans le cadre des études de toxicité systémique aiguë.
Dans le cadre des études avec exposition répétée, tous les animaux doivent être soumis à une autopsie
macroscopique complète et détaillée, comprenant un examen attentif de la surface externe du corps, de
tous les orifices ainsi que des cavités crânienne, thoracique et abdominale ainsi que de leur contenu. Il
convient de débarrasser les organes dont la pesée est prévue de tout tissu y adhérant, le cas échéant, et
de relever la masse humide le plus vite possible, avant dessèchement.
L’Annexe E suggère une liste de tissus qu’il convient de peser et de conserver dans un milieu de fixation
approprié en vue d’un examen histopathologique.
Les observations minimales par type d’étude sont résumées dans le Tableau 2.
Tableau 2 — Résumé des observations
a
Observation Aiguë Subaiguë/subchronique Chronique
Variation de la masse corporelle + + +
Observations cliniques + + +
b a, b
Pathologie clinique +
b
Pathologie macroscopique + +
b
Poids des organes + +
b a, b
Histopathologie +
+ Il convient que des données soient fournies.
a
Les essais de toxicité systémique chronique correspondent généralement à une extension dans le temps des essais
subaigus/subchroniques, justifiés par la durée d’exposition humaine. De nombreux paramètres identiques sont enregistrés
et signalés. Les tailles des groupes peuvent être revues à la hausse afin d’inclure des groupes satellites qui doivent, pour
tout ou partie, être soumis à ces observations.
b
Il convient de prendre en compte ces mesures si elles sont cliniquement indiquées ou si des essais sur une durée plus
longue ne sont pas prévus. Des listes de propositions d’analyses de fluides corporels et d’organes/de tissus figurent aux
Annexes D, E et F.
4.13 Conception des études
Des plans de conception des études sont répertoriés dans les articles suivants du présent document. Il
est recommandé de consulter des experts pour concevoir des études.
4.14 Qualité des études
Les bonnes pratiques de laboratoire portent sur l’organisation, le processus et les conditions relatives
à la planification, la réalisation, la surveillance, l’enregistrement et le rapport des études. Ces pratiques
sont destinées à promouvoir la qualité et la validité des données d’essai. Elles participent également
aux efforts d’harmonisation mondiale en facilitant la compréhension entre nations commerçantes. Les
études de toxicité systémique doivent être menées conformément à ces principes.
5 Toxicité systémique aiguë
5.1 Généralités
La toxicité systémique aiguë fournit des informations générales sur les risques physiologiques
susceptibles de survenir après une exposition aiguë par la voie clinique concernée. Une étude de toxicité
aiguë peut éventuellement constituer la première étape dans l’établissement d’une posologie de dosage
dans le cadre d’études subaiguës/subchroniques ou autres, et peut fournir des informations sur le mode
d’action d’une substance toxique par la voie d’exposition clinique concernée. Après l’administration
de l’échantillon pour essai dans le cadre d’essais de toxici
...
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