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生物学评价-体外细胞毒性试验检测

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发布时间：2025-07-06 03:05:47 更新时间：2025-07-05 03:05:48

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

生物学评价-体外细胞毒性试验检测

体外细胞毒性试验是生物学评价体系中至关重要的组成部分，主要用于评估医疗器械、生物材料、药品或其浸提液对体外培养细胞产生的潜在毒性作用。该试验模拟体内环境，通过观察细胞在接触受试物后的形态、功能、增殖及存活状态的变化，快速、经济且高效地预测材料或产品的生物相容性与安全性风险。作为产品上市前生物安全性评价的早期筛选和关键环节，体外细胞毒性试验广泛应用于医疗器械研发、质量控制、原材料筛选及生产过程监控，其结果对保障患者安全和产品合规性具有决定性意义。其核心价值在于能在动物试验和临床研究之前，有效识别并排除可能对机体细胞产生不良影响的物质，大大降低研发风险和时间成本。

检测项目

体外细胞毒性试验主要评估以下关键指标：
• 细胞存活率/细胞毒性： 定量测定受试物导致细胞死亡或抑制细胞生长的程度，通常以细胞活性百分比表示。
• 细胞形态学观察： 在显微镜下直接观察细胞形态变化（如皱缩、溶解、空泡化、脱落等），进行定性或半定量评价。
• 细胞增殖抑制率： 评估受试物对细胞分裂和增殖能力的影响。
• 细胞膜完整性： 通过检测胞内酶（如乳酸脱氢酶LDH）的释放来判断细胞膜是否受损。
• 细胞代谢活性： 测量细胞线粒体脱氢酶活性等代谢功能的变化（如MTT、XTT、WST-1法）。
• 细胞功能影响： 评估对特定细胞功能（如吞噬、贴壁、蛋白质合成）的干扰。

检测仪器

进行体外细胞毒性试验需依赖一系列精密仪器设备：
• 生物安全柜/超净工作台： 提供无菌操作环境，防止细胞污染。
• CO₂细胞培养箱： 为细胞提供恒定的温度（通常37℃）、湿度及CO₂浓度（通常5%）的体外生长环境。
• 倒置光学显微镜/相差显微镜： 用于观察活细胞的形态、生长状态及数量。
• 酶标仪（微孔板读数仪）： 用于读取比色法（如MTT、中性红、LDH）或荧光法检测的吸光度（OD值）或荧光值，进行定量分析。这是最核心的检测设备之一。
• 离心机： 用于细胞悬液的制备、洗涤或收集上清液（如LDH检测）。
• 细胞计数仪/血球计数板： 用于精确计数细胞，调整细胞接种浓度。
• 移液器及多通道移液器： 用于精确加样和液体转移。
• 液氮罐/超低温冰箱： 用于长期保存细胞株。
• 恒温水浴锅/加热块： 用于溶解试剂或维持反应温度。

检测方法

国际和国内标准中认可多种体外细胞毒性试验方法，主要分为三类：
• 浸提液试验： 将试样在适合的介质（如含血清培养基、生理盐水）中浸提，用浸提液处理细胞。这是最常用的方法。
• 直接接触试验： 将试样直接放置于单层细胞表面，适用于固体材料。
• 间接接触试验（琼脂扩散/滤膜扩散）： 通过琼脂层或滤膜将试样与细胞隔开，适用于可沥滤物毒性评价或高密度材料。

常用终点检测方法包括：
• MTT/XTT/WST-1法： 基于活细胞线粒体脱氢酶将水溶性四唑盐还原成不溶/水溶性的有色甲臜产物，通过酶标仪测量吸光度变化来定量细胞代谢活性和存活率。应用最广泛。
• 中性红摄取法： 活细胞可摄取并储存中性红染料于溶酶体中，通过测定溶出染料的吸光度来反映活细胞数量和细胞膜完整性。
• 乳酸脱氢酶（LDH）释放法： 检测受损或死亡细胞释放到培养上清液中的胞质LDH酶活性，直接反映细胞膜损伤程度。
• 台盼蓝排斥试验： 利用活细胞拒染、死细胞染色的原理，显微镜下计数或使用细胞计数仪区分活/死细胞比例。
• 集落形成法： 评价细胞长期增殖能力受抑制的情况。

检测标准

体外细胞毒性试验的实施和结果判定必须严格遵循国际和国内权威标准：
• ISO 10993-5: Biological evaluation of medical devices — Part 5: Tests for in vitro cytotoxicity: 这是全球医疗器械生物学评价中关于体外细胞毒性的核心国际标准，详细规定了试验原理、方法选择、样品制备（浸提条件）、细胞系要求、试验步骤、对照设置、结果评价（定级标准）和报告要求。是行业公认的金标准。
• GB/T 16886.5 - 医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验： 中国国家标准，技术内容等同采用ISO 10993-5，是国内进行医疗器械注册检验的强制性要求依据。
• USP <87> Biological Reactivity Tests, In Vitro: 美国药典收录的体外生物学反应性试验方法。
• USP <1031> The Biocompatibility of Materials Used in Drug Containers, Medical Devices, and Implants: 美国药典中关于生物相容性评价的指导章节。
• JP XV <4.06> Biological Tests / Test for Cytotoxicity: 日本药局方中的细胞毒性试验方法。

这些标准对试验的灵敏度、重现性、可靠性及结果判定（如根据细胞活性抑制率或形态变化进行定级，通常分为0级-无毒性至4级-重度毒性）提出了明确要求，确保不同实验室间结果的可比性和评价结论的科学性与有效性。