Wytyczne FDA dot. urzadzeń medycznych – opracowanie

Opracowanie – Wytyczne FDA dotyczące urządzeń medycznych wytwarzanych metodą druku 3D

10 maja amerykańska agencja Food and Drug Administration (FDA) opublikowała projekt wytycznych dotyczących technicznych aspektów urządzeń otrzymywanych technikami addytywnego wytwarzania (Technical considerations for additive manufactured devices). W uproszczeniu, do takich urządzeń możemy zaliczyć implanty, protezy czy inne urządzenia pomagające w diagnostyce lub leczeniu pacjentów. Jak czytamy we wstępie, dokument jest odpowiedzią na rozwój oraz coraz większą dostępność technik przyrostowych, a co za tym idzie zwiększonymi inwestycjami w tym obszarze, zwłaszcza w zastosowaniach medycznych.

Poniżej przedstawiamy opracowanie najważniejszych informacji w nich zawartych.

PrintedHealth-125

FDA otwarte na druk 3D w medycynie – znaczenie projektu wytycznych

Dokument opublikowany przez amerykańską agencję nie jest jego finalną wersją, a projektem poddanym dalszej dyskusji oraz komentarzom. Wytyczne nie są wiążącymi wymaganiami, a raczej rekomendacjami wskazującymi dobre praktyki. FDA dba, by były one jak najbardziej użyteczne i zaprosiła wszystkich producentów i użytkowników do zgłaszania swoich komentarzy i uwag. Można je wysyłać przez okres 90 dni od publikacji za pośrednictwem portalu www.regulations.gov. Jak zaznaczono, wytyczne mogą ulec zmianie wraz z dostępem do nowych informacji oraz rozwoju samej technologii.

Tego typu publikacje mają na celu pokazanie podejścia agencji do rozwijających się technologii. W centrum zainteresowania Agencji są metody, które mogą mieć znaczenie w produkcji urządzeń ważnych dla zdrowia publicznego. Mimo iż nie jest to ostateczna wersja wytycznych, pokazuje ona otwartość FDA w stosunku do tej technologii i wyjście naprzeciw potrzebom regulacji wzrastającego rynku medycznego druku 3D.

Metody druku

W opracowaniu Agencja nie operuje określeniami ‘druk trójwymiarowy’ czy ‘druk 3D’, a używa szerszego pojęcia – addytywne wytwarzanie. W projekcie wytycznych zostały wymienione i krótko opisane metody (oczywiście bez używania nazw producenckich), w drodze których wytwarza się najczęściej urządzenia medyczne. Są wśród nich stapianie proszków, stereolitografia, osadzanie stopionego materiału oraz ekstruzja płynnych materiałów.

Zalety addytywnego wytwarzania

Przewagą addytywnego wytwarzania na klasycznymi metodami jest tworzenie urządzeń odpowiadających anatomii pacjenta czy instrumentów chirurgicznych wykorzystując dane uzyskane z obrazowania medycznego. Inną zaletą jest tworzenie złożonych geometrycznie, porowatych struktur, skomplikowanych kanałów oraz podpór wewnętrznych.

PrintedHealth-30

Omówienie treści wytycznych

Dokument porusza techniczne kwestie związane z walidacją urządzeń otrzymywanych w drodze druku 3D. Podzielony jest na dwie kluczowe sekcje. Pierwsza część porusza kwestie związane z projektowaniem i procesem wytwarzania, druga dotyczy testowania tych urządzeń. Projekt wytycznych jest swoistym uzupełnieniem do istniejących dokumentów opracowanych przez FDA traktujących o urządzeniach medycznych. Znajdziemy tu kwestie szczególnie ważne przy stosowaniu metody addytywnego wytwarzania.

Projektowanie i wytwarzanie

Agencja zaleca stworzenie diagramu cyklu produkcji z uwzględnieniem wszystkich momentów krytycznych dla jakości i powtarzalności – od momentu stworzenia modelu do obróbki końcowej. Specyfikacja każdego procesu powinna uwzględniać jego szczegółowy opis, parametry oraz oczekiwany wynik. Ze względu na to, że odchylenie od normy każdego poszczególnego kroku wpływa na kolejne, dokumentacja każdego procesu powinna zawierać ocenę efektu wszystkich poprzednich kroków.

Poniżej kilka najważniejszych rekomendacji FDA:

PROJEKTOWANIE

  • Należy porównać rozmiar najmniejszego obiektu jaki będzie wytwarzany z tolerancją wytwarzania maszyny (by mieć pewność, że można miarodajnie wytworzyć taki obiekt). Dodatkowo, należy uwzględnić i opisać efekty, takie jak tworzenie się ‘schodków’ na płaskich powierzchniach.
  • Należy określić klinicznie istotne parametry projektu (modelu 3D), zakres wielkości tych parametrów oraz to, które z nich mogą ulec modyfikacji by wytworzyć urządzenie dopasowane do anatomii konkretnego pacjenta. Do innych elementów, które należy szczegółowo określić należy: minimalna rozdzielczość i jakość obrazu medycznego (otrzymanego np. metodą rezonansu magnetycznego lub skanu stopy), wygładzanie lub przetwarzanie modelu lub sztywność struktur.
  • W trakcie projektowania obiektu należy uwzględnić zmiany, jakie mogą wystąpić w anatomii pacjenta w czasie projektowania i wytwarzania urządzenia.
  • Oprogramowanie służące do modyfikacji standardowego modelu do potrzeb konkretnego pacjenta powinno umożliwiać obserwowanie zmian. Ma to zapobiegać modyfikacjom które zmienią podstawowe właściwości obiektu.

WYKORZYTSANIE OPROGRAMOWANIA

  • Należy wykonać testy konwersacji wszystkich używanych rodzajów pliku by zbadać ich przydatność przy założeniu najgorszego scenariusza.
  • Pliki należy przechowywać w standaryzowanych formatach pozwalających zachować informacje niezbędne do druku. Jednym z zalecanych formatów pliku jest AMF (Additive Manufacturing File).
  • Należy uwzględnić optymalne dla każdej maszyny parametry usytuowania i orientacji wydruku na płaszczyźnie wydruku.
  • W przypadku wydruku uwzględniającego podpory należy uwzględnić ich wpływ na geometrię i właściwości obiektu. Należy także zapewnić bezpieczeństwo obiektu po usunięciu tych podpór (mechaniczne oraz chemiczne).
  • Wybór odpowiedniej grubości warstwy powinien uwzględniać takie aspekty jak: rodzaj procesu, dokładność, szybkość druku.
  • Należy określić kierunek, odległość miedzy warstwami i plan tworzenia kolejnych warstw wydruku. Gdy więcej niż jeden wzór jest używany, należy określić wpływ wydruku na finalny produkt.
  • Należy określić parametry środowiska optymalne dla druku (takie jak np. temperatura druku) oraz możliwość ich modyfikacji za pośrednictwem oprogramowania.

KONTROLA MATERIAŁÓW

  • Należy określić parametry materiału wyjściowego (np. stałego czy płynnego polimeru): nazwa chemiczna i handlowa, dostawcę, specyfikację, certyfikaty, numer CAS (Chemical Abstracts Service).
  • Należy określić parametry materiału końcowego – zależności od stanu (ciekły, stały).
  • Należy określić proces recyklingu pozostałego po wydruku materiału.

OBRÓBKA KOŃCOWA

  • Należy udokumentować szczegółowo proces obróbki końcowej, do którego może należeć oczyszczanie z materiału podporowego czy poddanie działaniu wysokiej temperatury.

WALIDACJA PROCESU I AKCEPTACJA WYDRUKU

  • Walidacja procesu i jego składowych jest niezbędna ze względu na to, że drobne zmiany modelu nie zawsze mogą być wykryte gołym okiem i ujawniają się dopiero w momencie użycia.
  • Do parametrów pozwalające na ocenę jakości procesu w trakcie jego trwania mogą należeć: temperatura i natężenie wiązki lasera, wielkość stopionego materiału oraz inne, zależne od procesu.
  • Należy określić kryteria odrzucenia produktu w przypadku błędu któregoś etapu.
  • Należy określić jakie zmiany w procesie wymagają jego rewalidacji (zmiana materiału lub orientacji na platformie budującej obiektu).
  • Należy określić kryteria zatwierdzenia poprawności wydrukowanego obiektu (np. badanie rentgenem lub tomografia komputerowa).

lowerjawimplant

Testowanie urządzeń

W drugiej części dokumentu FDA dostarcza informacji, jakie testy zaleca wykonać przed składaniem wniosków o dopuszczenie do obrotu. W przypadku obiektów otrzymywanych technikami addytywnego wytwarzania, o ilości i rodzaju testów decyduje także sam obiekt. FDA wymaga innej dokumentacji w zależności od tego czy produkt np. będzie obciążany (implanty kości), dopasowywany do konkretnego pacjenta lub wytwarzany na bazie szablonu.

Poniżej kilka najważniejszych rekomendacji FDA:

  • Należy dostarczyć szczegółowy opis i rozmiary obiektu oraz opis całego procesu
  • Testy wytrzymałości mechanicznej dla urządzeń otrzymywanych technikami addytywnego wytwarzania są te same jak dla klasycznie wytwarzanych urządzeń.
  • Przestrzenne ułożenie oraz orientacja obiektu w czasie wydruku wpływa na jego właściwości mechaniczne i musi zostać uwzględniona we wszystkich testach. Rozmiary wydruku także mogą ulegać modyfikacji przez zmianę położenia w czasie druku, dlatego należy wykonać testy dla wszystkich możliwych kombinacji ustawienia.
  • Każda substancja która bierze udział w procesie druku musi zostać zidentyfikowana o opisana jak w sekcji kontroli materiałów.
  • Końcowy skład produktu musi zostać ściśle określony.
  • Urządzenie końcowe musi zostać przetestowane pod kątem właściwości fizycznych w zależności od metody druku –ziarnistość, twardość brzegów, obecność pustych przestrzeni czy mikrostruktura
  • Ze względu na skomplikowaną strukturę lub porowatość drukowanych struktur proces sterylizacji oraz czyszczenia musi uwzględniać utrudnienia spowodowane złożonością kształtu.
  • Tylko urządzenia które zostały poddane czyszczeniu i sterylizacji przez producenta mogą trafić do użytkownika końcowego.
  • Należy określić biokompatybilność produktu zgodnie z innymi wytycznymi FDA.
  • Należy zadbać o odpowiednie oznakowanie urządzeń wytworzonych dla konkretnego pacjenta. Zaleca się umieszczenie informacji: identyfikatora pacjenta, informacji o miejscu przeznaczenia urządzenia oraz wersji produktu.

Zielone światło dla medycznego druku 3D? – podsumowanie

Wytyczne FDA dotyczą tylko urządzeń medycznych wytwarzanych technologią druku 3D, a właściwie technicznych wymagań im stawianych. Co istotne, zagadnienia poruszane w publikacji nie dotyczą tematyki bioprintingu (wydruki komórek, tkanek ani innych żywych struktur). O ile FDA akceptuje i popiera wytwarzanie urządzeń z wykorzystaniem druku 3D, przed nami długa droga, nim doczekamy się oficjalnego stanowiska w kwestii pracy z żywym materiałem.

Pełny dokument można pobrać na stronie FDA

AUTOR:

mgr farm. Justyna Skowyra

mgr farm. Effiom Uman-Ntuk 

Wytyczne FDA dot. urzadzeń medycznych – opracowanie
Tagged on: