医用材料的动物体内代谢动力学试验

医用材料动物体内代谢动力学试验是对可被机体吸收或降解后吸收的医用材料在动物体内的吸收、分布、贮存和排泄等代谢动力学的试验，其试验内容取决于医用材料的物理化学性质、应用的方式和时间。一般不参与机体代谢的固态医用材料(如合金、非水溶性高分子聚合物等)，要注意其降解产物、单体或金属离子进入血液循环后，可能发生一系列代谢转化。
进入机体内的金属离子或有机金属离子，依其功能性质的不同可分为三种主要类型：
❶生理性金属离子，如Na、K、Ca等；
❷必需的微量金属离子，如Co、Cu等；
❸毒性金属离子。此外，还有一些不具生理活性的金属离子。这种分类仅是就其一般原则而言，事实上，很多金属均遵守Bertrand剂量-效应关系模式，即在低剂量区可能无效应或低效应，中等剂量区则呈现阳性或有益效应，高剂量区则可出现毒性效应。置入机体内或间接接触的金属材料释放的金属离子能否引起生物效应，以及效应的性质，取决于以下两个基本因素：
❶释放的量和形式；
❷该金属离子的生物作用、代谢途径及其与其它金属的相互作用。因此，对医用材料浸出液应检查重金属的含量，按药典要求控制其含量。若对某些含有一定毒性金属的材料必须应用，则应通过动物试验，对可能释放的金属离子在体内的分布、排泄和沉积等进行检测，以保证人体的安全。
非水溶性高分子聚合物材料可能有一定的游离单体或添加剂的存在，应通过体外浸出液或模拟条件下单体含量的分析，对材料的水解稳定性进行检测。
降解材料的制备是目前解决医用材料和机体组织相容性的方法之一，它通过暂时的植入，随后逐渐降解，在这个过程中机体组织得以再生，或得到功能恢复。这些降解材料一般都要求能为机体所代谢，目前临床用的可吸收性缝线或埋置性给药系统，是用聚乙二醇和聚乳酸等材料制作的，它们能分解为CO2和H2O。可吸收的磷酸钙或磷灰石陶瓷可以裂解为可溶性的钙和磷酸盐，能为组织所代谢。从毒理学的观点，应检测其释放率，对可能出现的大量矿物盐等物质吸收所引起的毒性进行实验。至于非生理性的降解产物，则应进行系统的体外或体内试验。
有的聚合物可溶于水或生理盐水，如血浆膨胀剂、聚合药物或药物载体，这类物质进入机体后，除了发挥其功能作用外，还给机体带来了新的问题。因此，还应参照药理实验要求，对其安全性进行评价。首先要进行急性和慢性毒性试验，这包括剂量与效应的关系，相关脏器的生化功能检查，病理组织学检查，以及热原试验和“三致”(致癌、致畸、致突变)实验等。
对于可溶性的聚合物，很重要的是应了解其在动物体内的吸收、分布和排泄。例如聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)主要经由肾脏排出。分子量分布的不同是影响其排出的主要因素，当分子量达到25,000时，主要经由肾小球过滤排出；若分子量为25,000～110,000时，其排出为肾小球后过滤，速率较慢；分子量高于110,000时，则主要沉积在单核巨噬系统，可以较长期贮存在机体内，但仍可经由肾小球后过滤排出。聚乙烯醇也有类似的排泄规律。除了肾脏排出外，还可经由肝脏排出至肠内。上述情况说明，应针对不同的分子量及其分布来进行其吸收、分布和排泄动力学的研究。对于血浆膨胀剂，必须研究其胶体渗透压。对于聚合物药物，还要注意药物动力学和药效学。
聚合物可能起到抗原、半抗原载体或半抗原的作用。据研究，水溶性聚合物是一种弱免疫原，小剂量弱免疫原可以刺激抗体形成，大剂量则可导致免疫麻痹，因此在研究时，不仅要考虑聚合物的结构，还要考虑使用的剂量和方法。