Toxikologische Risikobewertung: Ein kritischer Schritt bei der Bewertung der Biokompatibilität von Medizinprodukten

In dem sich schnell entwickelnden Bereich der Medizinprodukte hat die Sicherheit der Patienten nach wie vor höchste Priorität. Die toxikologische Risikobewertung ist eine Schlüsselkomponente des Prozesses zur Bewertung der Biokompatibilität. Sie ist unerlässlich, um potenzielle Risiken, die mit den in Medizinprodukten verwendeten Materialien verbunden sind, zu identifizieren und zu bekämpfen.

Durch einen systematischen Ansatz zur chemischen Charakterisierung und Risikobewertung können Hersteller diese Risiken besser bewältigen und die Einhaltung gesetzlicher Normen wie ISO 10993-17 sicherstellen.

Aber was genau ist eine toxikologische Risikobewertung? Im Folgenden gehen wir auf alle Details ein und teilen Ihnen alles mit, was Sie zu diesem Thema wissen müssen.

Die Bewertung der Biokompatibilität verstehen

Die Bewertung der Biokompatibilität ist ein kritischer Prozess, bei dem das Potenzial für eine inakzeptable unerwünschte biologische Reaktion infolge des Kontakts von Medizinproduktmaterialien mit dem Körper bewertet wird.

Die FDA prüft Medizinprodukte, die direkt oder indirekt mit dem menschlichen Körper in Kontakt kommen, auf ihre Biokompatibilität. Direkter Kontakt bezieht sich auf Geräte, die das Gewebe des Patienten physisch berühren, während indirekter Kontakt Geräte umfasst, die von Gesundheitsdienstleistern verwendet werden, wie Masken oder Handschuhe. Wenn ein Produkt keinen direkten oder indirekten Gewebekontakt hat, sind keine Angaben zur Biokompatibilität erforderlich.

Die FDA ist bestrebt, die Biokompatibilität auf die für die Industrie und die FDA-Prüfer am wenigsten belastende Weise zu bewerten. Die Bewertung berücksichtigt das Medizinprodukt in seiner endgültigen Form, einschließlich der Sterilisation, falls zutreffend.

Die toxikologische Risikobewertung sollte die Materialien, die Verarbeitung, die Herstellungsmethoden (einschließlich der Sterilisation) und alle Rückstände von Herstellungshilfsmitteln bewerten. In der Tat können wir hier alle bewährten Verfahren für ein Sicherheitsaudit von Medizinprodukten berücksichtigen.

Schlüsselfaktoren bei der Bewertung der Biokompatibilität durch die FDA

Die FDA berücksichtigt bei der Bewertung der Biokompatibilität mehrere Schlüsselfaktoren:

1. Art des Kontakts: Mit welchen Geweben kommt das Gerät oder seine Komponenten in Kontakt?
2. Art des Kontakts: Ist der Kontakt direkt oder indirekt?
3. Häufigkeit und Dauer des Kontakts: Wie lange ist das Gerät in Kontakt mit dem Gewebe?
4. Materialien: Woraus ist das Gerät hergestellt?

Bestimmte Produkte, die mit intakter Haut in Berührung kommen, können in den Anträgen vor der Markteinführung spezifische Informationen anstelle einer vollständigen Biokompatibilitätsbewertung liefern, wie in den Leitlinien der FDA dargelegt.

Entwicklung der Biokompatibilitätsrichtlinien der FDA

Der Ansatz der FDA zur Biokompatibilität hat sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt:

Das Verständnis des FDA-Biokompatibilitätsbewertungsprozesses und seiner Entwicklung ist entscheidend , um sicherzustellen, dass Medizinprodukte sicher und mit biologischen Systemen kompatibel sind.

Durch die Berücksichtigung von Schlüsselfaktoren und die Befolgung der neuesten Richtlinien können Hersteller potenzielle Risiken im Zusammenhang mit Materialien für Medizinprodukte effektiv bewerten und abmildern.

Die Rolle der toxikologischen Bewertung bei Medizinprodukten

Die toxikologische Risikobewertung spielt eine entscheidende Rolle bei der Bewertung der Sicherheit von Medizinprodukten. Sie identifiziert potenzielle Gefahren im Zusammenhang mit chemischen Bestandteilen, die die Sicherheit der Patienten gefährden können.

Durch die Quantifizierung der Risiken und die Begrenzung der Exposition auf ein tolerierbares Maß können die Hersteller die Risiken, die von gefährlichen auslaugbaren Stoffen ausgehen, wirksam kontrollieren.

Tatsächlich ist die toxikologische Risikobewertung eine umfassende Sicherheitsbewertung, die auf der Zusammensetzung, den Materialien und dem Verwendungszweck eines Produkts basiert. Diese detaillierte wissenschaftliche Bewertung umfasst alle verfügbaren Informationen über bestimmte Inhaltsstoffe im Zusammenhang mit der Art des Medizinprodukts, der Dosierung, der Konzentration und auch dem Expositionsszenario.

Wichtigkeit

Die toxikologische Risikobewertung ist aus mehreren Gründen ein wesentlicher Bestandteil der Studien zur chemischen Charakterisierung und Biokompatibilität :

1. Legt die zulässigen Grenzwerte für extrahierbare/auslaugbare Substanzen fest, um die Sicherheit der Patienten zu gewährleisten.
2. Identifiziert und quantifiziert Risiken im Zusammenhang mit der Exposition gegenüber gefährlichen auslaugbaren Stoffen.
3. Hilft Herstellern, Risiken effektiv zu verwalten und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften nachzuweisen.
4. Bietet eine umfassende Sicherheitsbewertung auf der Grundlage der Zusammensetzung, der Materialien und der vorgesehenen Verwendung des Produkts.

Schließlich ist die Durchführung einer gründlichen toxikologischen Risikobewertung von entscheidender Bedeutung, um die Biokompatibilität und Sicherheit von Medizinprodukten zu gewährleisten und letztlich das Wohl der Patienten zu schützen.

Regulatorischer Rahmen

Die Normenreihe ISO 10993 bietet einen Rahmen für die Bewertung der Biokompatibilität von Medizinprodukten und das Management biologischer Risiken.

Insbesondere ISO 10993-17 und ISO/TS 21726 behandeln die Bestimmung zulässiger Grenzwerte für auslaugbare Substanzen auf der Grundlage einer toxikologischen Risikobewertung der Bestandteile von Medizinprodukten.

Um diese Standards zu erfüllen, muss ein qualifizierter Toxikologe die toxikologische Risikobewertung durchführen. Dies erfordert jedoch eine umfassende Prüfung aller verfügbaren wissenschaftlichen Quellen zur Toxikologie der auswaschbaren und/oder extrahierbaren Stoffe. In Situationen, in denen keine ausreichenden Literaturdaten vorhanden sind, können zusätzliche Studien erforderlich sein, um die Risikobewertung abzuschließen.

Die Einhaltung der ISO 10993-Normen und die Durchführung ordnungsgemäßer toxikologischer Risikobewertungen sind für den Nachweis der Einhaltung von Vorschriften und die Gewährleistung der Sicherheit von Medizinprodukten unerlässlich.

Chemische Charakterisierung und toxikologische Risikobewertung

Die chemische Charakterisierung ist ein entscheidender Schritt bei der Bewertung der Biokompatibilität von Medizinprodukten. Dabei geht es um die Identifizierung und Quantifizierung potenziell auslaugbarer Substanzen, die die Sicherheit der Patienten gefährden könnten.

Analytische Verfahren bieten ein erstes Mittel zur Untersuchung der Biokompatibilität und helfen den Herstellern, die Risiken einer In-vivo-Reaktivität einzuschätzen und spätere toxikologische Probleme auszuschließen.

Die FDA verlangt zunehmend eine analytische Charakterisierung von Produktmaterialien und potenziell auslaugbaren Stoffen gemäß ISO 10993-17 und ISO 10993-18. Der Grad der chemischen Charakterisierung sollte die Art und Dauer der klinischen Exposition widerspiegeln, abhängig von den verwendeten Materialien, wie z.B. Polymere, Metalle oder Keramiken.

Analyse-Methoden

Für die chemische Charakterisierung werden verschiedene Analysemethoden eingesetzt. Zum Beispiel:

1. UV/Visuelle Spektroskopie
2. Gaschromatographie
3. Flüssigchromatographie
4. Infrarot-Spektroskopie (IR)
5. Massenspektrometrie
6. Atomabsorptionsspektroskopie (AAS)
7. Induktiv gekoppelte Plasma-Spektroskopie (ICP)

Diese Techniken helfen bei der Erkennung und Quantifizierung von Chemikalien, die von Geräten freigesetzt werden, und dienen als Surrogat für die Vorhersage der Exposition während der Nutzung.

Toxikologische Risikobewertungstechniken

Die toxikologische Risikobewertung (TRA) ist eine umfassende Sicherheitsbewertung, die auf der Zusammensetzung, den Materialien und der vorgesehenen Verwendung eines Produkts basiert. Sie besteht daher aus vier Hauptschritten:

1. Identifizierung von Gefahren und Auswertung von Daten
2. Bewertung der Exposition
3. Bewertung der Dosis-Wirkungsbeziehung
4. Risiko-Charakterisierung

ISO 10993-17 bietet eine systematische Methode zur Bewertung komplexer toxikologischer Daten, um diese Schritte anzugehen. Ziel ist es, zulässige Grenzwerte für auswaschbare Substanzen festzulegen, um die Sicherheit der Patienten zu gewährleisten.

Die toxikologische Risikobewertung ist ein wesentlicher Bestandteil der Gesamtbewertung der Biokompatibilität. Sie trägt dazu bei, den Bedarf an Tierversuchen zu verringern, indem sie die Sicherheit der Produktbestandteile bewertet. Dennoch können einige In-vitro- und In-vivo-Studien erforderlich sein, um die Biokompatibilität vollständig zu bewerten.

Die Durchführung einer gründlichen chemischen Charakterisierung und toxikologischen Risikobewertung ist unerlässlich, um die Sicherheit und Biokompatibilität von Medizinprodukten zu gewährleisten. Darüber hinaus bieten diese Bewertungen eine wissenschaftliche Grundlage für die Identifizierung und Abschwächung potenzieller Risiken im Zusammenhang mit auswaschbaren Stoffen und schützen so letztendlich das Wohlbefinden der Patienten.

Vorteile der toxikologischen Bewertung

Die toxikologische Risikobewertung bietet zahlreiche Vorteile bei der Bewertung der Biokompatibilität von Medizinprodukten. Es handelt sich um eine umfassende Sicherheitsbewertung, die zulässige Grenzwerte für extrahierbare und auslaugbare Substanzen festlegt und so die Sicherheit der Patienten gewährleistet.

Durch die Identifizierung und Quantifizierung der Risiken, die mit der Exposition gegenüber gefährlichen auslaugbaren Stoffen verbunden sind, können Hersteller diese Risiken effektiv managen und die Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften nachweisen.

Erhöhte Sicherheit

1. Die toxikologische Risikobewertung hilft dabei, die Sicherheit von Medizinprodukten zu bestimmen, indem sie potenzielle Gefahren im Zusammenhang mit chemischen Bestandteilen identifiziert, die das Wohlbefinden der Patienten beeinträchtigen können.
2. Sie legt zulässige Grenzwerte für extrahierbare und auslaugbare Stoffe fest und gewährleistet, dass die Exposition der Patienten innerhalb sicherer Grenzen bleibt.
3. Durch die Quantifizierung der Risiken und die Begrenzung der Exposition auf ein tolerierbares Maß können die Hersteller die Risiken, die von gefährlichen auslaugbaren Stoffen ausgehen, wirksam kontrollieren.

In der Tat ist die Durchführung einer gründlichen toxikologischen Risikobewertung von entscheidender Bedeutung, um die Biokompatibilität und Sicherheit von Medizinprodukten zu gewährleisten und letztlich die Patienten vor möglichen Schäden zu schützen.

Einhaltung von Standards

1. Die ISO 10993-Normen bieten einen Rahmen für die Bewertung der Biokompatibilität von Medizinprodukten und das Management biologischer Risiken.
2. ISO 10993-17 und ISO/TS 21726 behandeln speziell die Festlegung zulässiger Grenzwerte für auslaugbare Substanzen auf der Grundlage einer toxikologischen Risikobewertung der Bestandteile von Medizinprodukten.
3. Um diese Standards zu erfüllen, muss ein qualifizierter Toxikologe die toxikologische Risikobewertung durchführen, die eine umfassende Überprüfung der verfügbaren wissenschaftlichen Ressourcen im Zusammenhang mit der Toxikologie auslaugbarer und extrahierbarer Stoffe beinhaltet.
4. In Situationen, in denen keine ausreichenden Literaturdaten vorliegen, können zusätzliche Studien erforderlich sein, um die Risikobewertung zu vervollständigen und die Einhaltung der gesetzlichen Bestimmungen zu gewährleisten.

Aber warum sich an die ISO 10993 halten?

Die Einhaltung der ISO 10993-Normen und die Durchführung angemessener toxikologischer Risikobewertungen belegen die Einhaltung der Vorschriften und gewährleisten die Sicherheit von Medizinprodukten.

Die Vorteile der toxikologischen Bewertung bei der Entwicklung von Medizinprodukten liegen auf der Hand. Sie ist ein wesentlicher Bestandteil der chemischen Charakterisierung und der Biokompatibilitätsstudien und liefert eine umfassende Sicherheitsbewertung auf der Grundlage der Zusammensetzung, der Materialien und des Verwendungszwecks des Produkts.

Schließlich können Hersteller durch die Identifizierung potenzieller Gefahren, die Quantifizierung von Risiken und die Festlegung sicherer Grenzwerte für die Exposition Medizinprodukte entwickeln, die sowohl wirksam als auch sicher für die Anwendung durch Patienten sind.

Fortschritte bei analytischen und toxikologischen Methoden

Jüngste Fortschritte bei analytischen und toxikologischen Methoden haben die toxikologische Risikobewertung von Medizinprodukten erheblich verbessert. Diese innovativen Techniken ermöglichen eine genauere Identifizierung und Quantifizierung potenzieller Giftstoffe und verbessern die Bewertung der Biokompatibilität.

Innovative Techniken

1. Die hochauflösende Massenspektrometrie (HRMS) in Verbindung mit Flüssigchromatographie (LC) oder Gaschromatographie (GC) hat sich als leistungsfähiges Werkzeug zum Nachweis und zur Identifizierung unbekannter Verbindungen in Extrakten von Medizinprodukten erwiesen. Die HRMS bietet genaue Massenmessungen und eine hohe Empfindlichkeit, was ein umfassendes Screening potenzieller Giftstoffe ermöglicht.
2. Die In-Silico-Toxikologie, die den Einsatz von Berechnungsmethoden zur Vorhersage der Toxizität von Chemikalien umfasst, hat in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen. QSAR-Modelle (Quantitative Structure-Activity Relationship) und Read-Across-Ansätze können die Toxizität unbekannter Verbindungen auf der Grundlage ihrer strukturellen Ähnlichkeit mit bekannten Giftstoffen abschätzen. Diese Methoden machen Tierversuche überflüssig und ermöglichen eine schnelle Bewertung der Toxizität.
3. Die Organ-on-a-Chip-Technologie hat die In-vitro-Tests revolutioniert, da sie die menschliche Physiologie besser nachahmt als herkömmliche Zellkulturmethoden. Diese mikrofluidischen Geräte enthalten menschliche Zellen, die in einer 3D-Umgebung kultiviert werden. Dies ermöglicht realistischere Expositionsszenarien und eine bessere Vorhersagekraft.

Fallstudien

In einer Studie von Smith et al. wurde die Wirksamkeit der LC-HRMS bei der Identifizierung unbekannter auslaugbarer Stoffe aus einem medizinischen Gerät aus Polymeren nachgewiesen. Außerdem konnten die Forscher Spurenmengen von potenziell toxischen Verbindungen nachweisen und quantifizieren, was eine umfassendere toxikologische Risikobewertung ermöglichte.

In einer anderen Studie verwendeten Forscher QSAR-Modelle zur Vorhersage des Hautsensibilisierungspotenzials von Chemikalien, die bei der Herstellung von Medizinprodukten verwendet werden. Der In-silico-Ansatz identifizierte potenzielle Sensibilisatoren genau, wodurch die Notwendigkeit von Tierversuchen reduziert und der Prozess der Biokompatibilitätsbewertung beschleunigt wurde.

Schließlich wurde die Organ-on-a-Chip-Technologie erfolgreich eingesetzt, um die Kardiotoxizität eines medikamentenfreisetzenden Stents zu bewerten. Das mikrofluidische Gerät, das menschliche Kardiomyozyten enthielt, bot ein physiologisch relevanteres Modell für die Bewertung der potenziellen schädlichen Auswirkungen des Medikaments auf die Herzfunktion.

Diese Fortschritte bei den analytischen und toxikologischen Methoden haben die toxikologische Risikobewertung von Medizinprodukten erheblich verbessert. Da diese Techniken genauere und relevantere Daten liefern, können die Hersteller die Biokompatibilität und Sicherheit ihrer Produkte gewährleisten.

Herausforderungen und Beschränkungen

Trotz der Vorteile der toxikologischen Risikobewertung bei der Bewertung der Sicherheit von Medizinprodukten gibt es einige Herausforderungen und Einschränkungen, die berücksichtigt werden müssen. Zum Beispiel:

Potenzielle Fallstricke

Toxizitätstests von Nanomaterialien können aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften und möglichen Wechselwirkungen mit biologischen Systemen eine Herausforderung darstellen. Häufige Fallstricke sind:

1. Interferenz von Nanomaterialien mit Testkomponenten oder Nachweissystemen, was zu falsch positiven oder falsch negativen Ergebnissen führt.
2. Agglomeration oder Aggregation von Nanomaterialien in Testmedien, was ihre Bioverfügbarkeit und zelluläre Aufnahme beeinträchtigt.
3. Adsorption von Proteinen oder anderen Biomolekülen auf der Oberfläche von Nanomaterialien, wodurch deren biologische Wirkung verändert wird.
4. Schwierigkeiten bei der Charakterisierung von Nanomaterialien in komplexen biologischen Matrices, die eine genaue Dosisbestimmung erschweren.

Aus diesem Grund ist eine sorgfältige Berücksichtigung dieser potenziellen Fallstricke unerlässlich, um zuverlässige und reproduzierbare Toxizitätsdaten für Nanomaterialien in Medizinprodukten zu gewährleisten.

Datenlücken

Trotz der Fortschritte bei den Methoden der toxikologischen Risikobewertung gibt es immer noch Datenlücken, die die umfassende Bewertung von Nanomaterialien einschränken. Dazu gehören:

1. Begrenztes Verständnis der langfristigen Auswirkungen und der Biodistribution von Nanomaterialien im Körper.
2. Mangel an standardisierten Methoden zur Charakterisierung von Nanomaterialien und zur Bewertung ihrer Toxizität.
3. Unzureichende Daten über die Auswirkungen von Form, Größe und Oberflächeneigenschaften von Nanomaterialien auf ihre biologischen Wechselwirkungen.
4. Unvollständiges Wissen über die Mechanismen der Toxizität von Nanomaterialien.

Die Behebung dieser Datenlücken durch weitere Forschung und Methodenentwicklung ist entscheidend für die Verbesserung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit der toxikologischen Risikobewertungen für Nanomaterialien in Medizinprodukten.

Die Bewältigung dieser Herausforderungen und die Schließung von Datenlücken ist für die Gewährleistung der Sicherheit und Biokompatibilität von Medizinprodukten, die Nanomaterialien enthalten, von entscheidender Bedeutung.

Darüber hinaus sind gemeinsame Anstrengungen von Herstellern, Forschern und Aufsichtsbehörden erforderlich, um die toxikologische Risikobewertung von Nanomaterialien voranzutreiben und die Gesundheit der Patienten zu schützen.

Eine wichtige Komponente für die Biokompatibilität von Medizinprodukten

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die toxikologische Risikobewertung ein wesentlicher Bestandteil der Gewährleistung der Biokompatibilität von Medizinprodukten und der Patientensicherheit ist.

Durch die Identifizierung potenzieller Gefahren, die Quantifizierung von Risiken und die Festlegung von sicheren Expositionsgrenzen können Hersteller Produkte entwickeln, die sowohl wirksam als auch sicher sind.

Darüber hinaus haben Fortschritte bei den analytischen und toxikologischen Methoden die Genauigkeit und Zuverlässigkeit dieser Bewertungen erheblich verbessert, so dass umfassendere Bewertungen von Produktmaterialien und potenziellen Giftstoffen möglich sind.

Allerdings gibt es nach wie vor Herausforderungen und Einschränkungen, insbesondere bei der Bewertung von Nanomaterialien, die in Medizinprodukten verwendet werden.

Die Bewältigung dieser Herausforderungen und die Schließung von Datenlücken durch gemeinsame Anstrengungen von Herstellern, Forschern und Aufsichtsbehörden ist für den Schutz der Gesundheit der Patienten von entscheidender Bedeutung.

Indem wir die Bedeutung der toxikologischen Risikobewertung während des gesamten Entwicklungsprozesses betonen und ihre Vorteile hervorheben, können wir die kontinuierliche Entwicklung sicherer und biokompatibler Medizinprodukte gewährleisten.

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FAQs

1. Was beinhaltet die toxikologische Risikobewertung im Zusammenhang mit Medizinprodukten?
Bei der toxikologischen Risikobewertung (TRA) von Medizinprodukten handelt es sich um eine detaillierte Sicherheitsbewertung, bei der die Zusammensetzung, die Materialien und der Verwendungszweck des Produkts berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass es sicher verwendet werden kann.

2. Können Sie die Schritte bei der toxikologischen Risikobewertung beschreiben?
Der Prozess der toxikologischen Risikobewertung umfasst vier Hauptschritte:

• Identifizierung von Gefahren: Dieser erste Schritt umfasst die Entnahme von Proben und die Analyse der Umwelt, um Chemikalien zu identifizieren, die ein Risiko darstellen könnten.
• Bewertung der Exposition: Dieser Schritt bewertet das Ausmaß, in dem Menschen den identifizierten Gefahren ausgesetzt sein können.
• Dosis-Wirkungs-Beurteilung: Hierbei wird das Verhältnis zwischen der Dosis der Chemikalie und der Schwere der Reaktion oder des Schadens, den sie verursacht, bewertet.
• Charakterisierung des Risikos: Im letzten Schritt werden die Daten aus den vorherigen Schritten zusammengefasst und kombiniert, um das Gesamtrisiko zu charakterisieren.

3. Warum wird eine toxikologische Bewertung durchgeführt?
Eine toxikologische Bewertung wird durchgeführt, um die potenziellen toxischen Wirkungen von herauslösbaren Stoffen in einem Produkt unter Berücksichtigung ihrer Konzentration, der Dauer der Produktverwendung und des Verabreichungsweges zu beurteilen. Dies trägt dazu bei, die Sicherheit von Produkten für den menschlichen Gebrauch zu gewährleisten.

4. Was ist der Zweck der Biokompatibilitätsbewertung bei Medizinprodukten?
Die Bewertung der Biokompatibilität ist für die Gewährleistung der Sicherheit von Medizinprodukten entscheidend. Dabei werden die Produkte auf ihre Kompatibilität mit biologischen Systemen getestet und es wird geprüft, ob sie Schäden oder unerwünschte Reaktionen hervorrufen können. Diese Bewertung ist ein wichtiger Teil der allgemeinen Sicherheitsbewertung für Medizinprodukte.

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