高分子醫材

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淺談台灣高分子醫材的開發與展望
在高度全球化的今日,全球經濟趨勢的急遽變化造就了產業版塊的迅速遷移。醫療器材產業以其高度受控的特質,雖然受到的衝擊較小,然而國際醫療器材市場的需求以及供給生態也逐漸發生變化。例如美國持續對醫材的報銷進行限縮,歐貸危機後的樽節措施以及新興市場的興起,都促使醫材供應商的替換加速。而如何把握變化之中的產業發展契機,開發出優質平價的醫材,拓展高值化醫療器材產業區塊,是目前台灣相關產業面臨的新課題。
本文將針對高分子材料在當前複雜的產業環境,於醫材領域的開發應用、產品驗證以及產業整合等方面的現況,進行簡略的闡述。


一、高分子在醫療器材的應用:

在所有醫療器材所使用的材料中,高分子材料以其高度的加工可塑性、輕質化以及諸多優異的特性,及其製造成本具有絕對的競爭優勢,因此在醫療器材的應用上比起其他材料來得要廣泛得多。
而高分子材料若依來源,可分類為天然高分子及人工合成高分子。天然高分子包括有蛋白類的:膠原蛋白(Collagen)、明膠(Gelatin)以及多醣類的纖維素(Cellulose)、褐藻酸鹽(Alginate)、幾丁質(Chitin)、透明質酸(Hyaluronic Acid)等等。由於免疫反應較容易發生,因此先前在醫材應用方面比較有限。近年則是有利用其多層、多孔性結構及生物降解的特性,往組織工程及仿生材料領域發展,因此相關的製程及加工技術是國內可以努力的方向。
而於醫材應用上較常見的的合成高分子材料大致有:
(1) 聚氯乙烯(PVC):是醫用導管以及袋類中被廣泛使用的材料,全台灣每年使用在醫材方面就達約兩萬六千噸。但是近年來由於塑化劑的爭議,逐漸有明確限制添加DEHP類塑化劑的趨勢。
(2) 聚乙烯(PE):可以按照密度區分成低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)與超高分子量聚乙烯(UHMWPE)等。低密度聚乙烯應用於心導管,超高分子量聚乙烯則多應用於骨折固定(高分子骨板等)以及髖部、膝部以肩部及踝部的人工關節內襯(Cup)等。
(3) 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA):以甲基丙烯酸甲酯為單體,經自由基起始反應聚合而成,較常見的應用產品有骨水泥、牙齒膺復材以及角膜接觸鏡片等。
(4) 聚四氟乙烯(PTFE):應用有中口徑人工血管、靜脈血管、內視鏡等。最近的發展有微創手術器械、植入填充物(假鼻、下頷)以及植入體內電子裝置的絕緣薄膜等等。
(5) 聚酯類高分子:由具有羧基(Carboxyl Group)與羥基(Hydroxyl Group)的單體,經聚縮合反應(Polycondensation)得到的共聚合物,如:達克隆(Dacron)、聚乳酸(PLA)及聚甘醇酸(PGA)或其共聚物等。主要應用在醫材方面有:大口徑人工血管,人工心臟瓣膜的縫合布圈以及人工韌帶、人工氣管、手術縫線、控制藥物釋放的載體、整形植入材料、組織工程支架等。
(6) 聚胺基甲酸酯(PU):由多元醇及異烴酸酯反應而成,常見的應用有人工敷料(皮)、血液淨化器封口、人工血管與人工心臟的心室袋狀物等。
(7) 矽膠:應用於人工心臟瓣膜的球閥、人工血管、腹膜透析管、神經導管、中心靜脈導管、以及用來隆乳、隆鼻與下巴等美容手術的填充材料等。
在目前的高分子醫材市場趨勢中,有越來越多的產品往表面改質、精密加工等方向發展,來創造更多的應用領域。由於精密加工技術應用在醫材將是未來醫療器材產業的發展關鍵,塑膠中心也將針對高精密度加工技術在醫療器材的應用上,開發重點性的關鍵技術,例如精密膜孔控制、表面改質處理、醫材工程結構設計以及精密射、押出等方向,作為未來開發醫材新產品的重點能量。
 
二、高分子醫材的開發及生產銷售規範:

醫療器材開發的核心主要是針對產品安全性及功能性進行設計,也就是說,醫療器材的安全性的考量要比功能性更高。因此,對於醫療器材的製造、進口或是銷售等活動都有相對應的法規來規範。
綜觀國內外的醫療器材法規,基本上的原則都是以ISO 13485或相對應的規定作為醫療器材生產體系的框架,將醫療器材由設計開發階段、產品實現以及品質管理體系,到上市後追蹤等過程一系列的活動進行系統性的規範。而我國為了讓國內生產廠商使用國際調和的安全性與功效性評估方法,衛生署食品藥物管理局(TFDA)正推動二、三類醫療器材在申請查驗登記時,必須提交評估醫療器材安全與功效性的基本準則(Essential Principles,EP)與技術文件摘要(Summary Technical Documentation for Demonstrating Conformity to the Essential Principles of Safety and Performance,STED),作為與外國衛生主管機關建立審查資料交換承認之基礎,以提升我國醫療器材業者之國際競爭力。目前衛生福利部先試行於第三類醫材查驗登記時,此二項為必須提交的文件。

茲將STED簡略摘要如下:

A. 產品描述(含種類、組成及附件)
B. EP查檢表

    i. 一般要求 (查檢表第1~6點)
    ii. 設計與製造要求(查檢表第7~17點,如下)

       1.   化學、物理與生物特性
       2.   感染與微生物污染
       3.   製造與環境特性
       4.   具診斷或量測功能的器材
       5.   輻射防護
       6.   對連接或裝配有能量來源之醫療器材的要求
       7.   機械性風險之防護
       8.   提供病患能量或物質風險之防護
       9.   病患使用自我測試或自主管理器材風險之防護
      10.  醫療器材業者所提供之資訊(包含產品標籤仿單)
      11.  性能評估(含臨床評估)

C. 風險分析與控制
D. 設計與製造資訊
E. 產品查證與確認

 
其中需要特別注意的是在風險分析部分,國際上主要的風險管理法規都規定了必須要在設計開發階段就需要導入風險分析活動,主要是希望在設計初期就能將產品在設計上的風險就先行過濾排除,避免產品在後續開發過程中,發現設計端的風險卻無法解決而必須重新設計的問題。而此點國內並未明確規範,但是仍然建議醫材廠商或開發者在設計初期就引入風險分析。
 
另外,在產品查證與確認部分,如何將產品實現的過程進行驗證,如何設計驗證項目及驗證方案、驗證方案的指標訂定、驗證的頻率等等,都需要合理化的建構。如此才能確保醫療器材在生產及製造過程的風險足以被排除。
 
再來另一個需要注意的就是上市後的臨床追蹤、警戒系統、不良事件處理與召回等等,都需要符合各國相應的法規要求。
 

三、產業整合:

台灣生產廠在高分子醫材的領域已經獲得許多可觀的成績,其中最亮眼的有隱形眼鏡、密閉式抽痰管、藥用軟袋以及自動注射筆等產品,在全球的市場佔有率都已名列前茅,並且在醫療器械的發展中凝聚了寶貴的經驗。
 
以德國管理學家Hermann Simon的觀點,這些企業可以稱作是業界的「隱形冠軍」(Hidden Champions)。而借鑑這些標竿企業的發展模式,除了高效率生產之外,符合法規規範的高度安全性要求以及創新加值的永續投入,才能讓企業塑造出擁有技術、創新以及品牌價值的中堅企業。
 
除此之外,如何進行戰略性佈局,將臨床實際需求藉由整合學研界的開發能量、由法人接棒將學術理論轉為可以量產出來的技術再轉移到國內業界,推動關鍵零組件國產化,修補產業斷鏈。進而推動我國具備開發人體植入產品之能力,以晉升我國成為高階醫療器材供應中心為目標。
 
傳統產業創新聯盟在2010年於經濟部支持下成立的「中部醫療器材創新跨領域整合平台」正是以這樣的理念,整合跨領域的研發能量與經驗,提升研發效率及成功率。由塑膠中心主導的這個平台已經成功開發數十項創新並且具有市場利基的醫療器材產品。更期望擁有相同理念的夥伴們能繼續加入,共同開發具有市場競爭力的高值化醫療產品,開創台灣醫療器材產業的新局。