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研究背景及目的:随着周围神经损伤患者数量不断增多,因神经功能恢复不理想而造成诸如肌肉萎缩、运动感觉功能部分或全部丧失等并发症给患者带来了严重的身体和精神创伤。因此,周围神经损伤后神经纤维的再生和功能恢复是周围神经修复的关键,也是医学界难以解决的难点问题。由于神经周围瘢痕形成及局部神经粘连是影响神经再生及功能恢复的重要因素之一,因此如何解决神经修复过程中周围组织的粘连问题是当前的研究热点。目前,临床主要采取以下措施防止神经粘连:局部注射药物、自体或异体生物导管(膜)、应用非吸收材料作为神经周围的物理屏障,采用可吸收材料处理神经吻合口等。局部注射药物主要是指在神经吻合口部位应用地塞米松、强的松龙、玻璃酸钠、几丁糖等。局部用药能解决部分粘连的问题,但药物代谢吸收快,易流动、术后容易排出,治疗效果欠理想。静脉作为神经损伤后的修复措施虽可建立有利于神经再生的微环境,但自体来源的静脉需要附加手术,取材的部位和范围受到限制。可降解的医用高分子材料壳聚糖、纤维素等属于天然材料,其制成的神经导管(膜)目前被认为是理想的防止神经粘连的生物材料。然而因具有致敏性及免疫排斥反应,降解时间与神经再生时间不同步,材料脆性强,通透性差,影响组织液和营养液的交换,且组织相容性欠佳,临床应用受到限制。由中科院长春应化所、长春圣博玛生物材料有限公司联合开发的聚-DL-乳酸可吸收医用膜(以下简称PDLLA医用膜)以生物可降解的聚乳酸类聚合物为材料,利用相转化法制备新型的具有多孔结构的可吸收医用防粘连膜。根据推测:多孔结构与无孔膜产品相比,在保持良好的力学性能基础上,具有非常好的柔韧性和降解时间可控性;多孔结构的存在可能会使产品既具有好的阻隔效果,起到防止神经粘连的作用;同时又可以实现膜两侧的组织液流通顺畅,有利于营养物质的交换,促进神经再生。该产品已经完成初步理化指标的测定,本实验拟通过体外生物学及动物实验研究进一步明确其在体内、外的生物相容性及防止神经粘连、促进神经再生的作用,为该产品的批量制备和临床应用做前期准备工作。实验方法及结果:本实验通过(1)体外的家兔皮肤刺激试验、细胞毒性试验及骨髓嗜多染红细胞微核试验检测PDLLA医用膜的皮肤刺激性、细胞毒性和遗传毒性。(2)通过将PDLLA医用膜植入大鼠体内模拟手术,检测该材料在体内的代谢毒性、对血液系统的影响,肝肾功能损害及对重要脏器的影响。(3)通过对PDLLA医用膜防止大鼠坐骨神经粘连的实验研究,检测该材料的降解性及防止神经粘连、促进神经再生的作用。体外试验中,进行了家兔皮肤刺激实验、细胞毒性实验及骨髓嗜多染红细胞微核实验。在皮肤刺激实验中,6只家兔分为3组进行测试;采用生理盐水做为阴性对照,2,4-二硝基氟苯做为阳性对照,PDLLA浸提液为试验组;对家兔皮肤进行24h贴敷,观察;记录1h、24h、48h、72h各接触部位的皮肤刺激反应情况。结果表明家兔对实验材料PDLLA浸提液的皮肤反应分级为“无”,说明PDLLA医用膜对家兔皮肤无刺激性。在细胞毒性实验中我们采用了MTT法进行检测,采用非洲绿猴肾细胞(Vero细胞)做为受试细胞;设置阴性对照组(RPMI-1640培养液)、阳性对照组(0.5%苯酚溶液)、试验组为12.5%、25%、50%、100%浓度的PDLLA浸提液;在24h、48h、72h时测得各组OD值及Vero细胞相对增值率,其中72h PDLLA组OD值:0.880±0.034~0.895±0.040(x±S),细胞增殖率为99.9%~101.6%,而阴性组为OD值:0.881±0.039(x±S),增殖率为100.0%二者无显著性差异(P>0.05)。即PDLLA医用膜对细胞没有毒性,符合生物材料的无毒性要求。在微核试验中将50只小鼠随机分为5组,分别为PDLLA浸提液低剂量组(50ml/kg)、中剂量组(100ml/kg)、高剂量组(200ml/kg)、阳性对照组(环磷酰胺40mg/kg)以及阴性对照组(生理盐水1.5ml);采用2次给药法腹腔注射,即第1次给药24h后进行第2次给药,第2次给药后6小时后处死动物。阳性组的微核率高达(49.7±4.03)‰(x±S),而生理盐水组为(1.85±0.11)‰(x±S),PDLLA组为(1.98±0.08~2.27±0.19)‰(x±S),PDLLA与生理盐水组比较微核率无显著性差异(P>0.05),说明PDLLA医用膜无小鼠遗传毒性。在体内慢毒性实验中,模拟手术过程将试验材料市售生物膜(天义福人工神经鞘管)及PDLLA医用膜植入大鼠坐骨神经与肌肉之间,分别在1W、4W、12W进行血细胞检测、血清生化学检测和重要的脏器的病理学检查来评估PDLLA医用膜植入动物体内的毒性。试验结果显示生物膜及PDLLA医用膜与未植入任何材料的阴性照组相比,各时间点白细胞计数、红细胞计数、血红蛋白及血小板计数均未发生显著性改变(P>0.05),说明生物膜及PDLLA的植入对大鼠免疫系统及造血系统没有显著影响。血清学检查结果表明大鼠的肝功、肾功在各时间点与阴性对照组相比无显著性差别(P>0.05),说明生物膜及试验材料无肝、肾功能损害。病理学检查结果显示:肝、肾、胰、脾无任何病理性损伤。说明生物膜及PDLLA医用膜在观察期内具有良好的体内生物相容性。在防止周围神经粘连的实验中,18只大鼠分三组进行试验,1组为神经直接吻合组,2组为市场已有产品生物膜包裹,3组为PDLLA医用膜包裹在坐骨神经吻合口。通过以下指标进一步观测生物膜及试验材料的防止周围神经粘连,促进神经再生的作用:(1)观察手术切口愈合情况,足底溃疡情况;术后8周、12周取材时观察坐骨神经吻合口周围的粘连情况;(2)通过肌电图仪于术后8周检测复合肌肉动作电位、其潜伏期和波幅,计算传导速度及测定胫前肌、腓肠肌相对湿重来评价坐骨神经再生后肢体的功能;(3)于术后12周取坐骨神经吻合段的神经本别进行HE、Mallery氏染色、Bielschowsky氏改良染色,制成病理切片,观察再生神经纤维的密集程度、结构是否完整,排列紊乱程度及局部瘢痕组织的情况。实验结果表明:PDLLA医用膜组手术切口无感染及窦道,无异物排出,愈合情况良好;足底溃疡愈合时间8.5周,早于神经直接吻合组。PDLLA医用膜组与生物膜组、神经直接吻合组相比具有更少的组织粘连,说明PDLLA医用膜的组织相容性好,防止粘连的作用明显。术后8周进行大鼠坐骨神经的电生理检测。复合肌肉动作电位(CMAP):假手术组25.4±8.9mV,直接吻合组5.2±1.45mV,生物膜组6.4±2.8mV,PDLLA组9.5±4.1mV。PDLLA组与直接吻合组、生物膜组比较有显著性差异(P<0.01);胫前肌、腓肠肌相对湿重的百分比:坐骨神经直接吻合组(0.31±0.02)%;生物膜组(0.38±0.03)%;PDLLA组(0.48±0.03)%,生物膜组与PDLLA组相比有显著性差异(P<0.05)。术后12周,组织学检测结果证明植入PDLLA医用膜组再生神经纤维排列较直,分布均匀,结缔组织增生不明显。上述结果说明,PDLLA医用膜对受损神经所支配的肌肉的营养状态及神经功能恢复较生物膜组更为有效,神经再生效果更好。结论:PDLLA做为聚乳酸家族中的成员,因其高分子链的不对称碳原子排布不规整,是无定形聚合物,Tm为65℃,降解和吸收速度较快,一般为3-6个月,克服了PLA材料降解时间长的缺点。PDLLA医用膜包裹在神经吻合口断端能形成相对封闭的区域,在物理学上形成比神经外膜更为强韧的再生管道,不仅阻止了增生结缔组织的长入防止神经粘连,同时能够防止神经生长因子的外溢,营造了有利于神经再生的微环境;同时与其他无孔道结构无渗透性的材料相比,具有多孔结构的PDLLA医用膜又可以实现膜两侧的组织液流通和营养交换,有利于神经再生。根据试验,该医用膜具有良好的降解性能。综上所述,具有多孔结构的PDLLA可吸收医用膜无皮肤刺激性、无细胞毒性和遗传毒性;对造血及免疫系统无影响,无肝、肾功能副损伤;作为可降解高分子材料包绕在神经周围能起到良好防止粘连的作用;其多孔结构克服了以往材料的无渗透性的缺点,允许组织液交换,有利于神经的再生,有良好的临床应用前景。