制备生物可降解网状人工胸壁性能及在胸壁缺损中的应用

中国组织工程研究第20卷第34期2016–08–19出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchAugust19,2016Vol.20,No.34P.O.Box10002,Shenyang110180·研究原著·王新，男，1976年生，河南省内乡县人，汉族，硕士，主治医师，主要从事胸外科基础与临床研究。中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:2095-4344(2016)34-05064-06稿件接受：2016-06-02制备生物可降解网状人工胸壁：性能及在胸壁缺损中的应用王新1，佟箫兵2，刘常明3(1南阳市中心医院，河南省南阳市473000；2克拉玛依市中心医院，新疆维吾尔自治区克拉玛依市834099；3新疆医科大学第一附属医院，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市830054)引用本文：王新，佟箫兵，刘常明.制备生物可降解网状人工胸壁：性能及在胸壁缺损中的应用[J].中国组织工程研究，2016，20(34):5064-5069.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.34.008ORCID:0000-0002-9960-6920(王新)文章快速阅读：文题释义：人工合成可降解高分子材料：主要包括聚乳酸、聚羟基乙酸、聚己内酯材料等，这些材料的组成成分及降解产物均为生物体内本身存在的一些小分子产物，具有天然的生物相容性和安全性。近年来，随着医疗技术的飞速发展，生物可降解材料在胸壁缺损中得到应用，该材料主要是由聚羟基乙酸及乳酸聚合而来，在临床上得到应用，如手术缝合线、骨科固定、组织材料修复等。聚乙丙交酯分解时其产物经过肾脏等能排出体外，代谢产物无毒，具有良好的生物相容性。人工胸壁修复材料：具备良好的生物相容性，修复过程中更加有利于细胞的贴附、增殖，并且材料必须对机体不会产生毒害作用；材料必须具备良好的生物降解性，置入机体后应该能与细胞的生长速率相适应，更加符合组织的生长规律；修复材料必须具备一定的机械强度，能够为缺损部位组织提供足够的支撑，保证新生组织的生长；材料具备良好的细胞界面，更加利于细胞的聚合。摘要背景：传统修复胸壁缺损的材料由于无法降解，需要长期留在体内且组织反应较大，并发症发生率较高，难以满足修复的需要。目的：制备生物可降解网状人工胸壁，分析其性能及在胸壁缺损中的应用效果。方法：将蚕丝纤维来源与聚己内酯熔融共混，制备生物可降解网状人工胸壁材料，检测其孔隙率与弹性模量。取22只家兔，建立胸壁缺损模型，随机分2组，实验组置入生物可降解网状人工胸壁材料，对照组置入聚己内酯材料，置入后4周，苏木精-伊红染色观察缺损部位；置入后2个月，CT检查骨缺损部位。结果与结论：①生物可降解网状人工胸壁材料孔洞分布较均匀，孔隙率为54.4%，直径200-300µm，材料中纤维分布相对稳定，弹性模量高于聚己内酯(P0.05)；②CT显示，实验组材料与肋骨断端紧密接触，胸壁板与脏层胸膜之间出现新生组织；对照组材料与断端处接触，边界不清，存在高密度影；③苏木精-伊红染色显示，实验组有大量纤维细胞，胶原纤维较疏松，炎细胞数少；对照组纤维肌膜与肌肉边界不清，存在水肿，有较多炎细胞浸润；④结果表明：生物可降解网状人工胸壁可促进缺损胸壁的修复。关键词：生物材料；材料相容性；生物可降解网状人工胸壁；制备方法；性能；胸壁缺损；动物模型；聚已内酯；多孔复合材料；力学性能；修复效果主题词：胸壁；弹性模量；组织工程生物可降解网状人工胸壁修复胸壁缺损建立胸壁缺损模型，随机分2组置入后4周，苏木精-伊红染色观察缺损部位；置入后2个月，CT检查骨缺损部位实验组采用生物可降解网状人工胸壁材料修复对照组采用聚己内酯材料修复生物可降解网状人工胸壁可促进缺损胸壁的修复王新，等.制备生物可降解网状人工胸壁：性能及在胸壁缺损中的应用ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH5065:propertiesandapplicationinchestwallreconstructionWangXin1,TongXiao-bing2,LiuChang-ming3(1CentralHospitalofNanyang,Nanyang473000,HenanProvince,China;2CentralHospitalofKaramay,Karamay834099,XinjiangUygurAutonomousRegion,China;3FirstAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830054,XinjiangUygurAutonomousRegion,China)AbstractBACKGROUND:Duetotheirinabilitytobedegraded,thetraditionalrepairmaterialsforchestwalldefectsrequirealong-termstayinthebody.Therefore,severetissuereactionandthehighincidenceofcomplicationsmakethetraditionalmaterialsunabletomeettherequirementsofrestoration.OBJECTIVE:Toprepareanartificialreticularchestwallusingbiodegradablematerials,andtoanalyzeitsperformanceandapplicationintherepairofchestwalldefect.METHODS:Mixtureofsilkfiberandpolycaprolactonewasusedtopreparethebiodegradablechestwall,anditsporosityandmodulusofelasticityweremeasured.Twenty-tworabbitswereselectedtobuildchestwalldefectmodels,whichwererandomizedintotwogroups.Theartificialreticularchestwallwasimplantedintoexperimentalgroup,andpolycaprolactoneimplantedintocontrolgroup.At4weeksafterimplantation,thechestdefectwasobservedbyhematoxylin-eosinstaining;at2months,thechestdefectregionwasobservedbyCTexamination.RESULTSANDCONCLUSION:Theholeswereuniformlydistributedintheartificialchestwall,withtheporosityof54.4%andthediameterof200-300μm,fiberdistributioninthematerialwasrelativelystable,andthemodulusofelasticitywassignificantlyhigherthanthatofthepolycaprolactone(P0.05).CTshowedthatintheexperimentalgroup,theimplantmaterialwasinclosecontactwiththeribends,andnewtissuesappearedbetweenthechestwallplateandvisceralpleura;inthecontrolgroup,thematerialcontactedthebrokenendswithunclearborder,andavisiblehighdensity.Hematoxylin-eosinstainingshowedthatintheexperimentalgrouptherewerenumerousfibroblastsandasmallamountofinflammatorycells,andcollagenfiberswereloose;inthecontrolgroup,theboundarybetweenthemusclefibermembraneandthemusclebecameobscure,accompaniedbyappearanceofedemaandmoreinflammatorycells.Theseresultsshowthattheartificialreticularchestwallmadeofbiodegradablematerialscanpromotethechestwallrepair.Subjectheadings:ThoracicWall;ElasticModulus;TissueEngineeringCitethisarticle:WangX,TongXB,LiuCM.Anartificialreticularchestwallmadeofbiodegradablematerials:propertiesandapplicationinchestwallreconstruction.ZhongguoZuzhiGongchengYanjiu.2016;20(34):5064-5069.0引言Introduction临床上，胸壁缺损尚缺乏理想的修复材料，常用的材料仍然存在许多问题，如：结合能力差，难以与组织有机融合，后期修复时容易引起松动、移位、活动甚至脱出等。同时，材料长期置入后容易引起血清肿、疼痛、感染等并发症，且患者后续需要再次手术。近年来，随着人们生活水平的不断提高，人们对于自身健康要求提出了更高的要求，对医疗材料上的高效、舒适、无感染等提出了新的要求[1]。同时，医疗技术的飞速发展，推动了器官移植治疗技术，并且对缺损修复材料的性能等提出了更高的要求。由于高分子材料与天然高分子材料具有相同的化学结构，使其在外科学中得到应用[2-3]。近年来，材料学的发展为寻找并研制理想修复材料提供了新途径[4-5]。目前，临床上使用的新型生物材料主要包括可降解高分子聚合物、天然生物材料和生物陶瓷材料等，均具有良好的生物相容性、可降解性和优越的加工性能。通过适当的工艺和方法能将不同的生物材料复合起来，将其运用于组织修复，能为人工胸壁的修复拓展思路。人工合成可降解高分子材料主要包括聚乳酸、聚羟基乙酸、聚己内酯材料等，这些材料的组成成分及降解产物均为生物体内本身存在的一些小分子产物，具有天然的生物相容性和安全性[6-7]。近年来，随着医疗技术的飞速发展，生物可降解材料在胸壁缺损中得到应用，该材料主要是由聚羟基乙酸及乳酸聚合而来，在临床上得到应用，如手术缝合线、骨科固定、组织材料修复等。聚乙丙交酯分解时其产物经过肾脏等能排出体外，代谢产物无毒，具有良好的生物相容性[8-9]。相关研究显示，聚乙丙交酯降解时分为两个阶段，材料置入机体后在水环境下及相关微生物在酶的促进下能转变为低分子聚合物，王新，等.制备生物可降解网状人工胸壁：性能及在胸壁缺损中的应用P.O.Box10002,Shenyang110180裂解后的产物开始溶解，最终生成