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渗透性扩张器动物体内应用的安全性研究

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中【司组织工程研究 菇7 7r 第57 2013—12—17出版 ,ChineseJournalofTissueEng ̄eeringResearch December 7 2013 VoL17No.51 wwwCRTER.org .doi:lO.3969/j issn.2095—4344.2013.51 016 [http.//www.crter.org] 张续弹, 2ZJIZ[t,t簖毕 ,郑少逸・ 融专,赖文.涪违性 傣器硝物体 喧均昀霞全性吾埒宽 中 缉缨I程研究 2013 ̄17(51):8881.8886 渗透性扩张器动物体内应用的安全性研J ̄-l,* 孙传伟’,土召旭 ,陈 德’,郑少逸’, 徽宁’,审负文’(’广东省医学科学院,广东省人民医院,广东省广州i市510080; 中国食品 药品检定研究院,北京市1000501 文章亮点: 渗透性扩张器是选用甲基丙烯酸甲脂和N-乙烯基吡咯烷酮的聚合物经特殊工艺制作而成,并包裹在有孑L 孙传伟★,男,1983年生, 的硅橡胶包膜材料内,具有吸附体液膨胀的特性,是修复软组织缺损的新型材料。文章的创新在于设计动物 山东省临沂市人,汶族, 实验探讨渗透性扩张器的体内扩张规律及组织相容性。 2010年汕头大学医学院 关键词: 毕业,硕士,医师,主要 生物材料;材料生物相容性;渗透『生扩张器;聚乙烯;组织相容性;组织缺损 从事创面修复与组织工程 研究。 主题词: 生物相容性材料;聚乙烯:组织相容性;弹性聚硅酮类 通讯作者:赖文,广东省 人民医院,广东省医学科 学院,广东省广州市 摘要 510080 背景:渗透性扩张器是内含甲基丙烯酸甲脂和N一乙烯基吡咯烷酮吸水性凝胶的自膨胀扩张器,植入机体后可 laiwen@china.com 通过吸附体液而缓慢膨胀。 目的:通过大鼠皮下包埋实验,探讨渗透性扩张器在动物体内的近远期变化规律及组织相容性。 中图分类号:R318 方法:设计Wistar大鼠自身对照实验,将渗透性扩张器(样品)和高密度聚乙烯(对照品)分别植入大鼠皮下,观 文献标识码:B 文章编号:2095-4344 察术后创面愈合情况,渗透性扩张器植入不同时间的扩张情况及其在大鼠体内的炎症反应。 (2013)51-08881・06 结果与结论:所有大鼠术后创面均I级甲等愈合;渗透性扩张器植入大鼠体内第1周膨胀速度最快,4周时 可膨胀至原始体积的9倍,4周后膨胀速度逐渐减慢,至12周体积约为原始体积的10倍,而后维持此体积 修回日期:2013-11—07 不变;病理切片显示,渗透性扩张器植入后的炎症反应与高密度聚乙烯组比较差异无显著性意义 >O.o5), (201309163/GW’W) 说明渗透性扩张器具有缓慢持久的吸水膨胀能力及良好的组织相容性。 /n vivo safety of self-filling osmotic tissue expander Sun Chuan—wei ,Wang Zhao-xu ,Chen Hua—de ,Zheng Shao.yi ,Bian Hui.ning ,Lai Wen’(’Division of Burns,Guangdong General Hospital,Guangdong Academy of Medical Sciences,Guangzhou 510080, Guangdong Province,China; National Institutes for Food and Drug Control,Beijing 100050,China) Abstract BACKGR0UND:The osmotic tissue expander is a self-iflling device consisting of an osmotic active hydrogel which is made of vinylpyrrolidone and mehtylmethacrylate.It can absorb body fluids and swell up gradually after embedded. , OBJECTIVE:To explore the short-term and long-term regular pa ̄erns as well as histocompatibility of the osmotic tissue expander in vivo. Sun Chuan-wei★ Master, METHODS:A self-control design was carried out in Wistar rats by embedding the osmotic tissue expander and Physician,Division of Burns. high・density polyethylene into each side of their spinal column subcutaneOusIy.Wound healing,tissue expansion Guangdong General Hospital, and inflammatory reaction were detected and compared at different periods after operation. Guangdong Academy of RESULTS AND CONCLUSION:AII the wounds got primary healing.The device expanded fastest at week 1 after Medical Sciences.Guangzhou 510080.Guangdong Province the implantation.After being enlarged to about nine times that of the initial size at week 4,the expander slowed China down its swelling.It reached its ultimate volume at week 1 2 which was about 1 0 times as big as that of the initial one.Then it remained almost the same size until lhe end of our design.Pathological sections showed that the Corresponding author:Lai Wen inflammatory reaction of osmotic-tissue・expande ̄group had no significant diference frOm that of the control Division of Burns,Guangdong group fP>0.05).These findings suggest that osmotic tissue expander has a slow-lasting swelling ability and GeneraJ Hospita1.Guangdong good histocompatibility. ACademy of Mediacl Sciences, Guangzhou 510080, Subject headings:biocompatible materials;polyethylene;histocompatibility;silicone elastomers Guangdong Province,China laiwen@china.com Sun CW,Wang Z.X.Chen HD,Zheng SY,Bian HN,Lai W.In vivo safety of self-filling osmotic tissue expander Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu.2013;17(51):8881—8886. 1SSN 2095—4344 CN 21—1581/R CODEN:zLKHAH 8881 孙抟伟.等。渗透性扩张器动物体啕随雨昀安全性研究 鳜方法:  …矾。 0引言 Introduction 扩张器的埋置:将实验中所用标准品(对照组)裁成 1 cmxl cmx0.2 cm大小,与渗透性扩张器(实验组)一 随外科干预技术的进步,临床上越来越多的疾病可通 过手术治愈,但外科手术在彻底切除病变组织,改善患者 预后的同时也容易造成自身皮肤软组织的缺损。巨大或者 暴露部位的软组织缺损会影响外观甚至机体功能。妥善解 决这类问题是广大软组织缺损患者的迫切需求。目前修复 起,经6oCo辐照16 h灭菌,照射强度20 kGy,作为植入 物以备后用。以10 g/L戊巴比妥 ̄(Sigma)按40 mg/kg 剂量腹腔注射麻醉40只Wistar大鼠。进入麻醉状态后, 刮净背部术野体毛,碘酒常规消毒铺巾。于背部正中设 计长约2 cm手术切Ell,在脊柱两侧皮下各植入1个植入 物,左侧为对照组植入高密度聚乙烯,右侧为实验组植 入渗透性扩张器。无菌丝线缝合术口,复苏后饲养于中 国食品药品检定研究院实验动物中心。 手术部位大体形态及组织学观察:观察40只大鼠术口愈 合情况,植入物周围皮肤有无红肿、化脓及皮肤破溃等, 于术后第1,4,12,26周随机选取10只大鼠行颈部脱臼 法处死。沿原切口剪开背部皮肤,将植入物连同周围组织 一皮肤软组织缺损的方法很多,常用的有皮瓣转移手术 I-5J,, 自体骨组织和脂肪组织移植 ⅢJ、传统扩张器(注水型) ” 引。这些方法各有优缺点:皮瓣转移手术在填充修复 软组织缺损的同时会造成新的软组织缺损,有时供瓣区甚 至需要植皮;白体骨组织和脂肪组织移植需要牺牲供体组 织;传统扩张器(注水型)可以通过预先扩张组织量从而达 到修复皮肤软组织缺损的目的,近年来使用较为广泛,但 操作繁琐,切口大,容易出现水囊破裂等并发症。如果能 并取出,浸入盛满水的小烧杯中,测量溢出液体的体积 够解决上述难题,扩张器的使用将会更加广泛。1984年 Austad ̄llRose[16]发明了一种新型的扩张器,通过可膨胀 材料吸附体液达到扩张软组织目的,但由于工艺原因,容 易渗漏引起机体组织坏死。随后研究者尝试用不同的材料 对可膨胀材料进行包裹。后来有学者发现,甲基丙烯酸甲 脂和N一乙烯基吡咯烷酮的聚合物化学性质稳定,不容易 分解,无毒,无致畸致癌作用,已被应用于制作眼 镜… 。渗透性扩张器即选用甲基丙烯酸甲脂和N一乙烯 基吡咯烷酮的聚合物经特殊工艺制作而成,并包裹在有孔 的硅橡胶包膜材料内,具有吸附体液膨胀的特性,被视为 (4℃时,1 mL水体积为1 cm ),从而获取植入物的体积。 然后将植入物浸入体积分数4%甲醛固定液中固定,制作 蜡块,切成4 um厚切片,苏木精一伊红染色,镜下观察。 每张玻片选择3个包含炎症反应带的视野,经Image—Pro Plus 6.0图像分析软件分析,统计每个标本的细胞数量。 主要观察指标:植入物埋置部位的大体形态及组织 结构观察。 统计学分析:所得数据采用SPSS 1 3.0统计学软件 进行处理分析,结果以娃s表示,行配对计量资料比较 的t检验。P<0.05为差异有显著性意义。 2结果Results 修复软组织缺损的新型材料。文章通过设计动物实验探讨 渗透性扩张器的体内扩张规律及组织相容性,为本品的临 床使用提供理论支持。 2.1 实验动物数量分析1 材料和方法Materials and methods 40只Wistar大鼠均存活,进入 结果分析。 2.2不同时间点渗透性扩张器在动物体内的膨胀体积 设计:动物实验,组织学分析。 时间及地点:于2011年7月至2012年3月在中国食 品药品检定研究院完成。 材料: 植入大鼠体内前渗透性扩张器的初始体积为0.2 cm ,从 获取的术后第1,4,12,26周扩张器的体积可发现,渗 透性扩张器可通过吸收体内水分膨胀,其中第1周膨胀 速度最快,第4周时体积可达原始体积的9倍大小,4周 实验动物:8周龄SPF级Wistar大鼠40只,体质量 1 50—200 g,雌雄不拘,由中国食品药品检定研究院实 后膨胀速度逐渐减慢,至12周体积约为原始体积的10 倍,而后维持此体积不变,见图1。 2.3扩张器植入部位的炎性反应 所有大鼠术后创面 验动物中心提供,实验动物使用许可证号:SYXK(京) 2011—0008,实验动物生产许可证号:SCXK(京) 2009.0017。 均I级甲等愈合,实验过程中可发现大鼠右侧(实验组) 皮肤明显隆起,未发现皮肤红肿破溃。 组织切片苏木精一伊红染色后可发现植入后第1周 两组均有较多炎性细胞浸润,胶原成分稀少。随植入时 间延长,两组炎性细胞逐渐减少,胶原沉淀和纤维增生 明显。第12周时,两组炎性细胞已明显减少,细胞成分 以成纤维细胞、巨噬细胞、淋巴细胞为主。第26周时实 验组镜下可见较多胶原纤维束,而对照组胶原纤维排列 P0 Box 1200,Shenyang 110004 www.cRTER org 渗透性扩张器:购于上海康奥实业发展有限公司,是 有渗透活性的水凝胶,其成分为硅橡胶膜包裹的甲基丙 烯酸甲脂和N一乙烯基吡咯烷酮的聚合物,规格为1 cm ̄ 1 cmx0.2 cm。 高密度聚乙烯(USP标准品):购于广州英韦创津生物技 术公司,是已被证实安全有效的填充材料。 8882 孙侮伟。等 渗透性 张舔动物体内}夔嗣的安令卡堡磺究 …c一。 发明了一种新型的扩张器,是由高张、饱和的盐水假体 做成的,可以吸收体内水分而扩张,无需多次注水,减 少了患者的痛苦,但由于工艺原因,容易渗漏引起机体 组织坏死。基于此观点,后续学者对这种自渗透扩张器 进行了大量研究与改进。2000年,Bacskulin等 以甲 基丙烯酸甲脂和N一乙烯基吡咯烷酮为原料制作了一种 水凝胶样的渗透性扩张器,并成功应用于4,JLI1E球摘除 及软组织的目的,与传统扩张器相比,省去了患者频繁 去医院注水的辛劳。 理论上讲,渗透性扩张器有传统型扩张器(注水型) 无法比拟的优势,如果将来获得较为广泛的临床应用, 将是广大皮肤软组织缺损或者畸形患者的福音。本研究 通过长达26周的时间对渗透性扩张器在动物体内应用 的安全性和稳定性进行了观察,发现其安全性与目前整 术后眼窝萎缩的治疗,这种扩张器能在72 h内达 ̄1J98% 的水化效果,扩张速度很快,但由于缺乏可控性,容易 形外科广泛使用的高密度聚乙烯(标准品)相当。 引起局部组织缺氧坏死,其应用受到。2001年, Wiese等【, 将这种水凝胶改进成离子化凝胶,虽然增加 了其扩张程度,但自渗透的速度仍不能得到控制。2007 年,Anwander等 圳提出设想,建议可以用含有一定数 量和大小空隙的外壳包裹扩张材料,以阻止可扩张材料 快速吸水膨胀 控制其扩张速度。随后出现了以硅膜包 裹水凝胶假体,目前已有这种假体的临床使用报 道[36-40],但反应的问题多与无法精确控制扩张器的自渗 透速度及皮肤的感染、坏死有关。实验通过动物实验发 现这种扩张器的膨胀速度是有规律可循的。扩张器在体 内的扩张时间较长,其中第1周膨胀速度最快,第4周时 体积可达原始体积的9倍大小,4周后膨胀速度逐渐减 慢,至12周体积约为原始体积的10倍,至26周时体积并 未较12周增大,说明其扩张时间约12周,最大扩张体积 为原来的10倍。摸清此规律有极大的临床意义,对医务 人员来说可以根据组织缺损的大小选用合适型号的扩 张器及合适的术式,对整个病程有大致的估算,可最大 程度减轻患者的病痛;对患者而言术后前4周会有不同 程度的疼痛感,但可以有充足的心理准备面对预期出现 的情况。 为探讨硅膜包裹渗透性扩张器的组织相容性和安 全性,实验以高密度聚乙烯(标准品)作为对照。高密度 聚乙烯是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂,安全无 毒,已被广泛应用于颅、颌、面等部位的整形手术,其 安全性已得到了临床验证。实验结果显示,在实验的第 1,4,12,26周,植入物周围的炎症细胞浸润程度逐渐 降低,与对照组(标准品)相比,均未得出有统计学差异 的结果。其中第1,4周,植入物周围的炎性浸润细胞以 中性粒细胞为主,而到实验后期,逐渐演变为以淋巴细 胞为主。实验中同样没有观察到大鼠行为异常和局部细 胞变性、坏死,说明硅膜包裹的渗透性扩张器体内应用 的稳定性和安全性与高密度聚乙烯相当。 皮肤软组织扩张技术使得很多皮肤软组织缺损或 畸形的患者获得了良好的外观改善,但仍有很多患者因 为该项技术耗时长、痛苦大、需要频繁往返医院而最终 放弃选用。渗透性扩张器植入体内前尚未扩张,因此手 术切口较小,对患者损伤小,在局部麻醉下即可实现植 入。植入体内后通过吸收体液达到逐渐膨胀、扩张皮肤 fSS~2095—4344 CN 21.1581/R CC}DEN:ZLKHAH 者元 :本课题由第二、三作者及第一作者共同设计, 由第一、二、五作者实施,第二、四、六作者进行评估。 /,_釜 色课题未涉及任何厂家及相关雇主或其他经济组 织直接或间接的经济或利益的赞助。 伦理要 c:=实验过程中对动物的处置符合动物伦理学标准。 掌 扩张器一作为整形外科特有的先进治疗方法, 其原理就是将皮肤软组织扩张器植入病变附近正常皮肤软组 织下,通过间断地向扩张囊内注射液体以增加扩张器容量,使 其对表面皮肤软组织产生压力,通过扩张机制对局部的作用使 组织和表皮细胞的增殖及细胞间隙拉大,增加皮肤面积, 取出扩张囊后,就可以用新增加的皮肤软组织进行组织修复和 器官再造了。 , 考古 :文章为原创作品,数据准确,内容不涉及泄密, 无一稿两投,无抄袭,无内容剽窃,无作者署名争议,无与他 人课题以及专利技术的争执,内容真实,丈责自负。 4参考文献References 【1】 Fabrizio T.Facial artery lfaps in facial oncoplastic reconstruction.Facial Plast Surg.2013:29(5):333-339. 【2】 Li Xu J,Zhang XZ.Lowering the pivot point of sural neurofasciocutaneous flaps to reconstruct deep electrical burn wounds in the distal ofot.Burns.2013:39(4):808・813. 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