魯開化 周 智 曹景敏
魯開化男,1935年生,1957年畢業(yè)于第四軍醫(yī)大學(xué)醫(yī)療系。第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院整形外科中心教授、主任醫(yī)師,博士研究生導(dǎo)師。中華整形外科學(xué)會常務(wù)委員、中華顯微外科學(xué)會副主任委員、中國康復(fù)醫(yī)學(xué)會修復(fù)重建外科學(xué)會委員,本刊副主編。國內(nèi)外發(fā)表論文200余篇,主編專著4部,參編20余部。[摘要]目的:聚丙烯酰胺水凝膠產(chǎn)品雖經(jīng)國家有關(guān)部門檢測合格,但有無細胞毒性,注入體內(nèi)后組織相容性如何,有無毒副作用需實驗研究證實。方法:綜合國內(nèi)相關(guān)文獻進行分析評價。〖HT5"H〗結(jié)果:國內(nèi)11篇相關(guān)此產(chǎn)品的研究通過對成纖維細胞L929及神經(jīng)元細胞的細胞毒性實驗,注入小白鼠、大白鼠、豚鼠、兔、香豬體內(nèi)(皮下、肌肉、神經(jīng)干周圍、乳腺下)后,組織學(xué)、免疫學(xué)及排出試驗等證實無細胞毒性,組織相容性好,較硅凝膠膠原蛋白反應(yīng)輕微。結(jié)論:此產(chǎn)品符合國家標準,是當前較為安全的軟組織充填材料,遠期效果有待進一步觀察。
[關(guān)鍵詞]聚丙烯酰胺水凝膠實驗研究軟組織填充
[中圖分類號]R318.08,R622[文獻標識碼]A[文章編號]1008-6455(2001)1-0054-04
REVIEWOFTHEMEDICALPOLYACRYLAMIDEGEL
(PAG)EXPERIMENTALSTUDYINCHINA
LUKai-huaZHOUZhiCAOJing-min
Depart.PlasticSurgery,XiJingHospital of the FourthMilitary
MedicalUniversity.(Xian,710032)
[Abstract]Objective:AlthoughpolyacrylamidegelcomplieswiththerequirementsofSDAinChina,itscelltoxicity,histocompatibilityandsideeffectsshouldbestudiedexperimentally.Methods:ToreviewthereferencespublishedinChinaandtoanalyseandevaluateit.Results:Thereare11articalhavebeenpublishedinChinaaboutPAGcelltoxicityonfibroblastL929andneuronalcell,histologyandimmunityreactionofPAGwhichwasinjectedintomice,rats,guineapigs,rabbitsandpigs.theresultsshowedthattherewasnocelltoxicity,goodhistocompatibility,lessreactionthanthatofsiliconegel,collagenprotein.Conclusion:PAGiscoincidencewithChineseSDAstandard.Itisasafesoftimplantedmaterial.Long-termfollow-upshouldbedoneinthefuture.
[Keywords]PolyacrylamidegelExperimentstudySofttissuefilling
早在20世紀80年代我國化學(xué)專家已掌握了聚丙烯酰胺水凝膠制作工藝并了解了其化學(xué)性能。1994年由師昌緒,朱麗蘭主編的《材料大辭典》[1],已明確指出:"水凝膠是一類具有親水基團,能被水溶脹但不能溶解于水的聚合物"。它們在水中可溶脹至一平衡體積仍保持其形態(tài)。其親水性來源于結(jié)構(gòu)中的親水基團,不溶性和溶脹形狀穩(wěn)定性來源于聚合物分子的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。水凝膠中的水可使溶于其中的低分子量物質(zhì)從其間滲透擴散具有膜的特性,許多水凝膠類似含大量水分的人體組織,具有較好的生物相容性及維持三維網(wǎng)狀形態(tài)結(jié)構(gòu)的特點。作為人體軟組織充填材料必須具備如下條件:長期植入終身保持原有植入時的形態(tài)和大小,無假體碎裂、脫落;材料無過敏反應(yīng),無刺激性;注入物在體內(nèi)沒有形態(tài)粗糙的包膜囊;局部代謝無障礙,生物相容性好、溶血試驗陰性;大劑量應(yīng)用無毒性,無熱原反應(yīng)、無遺傳毒性及生殖毒性;長期植入無致癌作用等。我國從烏克蘭引進的英捷爾法勒,特別是國產(chǎn)的奧美定,經(jīng)國家多家檢測中心檢測,其中有國家醫(yī)藥監(jiān)督管理局醫(yī)用高分子產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心、中國科學(xué)院化學(xué)研究所、中華人民共和國陜西進出口商品檢驗局綜合檢測中心、中國兵器工業(yè)部204研究所等。檢測丙烯酰胺單體含量,均在合格范圍內(nèi),烏克蘭產(chǎn)品丙烯酰酰胺單體含量為1.31×10-5(13.1μg/ml),國產(chǎn)奧美定丙烯酰胺單體含量為5.55~8.32×10-6(5.55~8.32μg/ml)。重金屬以鉛(Pb)計低于0.2~0.3ppm(等離子發(fā)射光譜),pH值6.7~8.0,熱穩(wěn)定性在270℃以上。在多次檢測中,奧美定的質(zhì)量優(yōu)于進口產(chǎn)品。也就是說產(chǎn)品的質(zhì)量已達到國家標準,烏克蘭衛(wèi)生部在1994年正式批準該產(chǎn)品進入市場,用于醫(yī)療時雖然已作過系列的實驗并證實了其安全性與組織相容性。但我國自己產(chǎn)品用于臨床前還是應(yīng)該進行必要的實驗,細胞毒性如何?注入動物體內(nèi)后的組織反應(yīng)性如何?生物相容性如何?從1997年以來至今國內(nèi)期刊及專著已先后發(fā)表相關(guān)論文11篇,現(xiàn)簡要評析如下。
1關(guān)于細胞毒性的試驗第四軍醫(yī)大學(xué)田菲、吳軍正、魯開化等[2]進行了聚丙烯酰胺水凝膠對鼠成纖維細胞L929細胞及鼠神經(jīng)元細胞的毒性試驗,培養(yǎng)的細胞于對數(shù)生長期間,用0.25%胰酶消化后吹散,用1640調(diào)整細胞濃度至0.20×105個/ml加入96板孔中孵育48小時,然后加入三種濃度(12.5%、25%、50%)的進口或國產(chǎn)聚丙烯酰胺,陰性對照組只加1640培養(yǎng)液,陽性對照組為0.7%丙烯酰胺,置入培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng),分別于第2、4、6天取出一塊培養(yǎng)板,每孔加20μlMTT溶液繼續(xù)培養(yǎng)4~6小時,然后棄去孔內(nèi)液體,吸出聚丙烯酰胺水凝膠,每孔加入150μl二甲基亞砜(DMSO)振蕩10分鐘用酶聯(lián)檢測儀在490nm波長,檢測光吸收值(OD)?。纯灼骄?,按照下列公式計算相對增殖率。
相對增殖率(RGR)=實驗組吸光值對照組吸光值×100%
若RGR在75%~99%毒性評分為Ⅰ級,100%毒性評分為0級,基本沒有毒性屬合格。實驗結(jié)果證實:不同濃度的聚丙烯酰胺水凝膠加入后第2、4、6天細胞形態(tài)正常貼壁良好,生長旺盛,而陽性對照組第2天時已有37.9%細胞死亡,第4天有92.25%,第6天有97.47%細胞死亡。MTT結(jié)晶法與相對增殖率均證實進口與國產(chǎn)聚丙烯酰胺水凝膠為無細胞毒性材料。鼠神經(jīng)元細胞的毒性實驗所得的結(jié)果與L929細胞相同,進口與國產(chǎn)的聚丙烯酰胺均無細胞毒性。
2聚丙烯酰胺水凝膠注入動物體內(nèi)的組織反應(yīng)作者先后進行了小鼠、大鼠、兔、豚鼠及香豬的實驗,現(xiàn)分述如下。
2.1第四軍醫(yī)大學(xué)田菲、魯開化、艾玉峰等[3]進行了聚丙烯酰胺小白鼠體內(nèi)注射后組織相容性實驗,對比研究國產(chǎn)與進口聚丙烯酰胺的組織相容性。用昆明小白鼠32只,分別在小白鼠皮下及肌肉注射0.5ml,分期觀察材料植入后組織病理學(xué)改變,結(jié)果不引起急性、亞急性異物排異反應(yīng),注入部位可在一周后形成纖維包膜,有少量淋巴細胞、中性白細胞浸潤。12周時包膜變薄而完整,細胞成分很少。
2.2遼寧省人民醫(yī)院汪曉蕾等[4]觀察了聚丙烯酰胺水凝膠生物性能,用5月齡小白鼠共40只,用烏克蘭產(chǎn)品,俄羅斯產(chǎn)品與硅凝膠分別注射到背部,每只0.2ml~0.5ml共4點,注射后3、7、15、30天處死,肉眼及組織切片觀察,觀察項目包括包膜厚度,囊周圍炎癥反應(yīng)及肉芽組織形成情況,結(jié)果證實烏克蘭水凝膠引起的炎癥反應(yīng)最小,30天反應(yīng)基本消失,形成的包膜薄,囊周無明顯肉芽組織形成,硅凝膠炎性反應(yīng)較水凝膠重,囊壁包膜較厚,囊周有輕度肉芽組織增生。而俄羅斯產(chǎn)品與硅凝膠相似,說明該產(chǎn)品質(zhì)量有問題,不可用于臨床。
2.3北京黃寺美容外科醫(yī)院孫瑛、方彰林等[5],報道了大鼠皮下組織對親水性聚丙烯酰胺凝膠的反應(yīng),用Wistar大鼠24只,隨機分組,分別于術(shù)后3、7、14、30、90、180天處死,大體觀察及制片染色鏡下觀察,部分切片并采用范吉遜(Van-Gieson)法染色及SP免疫組化染色法觀察三種材料周圍成纖維細胞波形蛋白(Vimentine)表達情況,結(jié)果顯示:聚丙烯酰胺引起的炎性反應(yīng)輕微,形成的包膜薄而疏松、彈性好、張力小,通過SP法檢測充填物周圍成纖維細胞功能狀態(tài)表達最弱,其周圍波形蛋白(Vimentine)表達最少,3天開始升高,7天達高峰以后逐漸下降。硅凝膠周圍Vimentime表達多,說明成纖維細胞增生活躍且持續(xù)時間長,14天后成纖維細胞功能仍十分活躍。膠原蛋白周圍不僅細胞浸潤重,且出現(xiàn)小血管,成纖維細胞不僅功能活躍還可長入充填物內(nèi),并最終完全取代膠原蛋白。
2.4醫(yī)用聚丙烯酰胺水凝膠豚鼠體內(nèi)注射的實驗觀察第四軍醫(yī)大學(xué)魯開化、曹景敏、周智等[6]用36只豚鼠,分別將進口與國產(chǎn)的水凝膠注入皮下或肌肉觀察組織學(xué)改變,結(jié)果顯示:注入皮下一周后能形成一局部隆起的小包塊,切開皮膚后見有一透亮的薄層包膜,質(zhì)軟、表面可有毛細血管,將包膜切開后充填物可完整的取出。一年后包膜仍保持菲薄柔軟。鏡下觀察1~4周包膜周圍有少許淋巴細胞及中性白細胞,2周后偶見巨噬細胞,4周后細胞數(shù)逐漸少,以后偶見淋巴細胞。纖維包膜由成纖維細胞組成,2~4周可由2~3層增至5~6層,但以后又有所減薄,至6月后仍維持2~3層細胞,逐漸變?yōu)槌墒斓慕Y(jié)締組織。作者認為國產(chǎn)的聚丙烯酰胺水凝膠(奧美定)與烏克蘭進口的interfall注入豚鼠體內(nèi)后組織反應(yīng)無明顯差別,按照國際標準化組織評價要求,植入物在2周~4周有輕度反應(yīng),12周時下降為可接受材料,作者已觀察12個月以上,未發(fā)現(xiàn)不良反應(yīng),因此證明其是安全的組織相容性良好的材料。
2.5杭州楊天鵬等,進行了聚丙烯酰胺水凝膠軟組織填充劑的實驗研究[7],實驗用35只家兔,將水凝膠注入皮下,每只1.2ml,定期活檢行光鏡、電鏡檢查。結(jié)果證實:炎性反應(yīng)輕微,術(shù)后1周即有極薄的包膜形成,至6個月仍薄,電鏡觀察見包膜有一層死亡細胞,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴張,說明異物刺激與壓迫有關(guān),3個月后得以恢復(fù),作者實驗還證實,抗感染應(yīng)用慶大霉素較好,反應(yīng)比頭孢霉素輕微。王毓┩醢健⒀釤炫艫然菇一步進行了免疫學(xué)指標的觀察,用日本大耳白兔24只,皮下注入聚丙烯酰胺水凝膠(2ml)于注入前及注入后1、3、5、7個月,分別進行CD+3、CD+4、CD+8、CD+4/CD+8。NK細胞活性IL-2、SIL-2R表達水平觀察,結(jié)果顯示:T淋巴細胞亞群CD+3、CD+4在最初3個月有升高,CD8僅輕微升高后漸降至正常水平,CD+4/CD+8比值始終正常,NK細胞活性在一個月有所升高后降至正常水平,IL-2、SIL-2R無明顯變化,說明聚丙烯酰胺注入機體后引起短暫的異物排斥反應(yīng)后漸與組織相容,不致引起免疫功能失調(diào)。
3聚丙烯酰胺水凝膠排出實驗深圳市人民醫(yī)院整形外科丁祖鑫等進行了這方面的實驗[8],將水凝膠注入SD大白鼠(15只)皮下,每處2ml~3ml,分別于傷后第3、6、9天及2周、4周,觀察包膜形成情況及包膜切開排出情況。實驗證實6天后可有包膜形成,2~4周包膜稍增厚,切開包膜充填物均可排出。炎性反應(yīng)情況與其他作者報道相似,即僅有輕微炎性反應(yīng)。但作者發(fā)現(xiàn)在4周可見異物巨細胞吞噬膠質(zhì)的證據(jù)。
4水凝膠與硅凝膠乳腺組織下生物學(xué)性狀觀察周智,魯開化〔9〕用6只國產(chǎn)雌性香豬,每豬有10~12個乳房,分兩組模擬人的注射法隆乳術(shù)將水凝膠注射至乳腺下間隙,由于硅凝膠不能注射只有切開后置入乳腺下間隙,每個乳房用量為10ml,術(shù)后2周及1、2、3、4、6、8、10、12月切取充填物進行高效液相色譜比色測量,包膜及周圍組織進行病理學(xué)觀察,并于6月,8月分別解剖一頭豬,行解剖及組織學(xué)觀察。結(jié)果表明以下四點:①無論是水凝膠還是硅凝膠在注入或置入香豬乳腺下2周后均可出現(xiàn)包膜,1月后穩(wěn)定,水凝膠組纖維包膜明顯薄于硅凝膠組。且在4月后有逐漸變薄的趨勢,最后以3~5層纖維細胞的厚度穩(wěn)定維持。在異物刺激炎性反應(yīng)方面,水凝膠組的反應(yīng)較硅凝膠組輕微。②作者首次報告了C型國產(chǎn)水凝膠在注入豬體內(nèi)4月后體積縮小至78.95%以后基本穩(wěn)定,變化極小,1年后的體積維持原體積的78.33%。并根據(jù)比重及干重測量,認為體積的縮小,主要是由于混合注射后所含水份的丟失所致。并認為在臨床應(yīng)用中,首次超量約20%注射或術(shù)后3月補充注射的方法是可行的。③1年中在各實驗設(shè)計時段內(nèi),利用液相色譜法,在254nm波長,0.5ug/ml水平上均未檢測出國產(chǎn)水凝膠在香豬體內(nèi)有丙烯酰胺單體析出。認為在生理條件下聚丙烯酰胺水凝膠至少1年以內(nèi)是穩(wěn)定的。④大體解剖中觀察到水凝膠在注入豬乳腺組織下出現(xiàn)的"蜂巢樣結(jié)構(gòu)",外觀呈結(jié)節(jié)狀,內(nèi)有纖維束與深部相連。這是符合乳房解剖結(jié)構(gòu)特點的,在并發(fā)癥處理時要細致對待。
5水凝膠對周圍神經(jīng)影響的實驗研究曹景敏,魯開化,周智等〔10〕選用日本大耳白兔6只,體重2.5kg~3kg,雌雄不限,3%戊巴比妥鈉耳緣靜脈注射麻醉后,在兔一側(cè)臀及后肢外側(cè)沿坐骨神經(jīng)走行方向切開皮膚,顯露出坐骨神經(jīng),將奧美定0.5ml~1.0ml,以16號針注射到坐骨神經(jīng)周圍及外膜內(nèi),分層縫合切口。對側(cè)坐骨神經(jīng)作為對照。定期觀察雙側(cè)展趾反射功能,3個月、6個月取標本進行肉眼及組織學(xué)檢查,6個月將雙側(cè)坐骨神經(jīng)離斷后進行神經(jīng)電生理檢查。結(jié)果發(fā)現(xiàn),術(shù)后第1天兔雙側(cè)展趾反射均正常。其后每1 5天觀察一次,雙側(cè)展趾反射均正常。3個月取標本見聚丙烯酰胺水凝膠周圍形成透亮薄層包膜,無移位,雙側(cè)坐骨神經(jīng)色澤、粗細無明顯差別,組織學(xué)檢查結(jié)構(gòu)正常。無明顯炎性細胞浸潤。6個月取標本見材料周圍形成包膜與3個月時無明顯變化,肉眼及鏡下檢查結(jié)構(gòu)正常。6個月取兩只大耳白兔,進行神經(jīng)電生理檢查,結(jié)果見附表。實驗組與對照組無明顯差異。
附表兔坐骨神經(jīng)電生理檢查結(jié)果比較觀察內(nèi)容兔1實驗側(cè)對照側(cè)兔2實驗側(cè)對照側(cè)動作電位(mv)1.72.02.62.7時程(ms)2.42.42.42.5傳導(dǎo)速度(cm/ms)7.57.56.26.5傳導(dǎo)距離(cm)0.750.750.750.78傳導(dǎo)時間(ms)0.10.10.120.12
以上實驗結(jié)果初步說明聚丙烯酰胺水凝膠,特別是國產(chǎn)的奧美定是一種安全的軟組織充填材料,可供臨床使用。
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收稿日期2000-07-28
編輯/張惠娟