新型生物可降解材料ＰＨＢ的全身毒性試驗(yàn)

湯蘇陽(yáng)　艾玉峰等

湯蘇陽(yáng)艾玉峰董兆麟楊青芳施新猷お

作者單位：湯蘇陽(yáng)、艾玉峰第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院整形外科中心

董兆麟西北大學(xué)ぱ釙嚳肌∥鞅憊ひ蕩笱Иな┬麻唷〉謁木醫(yī)大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心 け究翁饈芄家"863"計(jì)劃新材料領(lǐng)域資助(715-004-0160)

摘要目的：評(píng)價(jià)生物可降解性材料聚撥陋摻腔丁酯在動(dòng)物體內(nèi) 的急、慢性全身毒性。方法：參照ISO對(duì)醫(yī)用植入材料的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和所推薦的生物學(xué)試驗(yàn)， 對(duì)PHB進(jìn)行其浸出液經(jīng)靜脈注射后的急性全身性毒性反應(yīng)和PHB長(zhǎng)期埋植動(dòng)物體內(nèi)血液常規(guī)、 血液生化指標(biāo)的觀察。結(jié)果：ＰＨＢ在動(dòng)物體內(nèi)的急性全身性毒性反應(yīng)為無(wú)毒，慢性長(zhǎng)期埋 置PHB在動(dòng)物體內(nèi)不引起明顯的血液常規(guī)、血液生化學(xué)的改變。結(jié)論：新型可降解材料ＰＨ Ｂ具有優(yōu)良的生物相容性及安全性。

關(guān)鍵詞生物可降解材料PHB全身毒性反應(yīng)試驗(yàn)生物相容性 生物安全性お

THE ACUTE AND CHRONIC GENERAL TOXICITY TO A NEWBIODEGRDA BLE POLY3睭YDROXYBUTYRATE

ＴａｎｇＳｕｙａｎg，ＡｉＹｕｆｅｎｇ，ＤｏｎｇＺhａｏｌｉ ｎ，Yang Qingfang,Shi Xinyou

Plastic Surgical Center of XiJing Hospital The Fourth Military Medical Un iversity (Xian710032)

ＡｂｓｔｒａｃｔObjective：To evaluate the acute and chr onic general toxicity to a new biodegradable PHB.Ｍethods：According to ISO ab out biological evaluationand and test of medical materias. We carried out a syst emic biological evaluation of domestic medical PHB including acute general toxic ity and embeded under skins for long time to proceed the blood routine examinati on and serum biochemical tests.Ｒesult：The acute general toxicity of PHB is n early no The chronic general toxicity of PHB embedding suggest no significativechanges in the blood routine examination and serum biochemical tests.Ｃonclusion ：The result showed that this new medical biodegradable PHB has good biocompat ibilty and biological safety.

ＫｅｙｗｏｒｄｓBiodegradable materialPHBGeneral Tox icityBiocompatibilityBiological safetyお

合成的或天然的可降解聚合物正被廣泛地應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)^{〔1 〕}，特別是組織工程和遺傳工程以及醫(yī)學(xué)外科領(lǐng)域^{〔2，3〕}。聚β?lián)角欢□?(Po ly3hydraxybutyrate 簡(jiǎn)稱(chēng)PHB)是一種由微生物細(xì)胞合成的生物可降解性高分子聚合物， 它兼有天然與人工合成的高分子聚合物的優(yōu)點(diǎn)。目前英國(guó)ICI公司已將它做外科勿需拆除的 支架、縫線等引入醫(yī)學(xué)外科領(lǐng)域，特別是整形美容外科領(lǐng)域^〔4〕。而目前我國(guó)尚無(wú)P HB成品應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)。本文是我們繼"新型生物降解材料PHB細(xì)胞毒性試驗(yàn)^〔5〕之 后所作的全身毒性試驗(yàn)的報(bào)告。采用的PHB成品是西北大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、第四軍醫(yī)大學(xué) 西京醫(yī)院整形外科中心聯(lián)合開(kāi)發(fā)研制的。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(Intenational Standard Org anization 簡(jiǎn)稱(chēng)ISO)對(duì)醫(yī)用植入材料的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及其所推薦的生物學(xué)試驗(yàn)^〔4〕，對(duì)P HB進(jìn)行急性、慢性毒性反應(yīng)試驗(yàn)，現(xiàn)報(bào)告結(jié)果如下。お

1急性全身性毒性試驗(yàn)

1.1被試動(dòng)物及中毒判斷標(biāo)準(zhǔn)選用清潔級(jí)SD大鼠40只，雌雄各半，動(dòng)物周齡 不低于8周，體重130g～150g之間，試驗(yàn)期間給予標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室飲食，不予限量，按照隨機(jī)分 配的方法，將動(dòng)物分為試驗(yàn)組和對(duì)照組，每組各有10只雌性及10只雄性，試驗(yàn)組給予試驗(yàn)材 料，對(duì)照組給予等量的介質(zhì)，操作過(guò)程兩組均一致。根據(jù)體重變化、中毒癥狀或有無(wú)死亡等 ，確定為無(wú)毒(合格)、輕度毒性、中度毒性、重度毒性及死亡五級(jí)^〔4〕。

1.2材料PHB分子量為1.47×10⁵(粘度法)顆粒狀物及膜片狀物兩種以過(guò)粗洗、精洗 、消毒，原則上按照ISO文件要求^〔6〕：

試樣表面積/浸體介質(zhì)=3cm2/ml。

用生理鹽水浸提高壓滅菌121℃ 1h，用于急性全身性毒性試驗(yàn)。

1.3給予途徑以每1千克體重50ml劑量標(biāo)準(zhǔn)將試樣注入大鼠尾靜脈，用相似的方式給予 對(duì)照組注射相當(dāng)體積的生理鹽水。

1.4試驗(yàn)結(jié)果動(dòng)物靜脈注射PHB浸出液后立即觀察。4、24、48、72小時(shí)及第七天未觀察 到動(dòng)物出現(xiàn)步態(tài)不穩(wěn)、癱瘓、呼吸困難、驚厥、嘔吐、大小便排泄不良等變化，證明PHB浸 出液不引起大鼠急性全身性毒性反應(yīng)。大鼠體重呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，均無(wú)死亡和中毒反應(yīng)。お

2慢性毒性反應(yīng)及植入刺激性反應(yīng)

2.1動(dòng)物和試驗(yàn)材料同急性全身毒性反應(yīng)

2.2試驗(yàn)方法試驗(yàn)前將大鼠背部脊柱兩側(cè)用10%硫化堿脫毛，面積8cm2，檢查脫皮區(qū) 無(wú)皮膚損傷及皮膚刺激反應(yīng)后，進(jìn)行試驗(yàn)。無(wú)菌手術(shù)將直徑10mm×2.5mm PHB制品植入背部 皮下，左右兩側(cè)各一，每天定時(shí)觀察植入部位有無(wú)皮膚刺激、感染、壞死等變化，每?jī)芍芊Q(chēng) 體重一次，連續(xù)觀察兩個(gè)月至十二個(gè)月；戊基巴比妥鈉麻醉動(dòng)物后，立即由下腔靜脈采血， 作血液及血液生化學(xué)常規(guī)檢查，分別檢查植入部位周?chē)は陆M織有無(wú)病變，并作必要的病理 組織學(xué)檢查。

2.3試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1一般情況觀察PHB制品植入大鼠背部皮下兩個(gè)月后，動(dòng)物一般行為表現(xiàn)、胃腸道 反應(yīng)、食飲、大小便等，與未植入的正常動(dòng)物均無(wú)明顯差異(P＞0.05)， 體重變化見(jiàn)表1。お

2.3.2血液學(xué)檢查PHB制品植入大鼠體內(nèi)2個(gè)月對(duì)血液學(xué)指標(biāo)影響見(jiàn)表2，3

2.3.3血液生化檢查PHB制品植入大鼠體內(nèi)對(duì)血液生化學(xué)指標(biāo)影響見(jiàn)表4～5 お

由表1～5結(jié)果可見(jiàn)PHB制品植入大鼠體內(nèi)二個(gè)月后，紅細(xì)胞，白細(xì)胞，血紅蛋 白等血液指標(biāo)、肝功、腎功、血球蛋白等血液生化學(xué)指標(biāo)與未植入PHB制品正常動(dòng)物無(wú)明顯 差異(P＞0.05)。

2.3.4病理組織學(xué)檢查PHB制品植入大鼠12個(gè)月后，經(jīng)解剖，PHB植入物在動(dòng)物皮下， 已由致密的結(jié)締組織包裹、肉眼未見(jiàn)有出血、感染等刺激反應(yīng)，取心、肝、脾、腎上腺、皮 膚等主要臟器，10%中性福爾馬林固定，脫水、包埋、切片、染色后病理組織學(xué)檢查，見(jiàn)各 組織細(xì)胞形態(tài)基本正常，與正常對(duì)照組比較無(wú)明顯差異，因此證明PHB制品植入動(dòng)物體內(nèi)無(wú) 局部刺激反應(yīng)和慢性毒性反應(yīng)。お

3討論

對(duì)生物可降解材料PHB生物相容性的研究，國(guó)外已有報(bào)道^〔8〕，而國(guó)內(nèi)對(duì)P HB生物相容性的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。現(xiàn)在的研究結(jié)果表明：PHB浸出液經(jīng)靜脈輸入SD大鼠體內(nèi) 后，急性全身毒性試驗(yàn)結(jié)果顯示為無(wú)毒。PHB皮下植入慢性毒性試驗(yàn)和植入刺激反應(yīng)的結(jié)果 顯示長(zhǎng)期植入PHB不會(huì)引起大鼠體內(nèi)各器官系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變化，不會(huì)引起多種酶體系的改變和 機(jī)體防御機(jī)能的改變。不破壞血液中的有形成份，由于PHB是一種生物可降解材料，它在體 內(nèi)滯留時(shí)間一般為6個(gè)月至一年^〔8〕，植入初期處于固體狀態(tài)的PHB本身對(duì)局部和全 身組織、無(wú)化學(xué)物質(zhì)的毒性作用，當(dāng)PHB隨時(shí)間推移發(fā)生降解，其降解產(chǎn)物主要是β?lián)角?丁酸乙酰乙酸、二氧化碳和水，最終完全被生物排出體外^〔7〕，無(wú)毒副作用。具有 較好的組織相容性及血液相容性。

根據(jù)ISO關(guān)于醫(yī)用植入材料所推薦的生物學(xué)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，目前我們進(jìn)行了PHB的初期試驗(yàn)，二期 試驗(yàn)結(jié)果顯示，新開(kāi)發(fā)的PHB符合醫(yī)用植入性材料的要求，與國(guó)外同種材料相比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果 一致^〔8〕。關(guān)于PHB的長(zhǎng)期生物安全性試驗(yàn)正在繼續(xù)進(jìn)行之中，期待PHB盡早應(yīng)用于 醫(yī)學(xué)外科特別是整形美容外科領(lǐng)域。お

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收稿日期2000-03-05

編輯/姜如蓉