水凝膠與硅凝膠生物學(xué)性狀評價

周　智　魯開化　王紅英

周智男，1967年生，1992年畢業(yè)于第四軍醫(yī)大學(xué)醫(yī)療系，2000年獲碩士學(xué)位，現(xiàn)攻讀第四軍醫(yī)大學(xué)整形外科博士學(xué)位，師從魯開化、李薈元教授。［摘要］目的：比較國產(chǎn)聚丙烯酰胺水凝膠、硅凝膠植入香豬乳腺組織后與周圍組織之間的關(guān)系，從而為臨床應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。方法：定時采取植入物及周圍組織標(biāo)本行大體、病理、比重及高效液態(tài)色譜檢查。結(jié)果：水凝膠、硅凝膠在注入香豬乳腺下2周后均出現(xiàn)包繞充填物的纖維組織，1月后穩(wěn)定，水凝膠組纖維明顯薄于硅凝膠組，在引起急、慢性炎癥反應(yīng)、異物刺激反應(yīng)方面，水凝膠組優(yōu)于硅凝膠組；1年中在各實驗設(shè)計時段內(nèi)，利用液相色譜法，在254nm波長，0.5μg/ml水平上均未檢測出水凝膠在香豬體內(nèi)有丙烯酰胺單體析出。結(jié)論：在生理條件下聚丙烯酰胺水凝膠及硅凝膠至少1年以內(nèi)是穩(wěn)定的。

［關(guān)鍵詞］聚丙烯酰胺水凝膠硅凝膠軟組織充填劑隆乳包膜

［中圖分類號］R318.08［文獻標(biāo)識碼］A［文章編號］1008-6455(2000)06-0058-04

EVALUATION OF BIOLOGY CHARACTERIZATION OF POLYACRYLAMIDE GEL AND SILICONE GEL

ZHOU ZhiLU Kai-huaWANG Hong-ying Department of Plastic Surgery,Xijing Hospital,Fourth Military Medical University(Xian 710032)

［Abstract］Objective：To explore and compare the biological reaction of polyacrylamidegel and silicone gel injected under breast tissue of domestic pig.To gain the theoretical basis for the clinical application.Methods：The capsule of implants were observed with pathological technique,and the filling materials were determined with high-performance liquid chromatography.Results：Fibrous tissue surrounding the filling materials was observed 2 weeks after the injection of polyacrylamide gel and silicone gel.1 months after the injection,The capsular of polyacrylamide gel is much thinner than that of silicone gel.In regard of acute and chronic inflammatory reaction and foreign body stimulating reaction,the result of the group with polyacrylamide gel is also better than that with silicone gel. In the various periods within 1 year,with liquid chromatography at 254nm wavelength and 0.5μg/ml,we cant detect acrylamide monomer separated from polyacrylamide gel in the tissue.Conclusion：We believe polyacrylamide gel is stable at least within 1 year in physiological condition.

［Key words］Polyacrylamide gelSilicone gelSoft-tissue implantAugmentation MammoplastyCapsular

聚丙烯酰胺水凝膠在我國整形外科領(lǐng)域受到了越來越多的關(guān)注。但國內(nèi)及國際上有許多學(xué)者對其可靠性、安全性仍有許多懷疑，主要集中在以下幾個方面：①注入機體后的具體形態(tài)怎樣?②形成的纖維包膜是否薄而穩(wěn)定?③體積縮小率及其形成原因；④萬一出現(xiàn)問題后能否盡可能的取出等等。但國內(nèi)外對聚丙烯酰胺的研究主要集中在化學(xué)領(lǐng)域；在生物體內(nèi)，尤其是針對其應(yīng)用量最大、應(yīng)用范圍最廣的隆乳方面尚無相關(guān)研究報道。本實驗就是希望了解水凝膠在香豬乳腺下的生物學(xué)性狀的發(fā)生及其演變過程。以期為國產(chǎn)聚丙烯酰胺水凝膠在臨床上的應(yīng)用提供必要的理論依據(jù)。

1選用材料

美國Beckman高效液相色譜儀，聚丙烯酰胺水凝膠(中國富華醫(yī)用高分子材料有限公司)，醫(yī)用硅凝膠(廣州萬和醫(yī)療器械公司)，丙烯酰胺(華美公司)，雙丙烯酰胺(華美公司)，甲醇等為色譜純，四月齡雌性國產(chǎn)香豬六頭，體重9.8kg～14kg。

2方法

2.1實驗設(shè)計六頭香豬隨機編為1～6號，對每頭豬從頭側(cè)至尾側(cè)、從左至右行乳房編號(Ⅰ～Ⅹ)，水凝膠100ml內(nèi)加入先鋒霉素兩支(10ml)，2%利多卡因10ml，混合均勻，1～4號豬取編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號乳房，5，6號豬取編號為Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ號乳房，以乳房旁開3cm開一小切口，略做分離，用特制注射針頭(鈍頭旁側(cè)孔)刺入乳腺腺體下，采用一點注射法緩慢推注混合水凝膠10ml。1～4號豬取最后一對乳房，5～6號豬?、?、Ⅱ號乳房，同樣通過旁開切口于乳腺腺體下埋置10ml硅凝膠。然后逐層縫合。

2.2觀察指標(biāo)于術(shù)后兩周，1、2、4、6、10、12月，分別取材，每次分別取兩頭豬之水凝膠隆乳乳房之包膜、皮下組織，旁開1cm(避開原入路至少2cm)切取包膜及周圍組織及1ml水凝膠材料，以及兩個硅凝膠乳房之包膜。包膜周圍組織行HE、VC染色后作病理學(xué)檢查，所取水凝膠材料用分析天平稱重后于37℃烤箱，72小時?？靖珊蠓Q重，并計算體積。腺體旁組織0.5g，加入甲醇/三氟乙酸(99/1)溶液1ml，勻漿，離心(4000轉(zhuǎn)/分)10分鐘，除蛋白后取上清，減壓揮發(fā)溶劑，再加入85%甲醇0.5ml溶液后，上機分析。水凝膠0.5g加70%甲醇0.5ml，組織分離機分散勻漿后，離心(4000轉(zhuǎn)/分)10分鐘，取上清液，上機分析。

3結(jié)果

3.1不同時期大體標(biāo)本觀察整個實驗觀察期間，水凝膠隆乳之乳腺表面未見紅腫、破潰，材料外逸，觸之柔軟，無硬結(jié)。2周后水凝膠組乳房隆起略有縮小，至4月后逐漸穩(wěn)定，但未見變形。硅凝膠組，形態(tài)未見明顯變化，大小兩周觀察略有縮小，以后穩(wěn)定，觸之硬度明顯高于水凝膠組。實驗過程中，于5月、7月分別行4號、5號豬乳房局部解剖，發(fā)現(xiàn)水凝膠組在乳腺腺體下，肌肉表面，沿肌纖維走行方向呈橢圓形，外觀呈結(jié)節(jié)狀、多囊腔結(jié)構(gòu)(蜂巢樣結(jié)構(gòu))，內(nèi)面有纖維束與基部相連。在由半透明之纖維包膜包繞的大小不等(0.5～3cm)腔中間充滿了透明的水凝膠。其包膜完整，觸之柔軟。與周圍組織境界清楚，剝離容易。硅凝膠組，球形結(jié)構(gòu)維持完好，乳白色包膜明顯厚于水凝膠組，觸之硬度也明顯高于水凝膠組。兩組植入物周圍均未發(fā)現(xiàn)有肉眼可見的異常。

3.2不同時期水凝膠比重的測量術(shù)后半月體積縮小約20%，其中第二周內(nèi)縮小幅度最大為11%。而到第4個月后則基本穩(wěn)定，無明顯變化，這與臨床上的觀察結(jié)果相符，見附表。

3.3病理檢查

3.3.1半月觀察水凝膠組：HE染色下，蜂巢結(jié)構(gòu)囊泡內(nèi)充滿了紫色水凝膠物質(zhì)，周圍纖維組織包繞，細(xì)胞3～10層，可見輕微炎癥反應(yīng)，以淋巴細(xì)胞為主，少量白細(xì)胞浸潤，未發(fā)現(xiàn)典型吞噬細(xì)胞。硅凝膠組：可見吞噬細(xì)胞浸潤3個/H，纖維層5～10層，可見淋巴細(xì)胞浸潤及７中性白細(xì)胞。

3.3.21月觀察水凝膠組：纖維層數(shù)略有減少2～5層，排列整齊，淋巴細(xì)胞可見吞噬細(xì)胞0～1個/H，間質(zhì)血管輕度充血。硅凝膠組：纖維層數(shù)3～8層，吞噬細(xì)胞3個/H，炎細(xì)胞浸潤可見。

3.3.32月觀察水凝膠組：炎細(xì)胞明顯減少，纖維層數(shù)較1月時無明顯變化為3～6層，偶見吞噬細(xì)胞0～1個/H。VG染色纖維組織被染成紅褐色，連續(xù)。硅凝膠組：炎細(xì)胞少見，纖維層較同期水凝膠組厚，為5～8層，吞噬細(xì)胞3個/H。

3.3.44月觀察水凝膠組：炎細(xì)胞未見，纖維層數(shù)減少至3層左右，未見吞噬細(xì)胞，纖維組織間質(zhì)內(nèi)可見毛細(xì)血管。(圖4，見封三彩頁圖E-1)。硅凝膠組：可見炎細(xì)胞浸潤，多核巨細(xì)胞4～5個/H，VG染色可見纖維組織增生。(見封三彩頁圖E-2)。

3.3.56月觀察水凝膠組：纖維層數(shù)較2月觀察明顯減少，3層左右，少量炎細(xì)胞，吞噬細(xì)胞偶見0～1個/H。在纖維組織所包繞的囊泡樣腔隙內(nèi)充滿水凝膠組織，囊泡間有少量松散的纖維組織，未見周圍組織壞死崩解樣變化。(見封三彩頁圖E-3)。硅凝膠組：吞噬細(xì)胞3個/H，偶見炎性細(xì)胞，以淋巴細(xì)胞為主，纖維囊壁明顯較水凝膠組厚，VG染色見10～19層纖維細(xì)胞，排列整齊。(見封三彩頁圖E-4)

3.3.68、10月觀察兩組均見少量吞噬細(xì)胞，余無明顯變化。

3.3.712月觀察水凝膠組：纖維細(xì)胞3～5層，排列整齊，囊壁可見毛細(xì)血管，吞噬細(xì)胞2個/H，周圍組織無壞死征象，VG染色見包膜薄而連續(xù)。硅凝膠組：可見少量淋巴細(xì)胞，吞噬細(xì)胞可見5個/H，包膜組織纖維化，可見透明變性。

3.4乳腺周圍組織內(nèi)的聚丙烯酰胺及單體的定性檢測丙烯酰胺單體保留時間為2.57min；雙丙為3.04min。聚丙烯酰胺水凝膠及所有樣本所測結(jié)果均未在上述時間點上出現(xiàn)峰值，即在最低檢出線0.5μg/ml，未見有丙烯酰胺單體及雙丙檢出。

4討論

4.1機體組織對植入物的反應(yīng)主要是無菌性炎癥反應(yīng)及纖維包膜產(chǎn)生^〔1〕。這些反應(yīng)是體內(nèi)免疫系統(tǒng)對異物識別、粘著、消化、吸收、并排出體外，或刺激機體纖維組織增生和局限異物的過程，炎癥反應(yīng)的強弱與異物的毒性強弱呈正相關(guān)。高分子聚合物惰性較強、分子量大，較難被機體吸收，即刺激機體產(chǎn)生膠原纖維將異物包裹形成包膜而將異物與組織隔離開來，并在體內(nèi)長期留存下來^〔2〕。纖維包膜一方面局限了植入物，阻止其向四周遷移擴散，同時其纖維囊壁的厚度也反應(yīng)了組織與異物的相容程度。異物反應(yīng)重，其包膜厚度明顯，反之則較薄。無論從肉眼及鏡下均可見水凝膠組的纖維包膜明顯較硅凝膠組的薄，而且其厚度，隨時間進展而有逐漸變薄的趨勢，這一點國內(nèi)外學(xué)者均有報道〔3，4，6〕，說明水凝膠與組織的相容性要好于硅凝膠，而且其纖維包膜薄而連續(xù)，既限制了水凝膠遷移，手感外形也自然。

4.2二組植入物在早期均見輕度炎細(xì)胞浸潤，水凝膠組的炎細(xì)胞反應(yīng)在4月觀察時則明顯減輕，而硅凝膠組在以后多個觀察時段內(nèi)仍可見炎細(xì)胞浸潤，說明水凝膠組在引起組織急慢性炎癥方面明顯優(yōu)于硅凝膠組，而且毒性更小。硅凝膠組的包膜術(shù)后一年觀察發(fā)現(xiàn)：包膜纖維組織有透明樣變性，說明其纖維化明顯，對機體的刺激大于水凝膠。在硅凝膠組的各觀察時段，均可見巨嗜細(xì)胞存在，提示其引起異物反應(yīng)明顯，在這方面，水凝膠組的反應(yīng)明顯較輕。水凝膠組鏡下囊泡結(jié)構(gòu)的觀察與大體"蜂巢樣結(jié)構(gòu)"的觀察結(jié)果相吻合，其可能的原因如下：①水凝膠由于混合注入時較稀，雖說是一點注射，但由于局部組織間隙的強度、張力存在一定差異，注入時可向無隔膜的較疏松的腔隙有一定突破而形成不同大小的由局部組織間隔的囊腔樣或泡狀結(jié)構(gòu)；②由于水凝膠親水基團與組織間一定量的物質(zhì)滲透交換^〔5〕，注射時局部出血誘發(fā)并引起纖維組織增生，將水凝膠分隔成不同形狀及大小的泡狀結(jié)構(gòu)。由于"蜂巢樣結(jié)構(gòu)"的存在，提示臨床上術(shù)后因某種原因而希望通過依賴單純引流的方式將水凝膠完全引出可能有一定的困難，多次耐心的沖洗是必不可少的，如果必要還可考慮采用負(fù)壓吸脂樣方式完成，具體效果，需要進一步實踐。

4.3聚丙烯酰胺水凝膠是親水性高分子材料，具有富含親水基團的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。其干質(zhì)含量約2.8%^〔6〕，溶脹后其含水量可達97%以上。與含有大量水分的人體組織相似，具有較好的生物相容性^〔5〕。據(jù)文獻報道^〔6〕：烏克蘭產(chǎn)聚丙烯酰胺水凝膠(interfall)，注射后體積縮小與水凝膠交聯(lián)的密度有關(guān)，一般在20%～30%，甚至于50%，我們實驗采用的是交聯(lián)密度較稀的C型國產(chǎn)聚丙烯酰胺水凝膠奧美定，從結(jié)果中可以看出，術(shù)后半月體積縮小約為21%，其中第二周內(nèi)縮小幅度最大為11%；而到第四個月后則基本穩(wěn)定，無明顯變化，這與臨床上的觀察結(jié)果相符；與報道的Interfall的30%～50%的體積縮小率相比較，有一定的優(yōu)勢。而且按實驗所設(shè)計的逐段濕重的增加值與干重的增加值基本相等，說明體積的縮小主要是由于水凝膠所含水分的丟失所致，而聚丙烯酰胺本身的變化則不明顯。

4.4水凝膠組的體積縮小可能與以下三種因素有關(guān)：①注入材料中混合的麻藥及抗生素的吸收；②水凝膠自身所含成分被組織吸收，《材料學(xué)大詞典》^〔5〕有關(guān)水凝膠的概念中指出，水凝膠本身是具有膜的特性，其間親水性基團中所含的水分及所溶的物質(zhì)，可與組織間發(fā)生一定的滲透，擴散與吸收，這可能是水凝膠組體積變化的內(nèi)在原因；③水凝膠向周圍組織間隙的擴展。在肉眼觀察條件下，水凝膠沿肌肉走行有水平方向的擴展，其水平方向少量的擴展就可能造成肉眼觀察下高度的明顯變化；而硅凝膠組的體積變化的不明顯，與其自身結(jié)構(gòu)致密及形成包膜較厚有關(guān)。聚丙烯酰胺水凝膠是由單體交聯(lián)聚合而成的親水性大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的水溶脹體^〔6〕，它本身毒性很低：半數(shù)致死量為4.3g/kg～9.6g/kg，平均劑量為5.0g/kg。丙烯酰胺、雙丙烯酰胺是其主要單體，而丙烯酰胺單體有較強的毒性，其半數(shù)致死量為0.385g/kg^〔6〕。測量聚丙烯酰胺水凝膠及在植入體內(nèi)不同時間段是否分解出的單體，是證明其穩(wěn)定性、安全性的關(guān)鍵。我們對其在植入體內(nèi)后周邊組織的單體的測定還希望能發(fā)現(xiàn)證實它是否有遷移。實驗結(jié)果參照本文"3.4"條內(nèi)容，我們得出丙烯酰胺的保留時間是2.57min，雙丙是3.0min。聚丙烯酰胺水凝膠及樣本在實驗條件下均未在時間點出現(xiàn)峰值，說明無論在香豬體外或體內(nèi)，一年后聚丙烯酰胺水凝膠在本實驗條件下都未分解出本實驗精度內(nèi)可測量到的丙烯酰胺單體，說明聚丙烯酰胺水凝膠在香豬體內(nèi)乳腺組織下是穩(wěn)定和安全的。

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收稿日期2000-08-10

編輯/張惠娟