人工神經(jīng)移植物絲素蛋白導(dǎo)管的生物相容性的初步研究

吳 堅(jiān) 嚴(yán)小莉 趙亞紅 楊宇民

人工神經(jīng)移植物絲素蛋白導(dǎo)管的生物相容性的初步研究

吳 堅(jiān) 嚴(yán)小莉 趙亞紅 楊宇民

目的初步探討人工神經(jīng)移植物絲素蛋白導(dǎo)管的生物相容性。方法將絲素蛋白導(dǎo)管植入兔子皮下，術(shù)后4周、8周、12周、24周取材，切片，HE染色，觀察局部組織反應(yīng)。結(jié)果大體觀察和組織切片觀察，局部組織反應(yīng)輕，纖維包裹逐漸變薄，絲素蛋白導(dǎo)管至24周完全降解。結(jié)論絲素蛋白導(dǎo)管有良好的生物相容性和可降解性，是理想的人工神經(jīng)移植物。

絲素蛋白導(dǎo)管生物相容性人工神經(jīng)移植物

蠶絲擁有良好的機(jī)械特性和柔韌度，在臨床上很早就用作縫合材料[1-4]。已知天然蠶絲是由絲素蛋白和外面包裹的絲膠蛋白構(gòu)成的，而絲膠蛋白就是引起機(jī)體免疫反應(yīng)的根源[5-7]。顧曉松等[8]用Na2CO3煮沸去除絲膠，將剩下的絲素蛋白溶解，再制成絲素蛋白導(dǎo)管，并首次應(yīng)用于外周神經(jīng)的修復(fù)，取得了良好的效果。在體外與大鼠背根節(jié)共培養(yǎng)時(shí)，絲素纖維體現(xiàn)出了良好的生物相容性，同時(shí)有利于雪旺氏細(xì)胞的生長，對雪旺氏細(xì)胞不產(chǎn)生毒副作用，也不改變其功能特征[9]。但是在體內(nèi)情況如何？是否會引起不良反應(yīng)？本實(shí)驗(yàn)按照國家標(biāo)準(zhǔn)，將絲素蛋白導(dǎo)管植入兔皮下，觀察植入后不同時(shí)間點(diǎn)的局部組織反應(yīng)。

1 材料和方法

1.1 絲素蛋白導(dǎo)管的準(zhǔn)備

將本實(shí)驗(yàn)室研制的絲素蛋白導(dǎo)管分成每個(gè)10 mm長，稱重保證重量一致，消毒滅菌備用。

1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組

成年新西蘭大白兔4只，皮下植入絲素蛋白導(dǎo)管，植入后4周、8周、12周、24周取材，每個(gè)時(shí)間點(diǎn)取材6個(gè)。

1.3 皮下植入手術(shù)

3%戊巴比妥鈉注射（1.2 mL/Kg），麻醉后兔俯臥位，在背部中心部位備皮（8 cm×14 cm），常規(guī)消毒鋪巾。在兩側(cè)距脊柱2 cm處各做3個(gè)5 mm長的切口，每個(gè)切口間相距4 cm，分開筋膜后鈍性分離，共造成6個(gè)深3 cm的皮囊，各植入一個(gè)10 mm長的絲素蛋白導(dǎo)管，皮膚縫合。術(shù)后常規(guī)飼養(yǎng)。

1.4 形態(tài)學(xué)觀察

分別于術(shù)后4周、8周、12周、24周取材并拍照。取材后常規(guī)甲醛固定，30%蔗糖脫水，冰凍切片，HE染色，顯微鏡下觀察并拍照。

2 結(jié)果

2.1 一般情況

所有動(dòng)物術(shù)后無明顯異常，手術(shù)傷口均Ⅰ期愈合，切口周圍無紅腫、出血、感染、硬結(jié)等。

2.2 移植物大體觀察

4周、8周、12周、24周取材時(shí)，絲素蛋白導(dǎo)管周圍未見組織壞死、化膿和出血。隨著時(shí)間的延長，植入物體積逐漸變小，至24周時(shí)已基本消失（圖1）。

圖1 絲素蛋白導(dǎo)管移植術(shù)后大體照片

圖2 絲素蛋白導(dǎo)管（HE染色）

2.3 移植物組織學(xué)觀察

我們將絲素蛋白導(dǎo)管取出后，切片，HE染色，鏡下觀察。4周時(shí)，材料周圍可見少量中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞浸潤，可見單核巨噬細(xì)胞及吞噬了顆粒的吞噬細(xì)胞，管子周圍包裹著薄層結(jié)締組織；8周時(shí)，材料周圍淋巴細(xì)胞、吞噬細(xì)胞明顯增多，導(dǎo)管端有纖維結(jié)締組織和血管長入，絲素蛋白導(dǎo)管管壁較4周時(shí)疏松，管子周圍的纖維結(jié)締組織包裹明顯變??；12周時(shí)，仍可見大量淋巴細(xì)胞、吞噬細(xì)胞，而導(dǎo)管管壁更加疏松，管腔內(nèi)已充滿長入的機(jī)體組織和大量的新生血管，管周的纖維包裹進(jìn)一步變薄。各時(shí)間點(diǎn)與材料接觸的組織均無變性壞死（圖2）。24周由于絲素蛋白導(dǎo)管已被完全降解吸收，所以沒有獲得組織切片。

3 討論

生物材料或合成材料植入機(jī)體后，局部組織對異物會產(chǎn)生防御性反應(yīng)。植入組織周圍會出現(xiàn)炎性浸潤，即白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等的聚集。如果植入材料有毒物滲出，炎性反應(yīng)加劇，嚴(yán)重時(shí)會造成組織壞死。如果植入物長期不能降解，就會被淋巴細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和膠原纖維包裹，形成纖維性包膜囊。如果材料性能穩(wěn)定且沒有毒物滲出，在6個(gè)月或更長時(shí)間內(nèi)，纖維包囊會變薄，囊壁中淋巴組織消失。

作為人工神經(jīng)移植物植入體內(nèi)，首先不能引起免疫排異反應(yīng)，且應(yīng)具有一定的抗壓性，能維持管形不塌陷，不妨礙神經(jīng)組織在管內(nèi)的生長，最后材料本身可被逐漸降解和吸收，并最終從植入部位消失。

絲素蛋白導(dǎo)管植入兔子體內(nèi)后，沒有明顯的排異反應(yīng)，炎癥反應(yīng)不明顯，組織細(xì)胞在材料上正常貼壁、增殖和遷移生長，與材料緊密相接，周圍組織無變性壞死。隨著時(shí)間的延長，材料外的纖維性包膜囊逐漸變薄，而且材料也逐漸被降解和吸收，材料降解產(chǎn)物對周圍組織無損害作用，至24周時(shí)絲素蛋白導(dǎo)管已基本消失。作為導(dǎo)管，在4周和8周時(shí)仍能維持管形，內(nèi)有空腔，12周雖然見不到管腔，實(shí)則為管腔被長入腔內(nèi)的機(jī)體組織所占據(jù)，纖維結(jié)締組織和大量血管的長入也說明絲素蛋白導(dǎo)管非常適合機(jī)體組織的生長，而大量新生血管的長入不僅有利于植入材料的吸收和降解，作為神經(jīng)導(dǎo)管移植物也能為再生神經(jīng)提供營養(yǎng)，從而有利于神經(jīng)組織的再生。

本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，絲素蛋白導(dǎo)管植入兔子皮下局部反應(yīng)輕，有良好的生物相容性和生物可降解性，降解速度適宜，而且絲素蛋白導(dǎo)管具有良好的抗壓性，能夠長時(shí)間維持管形，有利于再生神經(jīng)的長入，不會對再生神經(jīng)造成擠壓。因此，絲素蛋白導(dǎo)管能夠作為理想的人工神經(jīng)移植物引導(dǎo)神經(jīng)生長。

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[9]Yang Y,Chen X,Ding F,et al.Biocompatibility evaluation of silk fibroin with peripheral nerve tissues and cells in vitro[J]. Biomaterials,2007,28:1643-1652.

Preliminary Study on the Biocompatibility of the Silk Fibroin Conduits-Based Nerve Grafts

WU Jian,YAN Xiaoli, ZHAO Yahong,YANG Yuming.
Jiangsu Key Laboratory of Nerve Regeneration,Nantong University,Nantong 226001,China.. Corresponding author:YANG Yuming.

ObjectiveTo evaluate the biocompatibility of the silk fibroin-based nerve grafts in vivo.MethodsSilk fibroin conduits were subderma implanted,harvested at 4,8,12,and 24 weeks after operation and processed for histologic analysis.ResultsThere was mild inflammatory reaction at the implant sites.Silk fibroin conduits were completely absorbed after 24 weeks.ConclusionSilk fibroin conduit had an excellent compatibility and suitable degradable properties to be used for peripheral nerve regeneration.

Silk fibroin;Conduit;Biocompatibility;Artificial nerve grafts

R392-33

A

1673－0364（2009）－02－0086－03

2009年2月16日；

2009年3月21日)

10.3969/j.issn.1673-0364.2009.04.007

國家自然科學(xué)基金（30770585），國家教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持”項(xiàng)目（NCET-07-0466），江蘇省高校自然科學(xué)重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（07KJA31025）。

226001江蘇省南通市南通大學(xué)神經(jīng)再生重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

楊宇民。