方 成 汪海波 梅智強(qiáng) 肖顯杰 劉 立 王加謀 王忠穩(wěn)
1(武漢輕工大學(xué)移植工程實(shí)驗(yàn)室,武漢 430023)2(武漢輕工大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,武漢 430023)
魚皮膠原蛋白海綿組織相容性的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究
方 成1*汪海波2梅智強(qiáng)1肖顯杰1劉 立1王加謀1王忠穩(wěn)2
1(武漢輕工大學(xué)移植工程實(shí)驗(yàn)室,武漢 430023)2(武漢輕工大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,武漢 430023)
為評價(jià)魚皮膠原蛋白海綿作為植入型生物材料的組織相容性,對草魚皮膠原海綿的體內(nèi)細(xì)胞附著性、免疫原性、致炎性、穩(wěn)定性與形變進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,并與豬皮膠原海綿相比較。魚皮酸溶性膠原蛋白(FA)、魚皮酶溶性膠原蛋白(FP)和豬皮酶溶性膠原蛋白(PP)海綿均為細(xì)纖維組成疏松多孔顯微結(jié)構(gòu)。2 mm× 2 mm × 8 mm桿狀膠原海綿植入SD大鼠后肢(每組n=6)長收肌1周,3種材料內(nèi)部均有大量有核細(xì)胞入駐。比較炎性細(xì)胞浸潤面積,F(xiàn)P組((7.93 ± 0.77)mm2)與PP組((7.49 ± 1.03)mm2)沒有顯著差異,F(xiàn)A組((9.81 ± 1.42)mm2)與其他兩組具有顯著性差異。FP組材料截面變形但邊緣清晰,疏松纖維結(jié)構(gòu)完整。FA組材料邊緣模糊,內(nèi)部見散在斷裂纖維。PP組材料邊緣已失去,未見纖維結(jié)構(gòu)。昆明小鼠(每組n=5)接受膠原蛋白溶液注射后檢測血清特異性IgG水平,酶聯(lián)免疫吸光度值FA組(0.602 ± 0.036)、FP組(0.518 ± 0.019)、PP組(0.390 ± 0.085),僅FA組與PP組間有顯著性差異。以上結(jié)果顯示三種材料均適于細(xì)胞附著,F(xiàn)P的免疫原性及致炎性接近于PP,F(xiàn)P海綿體內(nèi)穩(wěn)定性好于FA海綿與PP海綿。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明3種檢測材料中魚皮酶溶性膠原海綿(FP)具有組織相容性優(yōu)勢。
草魚;豬;皮膚;膠原;組織相容性
膠原蛋白是生物組織中的一種主要結(jié)構(gòu)蛋白,對器官形成及功能表達(dá)具有重要作用。以膠原蛋白材料構(gòu)建細(xì)胞外基質(zhì)支架(scaffolds)用于醫(yī)學(xué)組織工程和損傷組織再生,是天然膠原的前沿應(yīng)用領(lǐng)域之一。組織再生過程包括組織誘導(dǎo)、組織傳導(dǎo)、組織塑型的共同作用[1-2]。理想的組織再生需實(shí)現(xiàn)壞死組織清除及原位實(shí)質(zhì)母細(xì)胞的聚集與分化;細(xì)胞高效增殖和分布,減少纖維化;實(shí)質(zhì)細(xì)胞及基質(zhì)更替重構(gòu)以適應(yīng)功能。人工生物材料可以具有增強(qiáng)誘導(dǎo)及減少重構(gòu)的作用,但其核心作用是利于細(xì)胞增殖和分布,需要具備生物相容的綜合性能,包涵組織相容、血液相容和毒性等方面要求[3]。
哺乳動(dòng)物Ⅰ型膠原蛋白材料因綜合性能優(yōu)良而被廣泛利用[4]。但對脊椎動(dòng)物與人類共患傳染病的憂慮難以消除,如牛海綿狀腦病、豬流感、禽流感等[5]。從2009年農(nóng)業(yè)部同衛(wèi)生部頒布的《人畜共患傳染病名錄》中,可以發(fā)現(xiàn)從魚類來源的共患傳染病甚少。魚加工副產(chǎn)物(魚皮和魚鱗)中可提?、裥湍z原蛋白[6-8]。對南亞野鯪(Rohu)魚鱗膠原蛋白材料的實(shí)驗(yàn)報(bào)道其具有較低的免疫原性,不抑制體外細(xì)胞株增殖[8]。中國漁業(yè)的資源較豐富,可為魚源膠原的開發(fā)供給充足的原料,具備開發(fā)安全、經(jīng)濟(jì)的膠原材料的潛力。但國內(nèi)富有魚種膠原蛋白應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域的研究有待系統(tǒng)開展,特別是相關(guān)材料的體內(nèi)生物相容性有待驗(yàn)證。本研究以草魚皮提取純化的膠原蛋白海綿材料為對象,進(jìn)行了草魚皮膠原海綿細(xì)胞附著性、免疫原性、致炎性、穩(wěn)定性與形變的體內(nèi)實(shí)驗(yàn),并與豬皮膠原海綿材料相比較,以評價(jià)草魚皮膠原海綿作為生物醫(yī)學(xué)材料的組織相容性。
1.1膠原蛋白提取及膠原海綿制備
在低于15℃條件下剝離新鮮草魚魚皮(fishskin)或豬皮(pigskin),去除肌肉及皮下脂肪,充分洗滌后切割為3 mm× 3 mm小片。4℃條件下將片狀原料以0.1 mol/L NaOH溶液浸泡24 h脫雜蛋白。去離子水充分洗滌后,用10% 正丁醇溶液浸泡24 h脫脂。去離子水充分洗滌、瀝干后,片狀原料用0.5 mol/L乙酸溶液搖浴24 h,分離上清液得到酸溶膠原蛋白(Acid-soluble collagen, ASC)粗提液。沉淀物用含2%胃蛋白酶的0.5 mol/L乙酸溶液搖浴24 h,分離上清液得到酶溶膠原蛋白(pepsin-soluble collagen,PSC)粗提液。分別向ASC和 PSC粗提液中添加NaCl至0.9 mol/L,鹽析24 h后過濾。所獲膠原蛋白沉淀用0.5 mol/L乙酸溶液復(fù)溶,順次與0.1 mol/L的乙酸溶液及蒸餾水透析后冷凍干燥,得到膠原蛋白凍干產(chǎn)品[7](由于豬皮酸溶性膠原蛋白得率極低,因此未開展后續(xù)研究)。該產(chǎn)品經(jīng)SDS-PAGE凝膠電泳、紅外光譜和差示量熱掃描分析[9],證實(shí)所含膠原蛋白為具有完整三螺旋結(jié)構(gòu)的Ⅰ型膠原。用0.5 mol/L乙酸配置濃度為10 mg/mL的膠原蛋白溶液,均一注入玻璃平皿中,負(fù)壓脫氣處理后,于- 45℃條件下48 h凍干,分別制備得到魚皮酸溶性膠原蛋白(fishskin ASC, FA)、魚皮酶溶性膠原蛋白(fishskin PSC, FP)和豬皮酶溶性膠原蛋白(figskin PSC, PP)海綿,4℃密封保存。
1.2膠原海綿體外顯微觀測
凍干成型的膠原蛋白海綿材料4%甲醛溶液固定,石蠟包埋,切片后HE染色光學(xué)顯微鏡觀測。膠原海綿4 mm× 4 mm × 2 mm真空噴金,掃描電鏡(S-3000N, Hitachi公司)觀察樣品結(jié)構(gòu)。
1.3實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
雄性封閉群SD大鼠,12~15周齡,體質(zhì)量220~250 g。雄性封閉群昆明小鼠,8~9周齡,體質(zhì)量35~40 g。由湖北省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供(許可證號SCXK鄂2008-0005),20~24℃/12 h光照條件下標(biāo)準(zhǔn)鼠糧飼養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)過程遵循中華人民共和國科技部《關(guān)于善待實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的指導(dǎo)性意見》。
1.4膠原材料植入物的準(zhǔn)備
膠原海綿以70%乙醇浸泡1 h消毒。以10倍體積無菌生理鹽水浸泡10 min × 3次置換乙醇,無菌凍干備用。植入時(shí)切割為2 mm×2 mm×8 mm桿狀物使用。
1.5植入實(shí)驗(yàn)方法及動(dòng)物分組
SD大鼠腹腔注射戊巴比妥鈉(35 mg/kg)溶液麻醉,遵循無菌操作[10]。仰臥位后肢上段內(nèi)側(cè)皮膚作 1cm縱行切口,牽開皮膚及股薄肌,暴露長收肌。肌筋膜作3mm切口,沿肌長軸鈍性分離肌腹形成8 mm長潛在肌袋。將桿狀膠原插入包裹,3-0尼龍線縫合筋膜,1-0尼龍線縫合皮膚。
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)空白對照、FA、FP、PP材料植入4組,空白對照組不植入材料。每組3只大鼠,每只大鼠雙側(cè)后肢手術(shù),每組樣本n=6。1周后處死大鼠即刻取雙側(cè)后肢內(nèi)收肌群以4%甲醛溶液固定。
1.6植入物及周圍組織光學(xué)顯微鏡觀測
內(nèi)收肌群標(biāo)本以石蠟包埋,以長收肌筋膜縫線定位,長軸橫截切片。HE染色后光學(xué)顯微鏡觀測植入物及周圍組織反應(yīng)。顯微攝影后使用Photoshop (6.01) 圖像分析軟件測量炎性細(xì)胞浸潤面積。以工具M(jìn)easure確定標(biāo)尺對應(yīng)單維像素?cái)?shù)(行與列等效),計(jì)算單位面積對應(yīng)二維像素?cái)?shù)(Pixels/mm2)。以工具Lasso劃定待測閉合區(qū)域,工具Histogram測量劃定區(qū)域總像素?cái)?shù),換算區(qū)域面積。
1.7動(dòng)物免疫程序及分組
4℃條件下,膠原蛋白乙酸溶液(2 mg/mL)對生理鹽水透析至平衡后以孔徑0.45 μm硝酸纖維素膜過濾除菌。20只昆明小鼠分為生理鹽水、FA、FP、PP溶液注射組,每組5只。第1、8、15 d腹腔注射1mL指定溶液,第22 d收獲血清。
1.8血清特異性IgG抗體檢測
以酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)檢測各溶液引起小鼠特異性IgG抗體水平,分別以FA、FP、PP溶液(10 μg/mL)4℃包埋酶標(biāo)板12h。洗板并以3 %牛血清白蛋白溶液封閉后,加入經(jīng)對應(yīng)膠原蛋白免疫過的大鼠血清樣本(1/25),以生理鹽水注射小鼠血清作為對照,每血清樣本設(shè)3復(fù)孔,37℃孵育2 h。洗板后加入HRP標(biāo)記山羊抗小鼠IgG抗體(Santa Cruze公司)檢測,最終加入底物TMB(碧云天公司)顯色20min,用iMARK酶標(biāo)儀(Bio-Rad公司)讀取415 nm吸光度。
1.9統(tǒng)計(jì)方法
統(tǒng)計(jì)分析使用Prism (4.00) 軟件。樣本均數(shù)及其隨機(jī)誤差用(均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤)描述。多組樣本間比較使用單因素方差分析(ANOVA),輔以指定兩組間t檢驗(yàn)。所有統(tǒng)計(jì)分析使用雙側(cè)比較,P<0.05則差異具有顯著性。
2.1膠原海綿的顯微結(jié)構(gòu)
魚皮或豬皮膠原海綿材料截面HE染色具有相似特征,均為細(xì)纖維組成疏松網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(見圖1(a))。掃描電鏡觀測魚皮膠原海綿(見圖1(b)和(c))多薄壁、類橢圓形孔隙,長軸一般100 μm以上,短軸50 μm以上,壁厚度小于10 μm。豬皮膠原海綿(見圖1(d))孔隙較魚皮膠原海綿小,形狀不規(guī)則,壁結(jié)構(gòu)較魚皮膠原海綿致密。
圖1 膠原海綿正常顯微結(jié)構(gòu)。(a) FP,HE染色;(b) FA,掃描電鏡;(c) FP,掃描電鏡;(d) PP,掃描電鏡Fig.1 Normal microscopic structures of collagen spongs. (a) FP, HE-stained histological section; (b) FA, SEM; (c) FP, SEM; (d) PP, SEM
2.2膠原材料體內(nèi)組織學(xué)檢測
圖2 膠原海綿植入大鼠長收肌1周后植入部位切片HE染色(→指示材料邊緣, 指示炎性細(xì)胞浸潤邊緣;炎性細(xì)胞浸潤面積FA組與FP、PP組具有顯著性差異)。(a) 空白;(b) FA;(c) FP;(d) PPFig.2 HE-stained histological sections of sites which the sponges were implanted in adductor longus muscles at 1 week after implantation (→ to indicate the border of material, to indicate the border of inflammatory area; the inflammatory area of group FA was significantly greater than group FP‘s and PP’s). (a) Blank; (b) FA; (c) FP; (d) PP
植入實(shí)驗(yàn)長收肌切片空白對照組(見圖2(a))僅見局部肌纖維分離縫隙,未見炎性細(xì)胞浸潤。FP組(見圖2(c))材料邊緣完整,材料內(nèi)堿性染色細(xì)胞浸潤,即為炎癥反應(yīng)細(xì)胞。通常包括中性粒細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、淋巴細(xì)胞及巨噬細(xì)胞等。FA組(見圖2(b))材料邊緣模糊,大量炎性細(xì)胞成團(tuán)分布。PP組(見圖2(d))材料纖維結(jié)構(gòu)已失去,僅見炎性細(xì)胞局部浸潤。測量炎性細(xì)胞浸潤面積(見圖3),F(xiàn)P組((7.93 ± 0.77)mm2)與PP組((7.49 ± 1.03)mm2)沒有顯著差異,F(xiàn)A組((9.81 ± 1.42)mm2)與其他兩組具有顯著性差異(P< 0.05),提示FA致炎性較強(qiáng),F(xiàn)P、PP致炎性較弱。
圖4 植入大鼠長收肌1周后膠原海綿顯微結(jié)構(gòu)HE染色(→指示材料纖維)。(a) FA(散在斷裂纖維);(b) FP(纖維結(jié)構(gòu)完整);(c) PP(未見纖維)Fig.4 HE-stained microscopic structure of collagen sponges in adductor longus muscles at 1 week after implantation (→ to indicate the fiber of material). (a) FA (sporadic disrupted fibers); (b) FP (complete fibrous networks); (c) PP (none fiber)
2.3體內(nèi)膠原材料結(jié)構(gòu)變化
3組材料均為桿狀物植入,截面初始為2 mm× 2 mm方形,體內(nèi)一周形變明顯。FP組(見圖4(b))材料截面變形但邊緣清晰,內(nèi)部可見疏松纖維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。FA組(見圖4(a))材料邊緣模糊,形狀不規(guī)則,內(nèi)部見散在斷裂纖維。PP組(見圖4(c))材料邊緣已失去,未見纖維結(jié)構(gòu)??梢耘袛?周體內(nèi)降解速度:PP海綿 > FA海綿 > FP海綿。
圖3 膠原海綿植入大鼠長收肌1周后植入部位炎性細(xì)胞浸潤面積(*P < 0.05)。Fig.3 The cross-sectional inflammatory area of collagen sponges at 1-week implantation (*P < 0.05).
2.4膠原蛋白血清特異性IgG抗體水平
膠原蛋白免疫小鼠后檢測各組血清特異性IgG抗體水平,以生理鹽水注射小鼠血清作為陰性對照,F(xiàn)A膠原蛋白免疫小鼠血清總IgG抗體作為強(qiáng)陽性質(zhì)控孔。檢測數(shù)據(jù)分析(見圖5),F(xiàn)A、FP、PP免疫后引起各自血清特異性IgG抗體水平顯著增強(qiáng)(P< 0.05)。實(shí)驗(yàn)組間血清特異性IgG抗體水平:FA組(0.602±0.036)> FP組(0.518±0.019)> PP組(0.390±0.085)。統(tǒng)計(jì)分析FA與FP組、FP與PP組間無顯著性差異,而FA與PP組間具有顯著性差異??梢耘袛?組中PP對小鼠免疫原性最弱,而FA免疫原性最強(qiáng),F(xiàn)P的免疫原性介于二者之間。
圖5 膠原蛋白免疫小鼠的血清特異性IgG抗體水平(Total為FA膠原蛋白免疫小鼠血清總IgG抗體,*P < 0.05)。Fig.5 Assessment of the specific IgG antibodies in sera of mice immunized with collagen solution (Total as the total IgG in serum of mice immunized with FA, *P < 0.05).
局部組織損傷的再生修復(fù)過程一般經(jīng)歷炎癥期、增殖期、塑型期。組織誘導(dǎo)、組織傳導(dǎo)、組織塑型等是決定修復(fù)結(jié)局的重要因素。組織塑型在前二者基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)成分和結(jié)構(gòu)對功能的適應(yīng),而組織誘導(dǎo)、組織傳導(dǎo)對再生組織的成分與結(jié)構(gòu)起著決定性作用[11-12]。當(dāng)恢復(fù)損傷組織的正常成分與結(jié)構(gòu)比較困難時(shí),組織工程可以改善原位實(shí)質(zhì)母細(xì)胞的聚集與分化,提高細(xì)胞增殖和分布的效率。膠原蛋白材料在軟骨[13]、腱[14]、脂肪、皮膚、牙周膜、角膜等組織工程[15]以及藥物緩釋載體、創(chuàng)面敷料、體外細(xì)胞擴(kuò)增覆層等[16]生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域均有所利用。作為組織工程使用的支架,其主要功能是提高細(xì)胞增殖分布和分化的效率[17],需具有合理的細(xì)胞吸附性、免疫原性、致炎性、穩(wěn)定性與形變等組織相容性[18]。
本研究制備了FA、FP和PP等3種膠原蛋白材料。它們均為多孔隙海綿樣三維結(jié)構(gòu),孔隙寬度均足以容納細(xì)胞入駐,多孔纖維結(jié)構(gòu)有利于細(xì)胞粘附[19- 20]。魚皮膠原孔隙較豬皮膠原略大,壁結(jié)構(gòu)較疏松。作為哺乳動(dòng)物膠原蛋白替代來源,魚膠原蛋白材料孔隙性能優(yōu)良,植入實(shí)驗(yàn)材料內(nèi)部有大量有核細(xì)胞入駐。
3種膠原蛋白海綿植入生存大鼠肌肉內(nèi),一周后取材料及周圍組織切片觀測,材料內(nèi)部及周圍可見炎性細(xì)胞浸潤。而空白對照組僅見局部肌纖維分離縫隙,未見細(xì)胞浸潤。比較炎性細(xì)胞浸潤面積,提示FA組局部炎性反應(yīng)最強(qiáng)。而FP與PP組局部炎性反應(yīng)較弱,兩組間沒有顯著差異。
為評價(jià)3種膠原蛋白的免疫原性,小鼠接受膠原蛋白溶液注射后檢測血清特異性IgG水平。結(jié)果顯示均引起各自血清特異性IgG抗體水平的顯著上升。組間血清特異性IgG抗體水平FA組最高,PP組最低,僅此兩組間具有顯著性差異??梢耘袛?組中PP對小鼠免疫原性最弱,而FA免疫原性最強(qiáng),F(xiàn)P的免疫原性介于二者之間。
血清抗體與局部細(xì)胞免疫,PP的體內(nèi)反應(yīng)水平均為最低,而FA均為最高。FP的免疫原性接近于PP,明顯優(yōu)于FA。
觀察材料在體內(nèi)的形變和降解程度,F(xiàn)P組材料邊緣清晰,截面變?yōu)榱庑危杷删W(wǎng)格結(jié)構(gòu)完整。FA組材料邊緣模糊,形狀不規(guī)則,可見散在斷裂纖維。PP組材料邊緣已失去,未見膠原蛋白纖維結(jié)構(gòu)。一周時(shí)間材料在體內(nèi)形變明顯,提示材料力學(xué)強(qiáng)度有待增強(qiáng)。在植入早期材料穩(wěn)固性對維持細(xì)胞增殖的空間分布具有重要的導(dǎo)向作用,對提高修復(fù)效率、縮短修復(fù)時(shí)間具有較大意義。在植入后期,隨著實(shí)質(zhì)細(xì)胞及基質(zhì)的更替重構(gòu)以更好適應(yīng)功能,材料需可降解以利于組織再生。不同組織的再生修復(fù)對材料穩(wěn)定與降解的時(shí)間有不同需要,但一周時(shí)間對各種組織修復(fù)而言明顯不足[21]。PP與FA海綿在體內(nèi)一周基本喪失空間結(jié)構(gòu),對維持細(xì)胞增殖的空間分布不利。而FP海綿在體內(nèi)一周仍維持完整的疏松孔隙結(jié)構(gòu),具有更高的實(shí)用性。
魚皮膠原孔隙較豬皮膠原略大,壁結(jié)構(gòu)較疏松,這與魚膠原蛋白的變性溫度比豬膠原蛋白低相關(guān),各種魚類來源膠原蛋白的變性溫度都低于37℃[22]。目前膠原植入實(shí)驗(yàn)多使用70%乙醇消毒膠原材料[23],乙醇對蛋白質(zhì)具有一定變性交聯(lián)作用。膠原蛋白經(jīng)人工交聯(lián)后可以增加力學(xué)強(qiáng)度,顯著推遲材料的降解時(shí)間[24- 25]。本研究所用膠原材料仍有交聯(lián)改性的必要,以適應(yīng)不同組織再生對材料穩(wěn)定與形變性能的需要。
綜合細(xì)胞吸附性、免疫原性、致炎性、穩(wěn)定性與形變性能,可以發(fā)現(xiàn)3種材料均適于細(xì)胞附著,F(xiàn)P免疫原性及致炎性接近于PP,F(xiàn)P海綿體內(nèi)穩(wěn)定性好于FA海綿及PP海綿。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明3種檢測材料中魚皮酶溶性膠原海綿(FP)具有組織相容性優(yōu)勢。
[1] Marx RE. Bone and bone graft healing [J]. Oral and Maxillofacial Surgery Clinics of North America, 2007,19(4): 455-466.
[2] Childs SG. Stimulators of bone healing. Biologic and biomechanical [J]. Orthopaedic Nursing, 2003,22(6): 421-428.
[3] Williams DF. On the mechanisms of biocompatibility [J]. Biomaterials, 2008,29(20): 2941-2953.
[4] Glowacki J, Mizuno S. Collagen scaffolds for tissue engineering [J]. Biopolymers, 2008,89(5): 338-344.
[5] Williams DF. On the nature of biomaterials [J]. Biomaterials, 2009,30(30): 5897-5909.
[6] Singh P, Benjakul S, Maqsood S,etal. Isolation and characterization of collagen extracted from the skin of striped catsh (Pangasianodon hypophthalmus) [J]. Food Chemistry, 2011,124(1): 97-105.
[7] 汪海波, 梁艷萍, 汪海嬰, 等. 草魚魚鱗膠原蛋白的提取及其部分生物學(xué)性能 [J]. 水產(chǎn)學(xué)報(bào), 2012,36(4): 553-561.
[8] Pati F, Datta P, Adhikari B,etal. Collagen scaffolds derived from fresh water fish origin and their biocompatibility. J Biomed Mater Res Part A, 2012,100A(4): 1068-1079.
[9] 汪海波, 汪海嬰, 梁艷萍, 等. 草魚魚鱗膠原蛋白的凝膠性能研究 [J]. 功能材料, 2012,43(4): 433-437.
[10] 方成, 劉立, 胡漢寧, 等. 大鼠雙側(cè)供腎左側(cè)原位腎移植模型的建立及腎功能監(jiān)測 [J]. 中國組織工程研究與臨床康復(fù), 2010,14(53): 9933-9936.
[11] Bodine PV, Billiard J, Moran RA,etal. The Wnt antagonist secreted frizzled-related protein-1 controls osteoblast and osteocyte apoptosis [J]. Journal of Cellular Biochemistry, 2005,96(6): 1212-1230.
[12] Gautschi OP, Frey SP, Zellweger R. Bone morphogenetic proteins in clinical applications [J]. ANZ Journal of Surgery, 2007,77(8): 626-631.
[13] Kawaguchi Y, Kondo E, Kitamura N,etal.Invivoeffects of isolated implantation of salmon-derived crosslinked atelocollagen sponge into an osteochondral defect [J]. J Mater Sci Mater Med, 2011,22(2): 397-404.
[14] Kishore V, Uquillas JA, Dubikovsky A,etal.Invivoresponse to electrochemically aligned collagen bioscaffolds [J]. J Biomed Mater Res Part B, 2012,100B(2): 400-408.
[15] Matsumoto Y, Ikeda K, Yamaya Y,etal. The usefulness of the collagen and elastin sponge derived from salmon as an artificial dermis and scaffold for tissue engineering [J]. Biomed Res, 2011,32(1): 29-36.
[16] 劉新華, 但年華, 李正軍, 等. 膠原基復(fù)合醫(yī)用海綿的研究進(jìn)展 [J]. 西部皮革, 2012,35(8): 13-18.
[17] Roden RD Jr. Principles of bone grafting [J]. Oral and Maxillofacial Surgery Clinics of North America, 2010,22(3): 295-300.
[18] 李瑞, 王青山. 生物材料生物相容性的評價(jià)方法和發(fā)展趨勢 [J]. 中國組織工程研究與臨床康復(fù), 2011,15(29): 5471-5474.
[19] Yang Shoufeng, Leong K-F, Du Zhaohui,etal. The design of scaffolds for use in tissue engineering. Part I. Traditional factors [J]. Tissue Engineering, 2001,7(6): 679-689.
[20] Woolfson DN, Ryadnov MG. Peptide-based fibrous biomaterials: Some things old, new and borrowed [J]. Current Opinion in Chemical Biology, 2006,10(6): 559-567.
[21] Blanco NM, Edwards J, Zamboni WA. Dermal substitute (Integra) for open nasal wounds [J]. Plastic and Reconstructive Surgery, 2004,113(7): 2224-2225.
[22] Ikoma T, Kobayashi H, Tanaka J,etal. Physical properties of type I collagen extracted from fish scales of Pagrus major and Oreochromis Niloticas [J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2003,32(3-5): 199-204.
[23] Kishore V, Bullock W, Sun Xuanhao,etal. Tenogenic differentiation of human MSCs induced by the topography of electrochemically aligned collagen threads [J]. Biomaterials, 2012,33(7): 2137-2144.
[24] Olde Damink LHH, Dijkstra PJ, Van Luyn MJA,etal. Crosslinking of dermal sheep collagen using hexamethylene diisocyanate [J]. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 1995,6(7): 429-434.
[25] Lee JM, Edwards HHL, Pereira CA,etal. Crosslinking of tissue-derived biomaterials in 1-ethyl-3-(3-dimethylam-inopropyl)-carbodiimide (EDC) [J]. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 1996,7(9): 531-541.
EvaluatingtheHistocompatibilityofFishskinCollagenSpongesasBiomaterialinvivo
FANG Cheng1*WANG Hai-Bo2MEI Zhi-Qiang1XIAO Xian-Jie1LIU Li1WANG Jia-Mou1WANG Zhong-Wen2
1(LaboratoryofTransplantEngineering,WuhanPolytechnicalUniversity,Wuhan430023,China)2(CollegeofChemicalandEnvironmentalEngineering,WuhanPolytechnicalUniversity,Wuhan430023,China)
This study investigated the cellular permeability, immunogenicity, inflammatory inductivity, biodegradation and deformation of grass carp skin collagen spongeinvivoto evaluate the histocompatibility and compared with pigskin collagen sponge. Fishskin acid-soluble collagen (FA), fishskin pepsin-soluble collagen (FP) and pigskin pepsin-soluble collagen (PP) sponges were prepared by self-assembly and had highly open porous structure with microfibrous. The collage sponges with 2×2×8 mm rod shape were implanted in the adductor longus muscles (n=6 each group) of SD rats. After 1 week, three kinds of materials were penetrated by nucleated cells. There was not significant difference of the inflammatory areas between group FP (7.93±0.77 mm2) and PP (7.49±1.03 mm2), but the area of group FA (9.81±1.42 mm2) was significantly greater. The cross sections of FP pallets were deformed but the borders were clear and the fibrous networks were complete. The fibrous networks of FA pallets were disrupted and the PP pallets’ were disappeared. Assessing the amount of specific IgG antibodies in sera of KM mice (n=5 each group) immunized with collagen solution by ELISA, the OD values of group FA, FP, and PP were (0.602±0.036), (0.518±0.019) and (0.390 ± 0.085). There was only significant difference of the amount of specific IgG between group FA and PP. These results indicated that the three kinds of materials are suitable for cellular immigration. The immune and inflammatory responses to FP sponge are similar to PP sponge. The biological stability of FP sponge is superior to that of FA and PP sponges. Experimental results suggest that fishskin pepsin-soluble collagen sponge has histocompatible advantages among the three kinds of materials.
Ctenopharyngodonidellus; pig; skin; collagen; histocompatibility
10.3969/j.issn.0258-8021. 2014. 01.011
2013-10-10,錄用日期:2013-12-09
國家自然科學(xué)基金(21076166);湖北省高等學(xué)校優(yōu)秀中青年科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)劃項(xiàng)目( T201208);武漢市科技局應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(2013020501010177)
R318.08
A
0258-8021(2014) 02-0212-06
*通信作者。E-mail: fang_cheng@foxmail.com