醫(yī)用膠粘劑氰基丙烯酸酯聚合熱對神經(jīng)組織損傷的研究

郭占芳，梁向黨，蔡宏飛，孫 賡，李宏偉，鄒秀強(qiáng)

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血管神經(jīng)損傷動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究

·論著·

醫(yī)用膠粘劑氰基丙烯酸酯聚合熱對神經(jīng)組織損傷的研究

郭占芳，梁向黨*，蔡宏飛，孫 賡，李宏偉，鄒秀強(qiáng)

目的 研究粘合吻合術(shù)中氰基丙烯酸酯醫(yī)用膠粘劑聚合熱對神經(jīng)組織的再損傷。方法 取80只健康SD雄性大鼠，隨機(jī)分為A、B、C、D 4組，每組各20只，以游離左側(cè)坐骨神經(jīng)滴氰基丙烯酸酯醫(yī)用膠粘劑建立損傷模型。A組用氰基丙烯酸酯正辛酯膠粘劑1滴(20 μl)；B組用氰基丙烯酸酯正辛酯膠粘劑4滴(80 μl)；C組用氰基丙烯酸乙酯膠粘劑1滴(20 μl)；D組用生理鹽水1滴(20 μl)。24 h后大體觀測4組間左側(cè)坐骨神經(jīng)差異，進(jìn)行坐骨神經(jīng)電生理檢測，HE染色和嗜銀染色，組織學(xué)觀察損傷情況。結(jié)果 C組與A、B、D組坐骨神經(jīng)大體觀察和組織學(xué)觀察比較差異明顯，C組和A、B、D組間神經(jīng)組織電生理檢測指標(biāo)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。結(jié)論 不同劑量氰基丙烯酸正辛酯聚合熱對神經(jīng)組織損傷較輕，在神經(jīng)組織修復(fù)中可用于吻合劑和固定劑。

組織黏合劑；氰丙烯酸鹽類；創(chuàng)傷,神經(jīng)系統(tǒng)；大鼠, Sprague-Dawley

氰基丙烯酸酯醫(yī)用膠粘劑是由美國Eastman公司1958年研發(fā)成功并推向市場的，具有無色透明液態(tài)，單組分，室溫瞬間凝固，體內(nèi)可降解，降解物毒性較小等特點(diǎn)，適合臨床創(chuàng)傷修復(fù)，甚至已經(jīng)部分取代傳統(tǒng)針線縫合。在骨科、口腔科、眼科、耳鼻喉科以及美容整形科等科室中，主要應(yīng)用于皮膚創(chuàng)傷、軟骨和血管斷端吻合，在普通外科常作為栓塞劑治療靜脈曲張，婦產(chǎn)科用于無痛絕育，在藥物研究領(lǐng)域作為靶向緩釋藥物載體，在近年軍事醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用也受到極為重視[1-8]。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常應(yīng)用于神經(jīng)損傷粘合修復(fù)，但在臨床中應(yīng)用于斷端神經(jīng)修復(fù)國內(nèi)外報(bào)道較少。神經(jīng)組織在損傷程度不同情況下，自身修復(fù)結(jié)果差異較大，特別是在自身修復(fù)過程中容易產(chǎn)生神經(jīng)瘤，對神經(jīng)傳導(dǎo)功能的恢復(fù)影響明顯。筆者在用α-氰基丙烯酸酯膠粘劑對神經(jīng)組織缺損修復(fù)中，發(fā)現(xiàn)氰基丙烯酸酯膠粘劑在室溫凝固瞬間可產(chǎn)生大量聚合熱，對粘合組織產(chǎn)生一定損傷，進(jìn)而對修復(fù)后的神經(jīng)傳導(dǎo)功能恢復(fù)產(chǎn)生一定影響。目前在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中氰基丙烯酸酯膠粘劑作為組織膠粘劑和固定劑[9-10]，所用劑型和劑量差異較大，對神經(jīng)組織損傷差異也較大。然而，目前不同劑量和劑型膠粘劑聚合熱對神經(jīng)組織損傷差異相關(guān)研究報(bào)道較少。本研究中筆者用氰基丙烯酸酯膠粘劑對大鼠坐骨神經(jīng)進(jìn)行粘合吻合修復(fù)，制作醫(yī)用膠粘劑聚合熱損傷模型，通過對不同劑量和劑型醫(yī)用膠粘劑聚合熱對神經(jīng)組織損傷差異進(jìn)行研究，為神經(jīng)組織粘合吻合修復(fù)時(shí)醫(yī)用膠粘劑劑量和劑型選擇提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和儀器 健康成年SD大鼠80只，雄性，體重250～300 g，由解放軍總醫(yī)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供[SCXK(京)2012-0001)]；α-氰基丙烯酸酯醫(yī)用膠粘劑(廣州白云醫(yī)用膠有限公司，批號:121212)；便攜式肌電圖儀(丹麥Medtronic Keypoint)，冰凍組織切片機(jī)(德國Leica)，光學(xué)顯微鏡及照相裝置(日本Nikon)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法 80只SD大鼠隨機(jī)分為A、B、C、D組，每組各20只，1%戊巴比妥鈉腹腔注射麻醉，按35 mg/kg計(jì)算用量，右側(cè)臥于手術(shù)臺(tái)上，通過左股后外側(cè)暴露肌間隙，顯微鑷游離分離坐骨神經(jīng)，A組：用α-氰基丙烯酸正辛酯醫(yī)用膠粘劑滴管，滴1滴(20 μl)于游離的坐骨神經(jīng)上；B組：用α-氰基丙烯酸正辛酯醫(yī)用膠粘劑滴管，滴4滴(80 μl)于游離的坐骨神經(jīng)上；C組：用α-氰基丙烯酸乙酯醫(yī)用膠粘劑滴管，滴1滴(20 μl)于游離的坐骨神經(jīng)上；D組：用生理鹽水滴管，滴1滴(20 μl)于游離的坐骨神經(jīng)上。待15 s后膠體凝固，逐層縫合手術(shù)切口。

1.3 觀察方法

1.3.1 大體觀察：術(shù)后24 h，使用相同方法腹腔注射麻醉，手術(shù)臺(tái)上暴露左側(cè)坐骨神經(jīng)，觀察坐骨神經(jīng)大體損傷情況。

1.3.2 電生理檢測：用丹麥Medtronic Keypoint便攜式肌電圖儀進(jìn)行神經(jīng)誘發(fā)電位檢測，用針刺激電極放在滴膠(或生理鹽水)神經(jīng)近端正常處，記錄電極置于大鼠小腿三頭肌上，檢測動(dòng)作電位潛伏期和振幅，并行記錄。

1.3.3 組織學(xué)觀察：在坐骨神經(jīng)滴膠(或生理鹽水)邊緣處橫斷，長8 mm，生理鹽水沖洗離體神經(jīng)，置于冰凍切片機(jī)組織承載器上，放平擺好，滴包埋劑并于-25℃冷凍臺(tái)上冰凍，將凍好的組織夾在切片機(jī)持承器上，調(diào)好防卷板，調(diào)制預(yù)切厚度7 μm，行HE染色、脫水、透明、中性樹膠固定。樹膠凝固干燥后，在光學(xué)顯微鏡下觀察神經(jīng)組織聚合熱損傷。同樣取標(biāo)本行10%福爾馬林固定，行脫水及石蠟包埋，嗜銀染色，在光學(xué)顯微鏡下觀察神經(jīng)組織聚合熱損傷。

2 結(jié)果

2.1 大體觀察 A組和B組坐骨神經(jīng)被膠體包裹，膠體覆蓋處神經(jīng)周徑變小，周圍組織紅腫，兩組間無明顯區(qū)別；C組神經(jīng)組織和周圍組織粘連嚴(yán)重，神經(jīng)組織較為腫大；D組坐骨神經(jīng)暴露清楚，神經(jīng)組織稍紅腫，周圍組織紅腫程度較輕。

2.2 電生理檢測 24 h后A、B、D組間大鼠坐骨神經(jīng)動(dòng)作電位潛伏期和振幅比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，C組與A、B、D組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，見表1。

表1 4組大鼠電生理檢測比較

注：A組用α-氰基丙烯酸正辛酯醫(yī)用膠粘劑1滴(20 μl)；B組用α-氰基丙烯酸正辛酯醫(yī)用膠粘劑4滴(80 μl)；C組用α-氰基丙烯酸乙酯醫(yī)用膠粘劑1滴(20 μl)；D組用生理鹽水1滴(20 μl)；與C組比較，bP<0.01

2.3 組織學(xué)觀察 24 h后大鼠坐骨神經(jīng)冰凍切片光鏡下觀察，A組和B組病理結(jié)構(gòu)相似，神經(jīng)外膜有不同程度損傷，周圍可見炎癥細(xì)胞浸潤，神經(jīng)纖維結(jié)構(gòu)完整。C組神經(jīng)外膜、神經(jīng)束膜和神經(jīng)纖維均有損傷。D組神經(jīng)外膜和神經(jīng)纖維均完整，見圖1。嗜銀染色光鏡下觀察結(jié)果與上述相同，見圖2。

3 討論

氰基丙烯酸酯醫(yī)用膠粘劑由美國Eastman公司1958年研發(fā)成功并推向市場的，目前美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)辛基-2-氰基丙烯酸酯粘合劑可應(yīng)用于體內(nèi)[11]。我國1962年開始研發(fā)和生產(chǎn)氰基丙烯酸酯醫(yī)用膠粘劑，用于取代部分手術(shù)手工縫合[12]。初期人們擔(dān)心氰基丙烯酸酯膠粘劑的致畸性、致癌性及其毒性，臨床應(yīng)用和研究熱情不高。但直到20世紀(jì)70年代氰基丙烯酸酯膠粘劑臨床應(yīng)用中并沒有顯示致畸性和致癌性，由此再次掀起了研究和應(yīng)用氰基丙酸酯膠粘劑的熱潮。氰基丙烯酸酯膠粘劑降解產(chǎn)物毒副作用，是醫(yī)用膠粘劑研究領(lǐng)域關(guān)注的重要方面。很多研究者對氰基丙烯酸酯膠粘劑毒性進(jìn)行研究，不斷對醫(yī)用膠粘劑進(jìn)行改性。如我國思永玉等[13]通過研究發(fā)現(xiàn)部分劑型氰基丙烯酸酯醫(yī)用膠可引起神經(jīng)纖維脫髓鞘和神經(jīng)纖維斷裂，以及神經(jīng)元部分壞死。研究發(fā)現(xiàn)氰基丙烯酸甲酯引起培養(yǎng)細(xì)胞死亡，顯示其對細(xì)胞壁的破壞。但經(jīng)過近年醫(yī)用膠粘劑的改進(jìn)研究，醫(yī)用膠粘劑毒性大為減小，通過增加側(cè)鏈長度和分子量從而降低聚合熱和降解產(chǎn)物毒性，目前應(yīng)用于臨床的氰基丙烯酸正丁酯毒性較低，氰基丙酸正辛酯幾乎沒有毒性，其對神經(jīng)細(xì)胞毒性是短暫的[14]，研究發(fā)現(xiàn)其對神經(jīng)傳導(dǎo)功能影響與傳統(tǒng)縫合差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[15-16]。

A組 B組 C組 D組

A組用α-氰基丙烯酸正辛酯醫(yī)用膠黏劑1滴(20 μl)；B組用α-氰基丙烯酸正辛酯醫(yī)用膠黏劑4滴(80 μl)；C組用α-氰基丙烯酸乙酯醫(yī)用膠黏劑1滴(20 μl)；D組用生理鹽水1滴(20 μl)

圖1 4組大鼠坐骨神經(jīng)組織光鏡下病理形態(tài)(HE×40)

A組 B組 C組 D組

A組用α-氰基丙烯酸正辛酯醫(yī)用膠黏劑1滴(20 μl)；B組用α-氰基丙烯酸正辛酯醫(yī)用膠黏劑4滴(80 μl)；C組用α-氰基丙烯酸乙酯醫(yī)用膠黏劑1滴(20 μl)；D組用生理鹽水1滴(20 μl)

圖2 4組大鼠坐骨神經(jīng)組織光鏡下病理形態(tài)(嗜銀染色×40)

目前對氰基丙烯酸酯醫(yī)用膠粘劑在應(yīng)用中瞬間產(chǎn)生的聚合熱損傷沒有引起重視，氰基丙烯酸酯醫(yī)用膠粘劑結(jié)構(gòu)式為:NC-C=CH2COOR，其中R為1-16個(gè)碳原子的直鏈或帶支鏈的烷基、芳基、烷氧基、環(huán)烷基等,在微陰離子條件下瞬間聚合并產(chǎn)生聚合熱。不同劑型醫(yī)用膠粘劑產(chǎn)生的聚合熱大小不同，有報(bào)道稱改進(jìn)醫(yī)用膠粘劑產(chǎn)生聚合熱量較低，僅約為21 J[17]，但對于神經(jīng)組織較易受損傷的特點(diǎn)，聚合熱引起的損傷差異不可忽視。有研究顯示氰基丙烯酸酯醫(yī)用膠粘劑聚合熱對培養(yǎng)細(xì)胞具有損傷作用，其用作粘合吻合用途時(shí)將對直接接觸的活體細(xì)胞產(chǎn)生損傷[18-19]。前期我們課題小組進(jìn)行了粘合吻合法神經(jīng)導(dǎo)管修復(fù)神經(jīng)損傷的實(shí)驗(yàn)研究，氰基丙烯酸酯膠黏劑既可用為粘合劑，又可用作固定組織的固定劑，使用劑量有較大差異。對不同劑型膠黏劑神經(jīng)毒性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察同時(shí)，還需對不同劑型劑量膠黏劑聚合熱損傷進(jìn)行研究。

氰基丙烯酸正辛酯膠黏劑在對大鼠坐骨神經(jīng)組織損傷修復(fù)中，不同劑量間聚合熱對神經(jīng)組織的損傷并沒有表現(xiàn)出明顯差異。A組和B組損傷后大體觀察，醫(yī)用膠粘劑覆蓋范圍和厚度不同，神經(jīng)組織紅腫等炎癥反應(yīng)差異表現(xiàn)不明顯；組織病理學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，不同劑量間對神經(jīng)外膜損傷程度有輕微差別，表現(xiàn)在損傷深度和損傷面積方面，但無一例損傷到神經(jīng)束膜和神經(jīng)纖維。通過電生理檢測，A、B、D組間大鼠坐骨神經(jīng)動(dòng)作電位潛伏期和振幅比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。氰基丙烯酸正辛酯膠黏劑聚合熱必將隨著用量增加而產(chǎn)熱量增加，但是在實(shí)際滴膠應(yīng)用中，膠體為液態(tài)物質(zhì)具有流動(dòng)性[20-21]，用量增加膠體覆蓋面積也增加，在常用劑量間局部聚集熱量差別較小，在實(shí)驗(yàn)組間沒有表現(xiàn)出明顯差異。

不同劑型氰基丙烯酸酯膠黏劑產(chǎn)生聚合熱有差異，對神經(jīng)組織的損傷也明顯不同。A組和C組損傷后大體觀察，醫(yī)用膠粘劑覆蓋范圍和厚度相似，但神經(jīng)組織紅腫等炎性反應(yīng)差異表現(xiàn)明顯；組織病理學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，不同劑型間對神經(jīng)外膜損傷程度有差別，表現(xiàn)在損傷深度方面，氰基丙烯酸正辛酯膠黏劑組無1例損傷到神經(jīng)束膜和神經(jīng)纖維，但氰基丙烯酸乙酯組神經(jīng)束膜和神經(jīng)纖維明顯受損。通過電生理檢測，C組和A、B、D組間大鼠坐骨神經(jīng)動(dòng)作電位潛伏期和振幅比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。氰基丙烯酸乙酯瞬間聚合速度更快，并有白煙產(chǎn)生，瞬間聚集熱量大，對神經(jīng)組織損傷嚴(yán)重。氰基丙烯酸正辛酯膠黏劑聚合時(shí)間較長，熱量分散，組織損傷輕微。目前我國神經(jīng)組織損傷粘合吻合修復(fù)，使用醫(yī)用膠黏劑多為氰基丙烯酸正辛酯，聚合熱損傷組織輕微。

綜上所述，通過對大鼠坐骨神經(jīng)膠粘劑粘合吻合聚合熱損傷研究，發(fā)現(xiàn)氰基丙烯酸乙酯較醫(yī)用氰基丙烯酸正辛酯對神經(jīng)損傷嚴(yán)重，對神經(jīng)傳導(dǎo)功能有影響。但氰基丙烯酸正辛酯不同劑量間神經(jīng)損傷相似，且同生理鹽水對照組間損傷比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。但本實(shí)驗(yàn)所用劑量是常規(guī)用劑量的研究，但隨著膠黏劑使用劑量增大，損傷情況如何還有待進(jìn)一步研究。

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A Study of Polymerization Heat Induced by Cyanoacrylate in Medical Adhesive on Nerve Tissual Lesions

GUO Zhan-fang1, LIANG Xiang-dang1, CAI Hong-fei2, SUN Geng3, LI Hong-wei4, ZOU Xiu-qiang1

(1. The First Department of Osteology, General Hospital of PLA, Beijing 100853, China; 2. Department of Thoracic Surgery, the First Hospital of Jilin University, Changchun 130021, China; 3. Department of Osteology, 252 Hospital of PLA, Baoding, Hebei 350025, China; 4. Yunquan Road Clinic of General Political Department of the PLA, Beijing 100039, China)

Objective To study the polymerization heat induced by Cyanoacrylate in medical adhesives on nerve tissual lesions. Methods A total of 80 healthy SD male rats were randomly divided into group A, B, C and D (n=20 for each group), and lesion models were established by dropping Cyanoacrylate to freeing left sciatic nerves. Group A was given 20 μl Cyanoacrylate (1 drop); group B was given 80 μl Cyanoacrylate (4 drops); group C was given 20 μl Ethyl Cyanocrylate (1 drop); group D was given 20 μl normal saline (1 drop) to left sciatic nerves. The differences of left sciatic nerves were generally observed after 24 h in the four groups, and sciatic electrophysiology detection, hematoxylin and eosin (HE) staining and warthin-starry staining were performed, and then the lesions were observed with histological method. Results There were statistically significant differences in sciatic general observation and histological observation between group C and group A, B and D, while the differences in sciatic electrophysiology indexes between group C and group A, B and D were statistically significant (P>0.01). Conclusion The polymerization heat induced by different dosages of Cyanoacrylate may have mild nerve tissual lesions, so it can be used as adhesive and fixing agents to repair nervous tissues.

Tissue adhesives; Cyanoacrylates; Trauma, nervous system； Rats, Sprague-Dawley

科技部國際合作項(xiàng)目(2014DFA31230)

100853 北京，解放軍總醫(yī)院骨科一病區(qū)(郭占芳、梁向黨、鄒秀強(qiáng))；130021 長春，吉林大學(xué)第一醫(yī)院胸外科(蔡宏飛)；071000 河北 保定，解放軍252醫(yī)院骨科(孫賡)；100039 北京，總政治部玉泉路門診部(李宏偉)

梁向黨，E-mail：lxd301@263.net

R-332

A

2095-140X(2015)03-0020-04

10.3969/j.issn.2095-140X.2015.03.005

2014-12-16 修回時(shí)間：2015-01-30)

*為共同第一作者