防肌腱粘連膜制備材料的研究進(jìn)展

路明寬，蔡傳棟，王 偉，范存義，劉 珅

上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院骨科，上海200233

肌腱受到損傷或進(jìn)行修復(fù)手術(shù)后，常伴隨著粘連組織的形成。在肌腱愈合過程中，其會與周圍組織形成不同程度的粘連，該粘連組織可限制肌腱的滑動(dòng)能力，導(dǎo)致肢體運(yùn)動(dòng)受限，從而影響患者的術(shù)后生活質(zhì)量［1］。目前，已有多種防治肌腱粘連的方法應(yīng)用于臨床，其中以肌腱松解術(shù)為代表的手術(shù)治療較為常見，但由于施行該手術(shù)后患者的功能恢復(fù)不甚理想，學(xué)者們則逐漸將目光聚焦于能夠起到物理阻隔作用的防粘連膜方面［2］。近年來，隨著材料科學(xué)的不斷進(jìn)展，越來越多的生物材料和合成材料被應(yīng)用于防粘連膜的制備，由于材料的理化性質(zhì)各異，使得該膜的體內(nèi)反應(yīng)和療效也存在差異；且已有研究者針對不同材料構(gòu)建的防粘連膜進(jìn)行了較為深入的體內(nèi)、外研究，取得了一定的進(jìn)展?；诖?，本研究針對當(dāng)前防粘連膜制備材料的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期在優(yōu)化防粘連膜的設(shè)計(jì)和構(gòu)建方面提供一定的參考。

1 天然生物材料

1.1 透明質(zhì)酸

透明質(zhì)酸（hyaluronic acid，HA）是細(xì)胞外基質(zhì)和滑液的組成成分，具有良好的生物降解性和組織相容性。在防治肌腱粘連的應(yīng)用過程中，HA 既可作為物理屏障，又可起到控制炎癥、抑制成纖維細(xì)胞增殖等作用［3］，但存在降解速度較快、機(jī)械性能較差等問題［4］。有研究顯示，通過在HA 上負(fù)載不同的藥物如乳鐵蛋白衍生肽（PXL01）［5］、 布 洛 芬［6］、 微 小RNA （microRNA，miRNA）［7］等，可起到促進(jìn)防粘連物質(zhì)生成、減少炎癥介質(zhì)表達(dá)、抑制環(huán)氧合酶等作用，以減輕腱周炎癥、增強(qiáng)HA的防粘連性能（圖1）。

圖1 3種負(fù)載藥物防治腱周粘連的作用機(jī)制Fig 1 Mechanism of three loading drugs in prevention and treatment of peritendinous adhesion

Seprafilm?是一種由英國Genzyme公司生產(chǎn)的可吸收生物膜，該生物膜由透明質(zhì)酸鈉和羧甲基纖維素共2種陰離子多糖組成。Yurdakul 等［4］的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，在預(yù)防擠壓型肌腱損傷后粘連中，無論肌腱纖維是否修復(fù)，Seprafilm?均能有效抑制腱周粘連的形成。目前，Seprafilm?已成為臨床常用的防粘連產(chǎn)品，并廣泛應(yīng)用于防治肌腱修復(fù)術(shù)后的肌腱周圍組織粘連中［8］。

1.2 殼聚糖

在自然界中，甲殼素廣泛分布于甲殼類動(dòng)物中，而殼聚糖（chitosan，CS）是甲殼素脫除部分乙?；漠a(chǎn)物。CS 具有良好的抗菌性、生物降解性和組織相容性等特性；與其他聚合物材料相比，以CS 為基礎(chǔ)制備的防粘連膜具有較低的細(xì)胞親和性，對成纖維細(xì)胞的黏附較少，因而在防治腱周組織粘連中獲得了較多應(yīng)用［9］。由于CS的降解速度較快，研究者們多采用CS 與其他材料如HA［10］等復(fù)合的方法制備防粘連膜，以延長該膜的降解時(shí)間、改良防肌腱粘連性能。同時(shí)，也有學(xué)者就CS 在預(yù)防肌腱粘連中的分子機(jī)制進(jìn)行探索，如Chen 等［11］發(fā)現(xiàn)CS可通過上調(diào)去乙?；?激活P53，從而抑制炎癥、預(yù)防肌腱粘連，且該方法或?qū)榧‰鞊p傷修復(fù)術(shù)后的肌腱粘連的防治提供新策略。

1.3 羊膜

來自生物體的羊膜是一種天然高分子半透膜，含有細(xì)胞因子、酶等多種活性成分，具有較好的生物降解性、良好的組織相容性以及較輕的炎癥反應(yīng)等特性，是一種良好的防粘連生物材料［12］。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，Liu 等［13］構(gòu)建了雞屈指肌腱損傷模型，設(shè)置實(shí)驗(yàn)組（應(yīng)用脫細(xì)胞羊膜）及對照組（應(yīng)用醫(yī)用膜），結(jié)果顯示羊膜可以促進(jìn)雞屈指肌腱的愈合，避免肌腱粘連的形成，且其并發(fā)癥發(fā)生率低于醫(yī)用膜組。Ding等［14］在雞屈指深肌腱切斷修復(fù)模型的研究中，采用光化學(xué)組織黏合的方法，使損傷肌腱與局部包裹的人羊膜緊密結(jié)合，結(jié)果顯示：與對照組相比，采用光化學(xué)組織黏合方法的人羊膜組的關(guān)節(jié)活動(dòng)情況較好，粘連形成、炎癥反應(yīng)有明顯降低。

目前，由生物羊膜制備的防粘連屏障已經(jīng)應(yīng)用于臨床，但Lepp?nen等［15］將異體羊膜移植物作為機(jī)械屏障用于患者屈肌腱的損傷部位發(fā)現(xiàn)，損傷部位仍有較多的粘連組織形成，這可能與技術(shù)因素和異體羊膜移植物本身有關(guān)。Liu等［16］在近期的研究中發(fā)現(xiàn)，采用靜電紡絲技術(shù)將聚己內(nèi)酯（polycaprolactone，PCL）涂覆在冷凍羊膜的表面，不僅可保留人羊膜中的許多細(xì)胞生長因子，還可以提高羊膜的機(jī)械強(qiáng)度及疏水性，優(yōu)化羊膜的防粘連性能。

1.4 絲素蛋白

絲素蛋白是一種具有較好組織相容性和生物降解性的天然高分子材料，是制備防粘連膜的良好材料之一［17］，但在制成防粘連膜后，其力學(xué)性能不夠理想。Ni等［18］將由絲素蛋白制成的電紡纖維膜包裹于兔的損傷跟腱處，利用光化學(xué)組織黏合法將這種電紡纖維膜緊密地附著在損傷肌腱表面，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該纖維膜可在修復(fù)部位提供良好的物理屏障作用，以減少腱周粘連形成。Yao等［19］將多孔和無孔的絲素蛋白膜用于損傷肌腱，結(jié)果發(fā)現(xiàn)無孔絲素蛋白膜能更好地減少炎癥細(xì)胞浸潤，降低受損肌腱周圍的炎癥程度，防止腱周粘連。

2 合成材料

2.1 聚乳酸

聚乳酸（polylacticacid，PLA）又稱聚丙交酯，可通過乳酸分子的聚合作用合成，具有良好的生物降解性、組織相容性和優(yōu)良的力學(xué)性能等；同時(shí)，由于該材料缺乏生物活性和親水性，使得成纖維細(xì)胞難以被黏附于該膜上［20］。鑒于以上特性，PLA 及其衍生物在近年來已被廣泛應(yīng)用于制備防粘連膜，且其防粘連性能也得到了更深入的探究。Liu 等［21］發(fā)現(xiàn)由PLA 制備的電紡纖維膜在發(fā)揮物理屏障功能時(shí)會引起局部巨噬細(xì)胞浸潤，繼而導(dǎo)致炎癥和肉芽腫形成；與PLA 電紡纖維膜相比，負(fù)載布洛芬的PLA 電紡纖維膜可通過減少局部巨噬細(xì)胞的浸潤，增強(qiáng)PLA 電紡纖維膜的抗炎和抗粘連的作用，從而進(jìn)一步抑制損傷肌腱周圍粘連組織的形成。

PLA 有3 種立體異構(gòu)體，包括左旋聚乳酸（Lpolylactide， PLLA）、 右 旋 聚 乳 酸 （D-polylactide，PDLA）和外消旋聚乳酸（D，L-polylactide，PDLLA）。其中，PLLA 和PDLA 的熔點(diǎn)高達(dá)170～180 ℃，機(jī)械強(qiáng)度高且降解時(shí)間長，是制備防粘連膜的理想材料；PDLLA是非結(jié)晶性的，體內(nèi)降解速度快，可作為防粘連膜中負(fù)載藥物的組成材料［22-23］。

2.2 PCL

PCL 是一種可以生物降解的半結(jié)晶聚酯，具有良好的力學(xué)性能、較好的熱穩(wěn)定性及相對較低的酸性；同時(shí)，PCL 的某些特性（如疏水性、降解性等）可以根據(jù)需要發(fā)生改變［24］。由于PCL 的親水性和彈性不佳，缺乏防粘連功能，因而常被用作防粘連材料的載體。Chen 等［25］制備了HA接枝于PCL的納米纖維膜，通過體外實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，這種納米纖維膜具有良好的預(yù)防腱周粘連的功效。Shalumon等［26］制備了以嵌入納米銀粒子的聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）/PCL 為殼、以HA/布洛芬為核心的核-殼納米纖維膜；在該多功能屏障膜中，HA 可在肌腱滑動(dòng)中發(fā)揮潤滑作用，降低成纖維細(xì)胞附著；納米銀粒子和布洛芬則分別起到抗感染和抗炎的作用，因而這種納米纖維膜既可減輕肌腱手術(shù)后的感染又能減輕局部炎癥，抑制肌腱周圍粘連組織的形成。

另有學(xué)者在PCL 的基礎(chǔ)上構(gòu)建了聚氨酯（polyurethane，PU）薄膜，PU 薄膜較PCL 薄膜具有更好的力學(xué)性能和組織相容性，較低的炎癥反應(yīng)及適當(dāng)?shù)慕到鈺r(shí)間，且無細(xì)胞毒性。Hsu 等［27］合成了基于PCL 的PU 薄膜，并分別將PU 薄膜和PCL 薄膜纏繞于損傷后縫合的兔肌腱周圍，結(jié)果發(fā)現(xiàn)應(yīng)用PU 薄膜相較于PCL 薄膜在術(shù)后的粘連程度更低，表明PU 薄膜具有更好的抗粘連性能。Chen 等［28］同樣制備了電紡水性PU 納米纖維膜，該纖維膜的微孔性可阻止成纖維細(xì)胞滲透，同時(shí)不影響肌腱愈合所需的營養(yǎng)物質(zhì)的擴(kuò)散；其中，體外細(xì)胞研究表明，PU納米纖維膜可有效減少附著的成纖維細(xì)胞，且無顯著的細(xì)胞毒性；其兔屈肌腱修復(fù)模型的體內(nèi)研究顯示，PU納米纖維膜的應(yīng)用可降低腱周粘連程度。以上研究均表明，PU也是制備防肌腱粘連膜的一種良好的材料選擇。

2.3 聚乙醇酸

在組織工程的早期，聚乙醇酸（polyglycolicacid，PGA）是一種較廣泛使用的合成高分子材料，具有良好的生物降解性和組織相容性［29］。Xu 等［30］利用PGA 纖維膜修復(fù)損傷腱鞘發(fā)現(xiàn)，該纖維膜可較好地預(yù)防肌腱粘連。但也有研究［31］發(fā)現(xiàn)，這種聚合物材料的酸性降解產(chǎn)物會引起炎癥反應(yīng)和纖維化過程。Shen 等［32］通過在PGA 纖維膜表面涂上一層CS來中和酸度，減輕其酸性降解產(chǎn)物引起的無菌性炎癥，從而使PGA纖維膜的臨床應(yīng)用成為可能。

2.4 聚（L-乳酸）-聚乙二醇

聚（L-乳酸） -聚乙二醇［poly （L-lactic acid） -polyethylene glycol，PELA］是一種新型的防粘連膜材料，即在PLA 基礎(chǔ)上引入了PEG，使PELA 材料不僅具備了PLA 材料擁有的良好的組織相容性和適當(dāng)?shù)纳锝到庑裕€具有優(yōu)于PLA 材料的柔韌性和親水性；但在修復(fù)后的肌腱周圍包裹PELA膜可引起局部炎癥，繼而降低其防粘連的作用［33］。一些學(xué)者采用PELA 膜載藥的方法（如單純負(fù)載塞來昔布［34］等），也有一些學(xué)者采用在PELA 載藥的基礎(chǔ)上與其他高分子材料相結(jié)合方法（如構(gòu)建負(fù)載塞來昔布的PELA 電紡纖維膜為外層、HA 和PELA混合電紡為內(nèi)層的雙層仿生膜［35］等），均能夠使改進(jìn)后的PELA膜材料更好地發(fā)揮抑制成纖維細(xì)胞增殖及炎癥反應(yīng)的作用，從而增強(qiáng)防治肌腱術(shù)后粘連形成的性能。

2.5 其他

Ishiyama 等［36］合成了2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿（2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine，MPC） 聚 合物，通過大鼠跟腱模型和兔屈肌腱模型的組織學(xué)和力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，MPC 水凝膠可減少腱周粘連且不損害肌腱愈合。Chou 等［10］合成了聚（N-異丙基丙烯酰胺）［poly（N-isopropylacrylamide），PNIPAM］的熱響應(yīng)原位成型水凝膠，并在PNIPAM 上接枝CS 和HA 以構(gòu)建HA-CSPNIPAM，結(jié)果顯示HA-CS-PNIPAM 具有良好的組織相容性，可減少術(shù)后腱周粘連且不干擾正常的肌腱愈合。Kuo 等［37］制備了由結(jié)冷膠、黃原膠和HA 構(gòu)成的水凝膠膜制劑并應(yīng)用于修復(fù)后的肌腱周圍，結(jié)果顯示該制劑可有效地降低術(shù)后肌腱粘連，不影響肌腱愈合后的機(jī)械強(qiáng)度，且在體內(nèi)的降解速度相對較緩，因此可發(fā)揮較長時(shí)間的防粘連作用。Meier 等［38］合成了以聚羥基丁酸酯和ε-己內(nèi)酯為基礎(chǔ)的聚酯氨基甲酸酯聚合物——DegraPol管，并在兔跟腱斷裂修復(fù)模型中對該聚合物的防粘連性能進(jìn)行研究，結(jié)果顯示DegraPol 管能緊緊固定在縫合的肌腱周圍，不影響肌腱的愈合，可作為一種良好的物理屏障以預(yù)防腱周粘連形成。梅寶珊等［39］將水凝膠硅膠膜施用于患者損傷后修復(fù)的肌腱周圍，術(shù)后隨訪發(fā)現(xiàn)，該水凝膠硅膠膜對于預(yù)防肌腱粘連的形成有明顯的療效。

3 結(jié)論

目前，研究者們根據(jù)天然生物材料和合成材料的理化性質(zhì)及生物學(xué)特性，制備出了多種能夠抑制粘連形成的防粘連膜。一般來說，天然生物材料制備的防粘連膜具備良好的組織相容性，但存在機(jī)械強(qiáng)度低、置入肌腱周圍后降解速度過快等不足。相比之下，合成聚合物材料制備的防粘連膜機(jī)械性能較好、降解時(shí)間較長，但其生物相容性相對不佳，易引起局部炎癥反應(yīng)而影響防粘連性能。因此，亟待進(jìn)一步研制以新型聚合物材料為基礎(chǔ)的防粘連膜，結(jié)合不同的載藥等方式以取得更好的防粘連療效，從而助力于防粘連膜在肌腱周圍組織粘連的臨床治療中的應(yīng)用與推廣。

參·考·文·獻(xiàn)

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慣性導(dǎo)航技術(shù)不依賴外部環(huán)境，具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性?；趹T性導(dǎo)航的掘進(jìn)機(jī)導(dǎo)航技術(shù)，國內(nèi)2007年由重慶大學(xué)提出并進(jìn)行了部分理論研究[13]。近年來國內(nèi)已有基于陀螺儀的技術(shù)用于巷道定向掘進(jìn)的試驗(yàn)[14-15]。國外，德國、澳大利亞相關(guān)研究機(jī)構(gòu)在20世紀(jì)末即開始研究其用于煤礦井下移動(dòng)裝備的定位導(dǎo)航的可行性，并已有綜采工作面上的應(yīng)用報(bào)道。

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