PLGA/PP復(fù)合補(bǔ)片的體外降解及防粘連性

張永祥，李嬌嬌，張 瑜，歐思敏，夏培斌，劉志遠(yuǎn)，程 杰，崔景強(qiáng)

（河南省駝人醫(yī)療科技有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453400；河南省醫(yī)用高分子材料技術(shù)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 新鄉(xiāng)453400）

“疝氣”指人體內(nèi)組織或器官的一部分離開(kāi)了原來(lái)的部位，通過(guò)人體間隙、缺損或薄弱部位進(jìn)入另一部位而產(chǎn)生的疾病[1]。腹壁疝是臨床最常見(jiàn)的疝氣[2]?，F(xiàn)代無(wú)張力修補(bǔ)手術(shù)是目前治療疝氣最主要的手術(shù)方法之一，該方法采用疝氣補(bǔ)片取代局部組織缺損，相比傳統(tǒng)的手術(shù)縫合，其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)縫合張力、創(chuàng)傷小、術(shù)后疼痛輕、恢復(fù)快、復(fù)發(fā)率低。目前市場(chǎng)上的疝氣補(bǔ)片主要是PP補(bǔ)片[3-5]，它在體內(nèi)不能被吸收，也存在明顯的副作用，如術(shù)后有明顯的異物感，以及長(zhǎng)期的不適感，嚴(yán)重者具有慢性疼痛，易與器官產(chǎn)生粘連并引起炎癥等[6]。

近年來(lái)，為彌補(bǔ)PP補(bǔ)片的不足，表面覆膜的聚丙烯復(fù)合型補(bǔ)片被廣泛研究[7-8]。高國(guó)棟等[9]將脂肪干細(xì)胞（ADSCs）接種到PP補(bǔ)片上，分別將PP補(bǔ)片及覆膜補(bǔ)片植入大鼠腹壁肌肉表面，結(jié)果表明覆膜PP補(bǔ)片具有更低的炎癥反應(yīng)及更好的腹壁順應(yīng)性；陳艷春等[10]將PLA靜電紡絲至PP補(bǔ)片，PLA纖維直徑在300 nm左右且線徑均勻，利于細(xì)胞的生長(zhǎng)及增殖；HU等[11]將多巴胺作為固定化基團(tuán)，將羧甲基纖維素與羧甲基殼聚糖混合的水凝膠固定在PP補(bǔ)片表面，結(jié)果顯示其具有顯著的抗粘連性能和良好的生物相容性。

因此，本文選用PLGA作為隔離膜材料，其具有優(yōu)良的生物相容性、適宜的降解可吸收性、防粘連及抗炎性，通過(guò)了美國(guó)食品及藥物管理局（FDA）認(rèn)證，被廣泛應(yīng)用于制藥、醫(yī)用工程材料等領(lǐng)域[12]。采用浸潤(rùn)涂層的技術(shù)，在經(jīng)過(guò)等離子處理的PP補(bǔ)片一側(cè)（該側(cè)直接接觸臟腹膜）將PLGA沉積成完整的膜，形成PLGA/PP復(fù)合補(bǔ)片，并研究了其體外降解性能及防粘連性，研究結(jié)果為PLGA/PP復(fù)合補(bǔ)片的開(kāi)發(fā)提供了參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

選擇的材料如下：PLGA，購(gòu)自濟(jì)南岱罡生物材料有限公司，相對(duì)分子質(zhì)量為2×105，LA和GA的單體比為50∶50；三氯甲烷（CHCl3），分析純，購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司（上海）；磷酸鹽緩沖液（PBS），購(gòu)于北京基尼亞生物技術(shù)有限公司；PP補(bǔ)片，購(gòu)自常州市宏翔醫(yī)療用品公司；其他試劑均購(gòu)自國(guó)藥化學(xué)試劑有限公司（上海）。

選擇的儀器如下：掃描電鏡的型號(hào)為EV0 18型，生產(chǎn)廠家為德國(guó)蔡司；拉力試驗(yàn)機(jī)的型號(hào)為AI-7000-SU1型，生產(chǎn)廠家為中國(guó)臺(tái)灣高鐵；其他所用儀器均為市售設(shè)備。

1.2 PLGA/PP補(bǔ)片的制備

PLGA/PP補(bǔ)片的制備方法與先前的報(bào)道一致[13]，將1.6 g的PLGA溶于20 mL CHCl3中，制成質(zhì)量濃度為0.08 g/mL的溶液，400 r/min磁力攪拌均勻后，與等離子處理過(guò)的PP補(bǔ)片一同放入特制的模具，室溫下干燥48 h后脫模，然后在40℃真空中干燥24 h，使CHCl3揮發(fā)完全，得到PLGA/PP，其中PLGA∶PP=59∶41（質(zhì)量百分比）。

1.3 測(cè)試與表征

1.3.1 外觀及力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)

1.3.1.1 外觀

用萊卡顯微鏡對(duì)PP補(bǔ)片放大50倍，觀察其纖維結(jié)構(gòu)及經(jīng)緯向。

1.3.1.2 力學(xué)性能

參考GB/T 3923.1—2013中松式夾持的方法來(lái)測(cè)試縱向斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長(zhǎng)率，試樣大小為6 cm×11 cm，夾距為8 cm，預(yù)加張力2 N，拉伸速度為100 mm/min，直至試樣斷裂，測(cè)試結(jié)果取平均值（n=5）。

1.3.2 體外降解實(shí)驗(yàn)

參考GB/T 16886.13—2017，浸泡液選用PBS（pH值為7.4），試樣質(zhì)量與浸泡液體積比為1 g∶70 mL；以37℃、60 r/min的恒溫震蕩箱為浸泡環(huán)境；浸泡周期為1、2、4、8、12、16、17、18、19周，n=10，每個(gè)試樣單獨(dú)用一個(gè)惰性容器，每周更換PBS溶液。

1.3.2.1 質(zhì)量損失率

質(zhì)量損失率WL按式（1）計(jì)算，測(cè)試結(jié)果分別取平均值（n=5）。

式（1）中：W1為浸泡前試樣干燥至恒重的質(zhì)量，g；W2為浸泡一定周期后，試樣干燥至恒重的質(zhì)量，g。

1.3.2.2 力學(xué)性能

到達(dá)浸泡周期后，參考GB/T3923.1—2013中松式夾持的方法來(lái)測(cè)試縱向斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長(zhǎng)率，試樣大小為6 cm×11 cm，夾距為8 cm，預(yù)加張力2 N，拉伸速度為100 mm/min，直至試樣斷裂，測(cè)試結(jié)果取平均值（n=5），以降解前的復(fù)合補(bǔ)片的斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長(zhǎng)率作為對(duì)照。

1.3.3 體外粘連實(shí)驗(yàn)

參考YY/T 1477.4—2017，用凝固的纖維蛋白凝塊提供一個(gè)粘著點(diǎn)，用生物基質(zhì)模擬傷口創(chuàng)面，并應(yīng)用于2片樣品之間，以0°無(wú)支持的方式夾持、100 mm/min的速率拉伸，直至試樣完全與纖維蛋白凝塊剝離，通過(guò)測(cè)量從纖維蛋白凝塊上剝離試樣所需的剝離力，來(lái)評(píng)價(jià)試樣的潛在粘連性。

1.3.4 形貌觀察

復(fù)合補(bǔ)片經(jīng)離子濺射儀真空噴金后，用德國(guó)蔡司EV0 18型掃描電鏡（SEM）進(jìn)行觀察。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)

測(cè)試結(jié)果圖以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)繪制，2組比較采用t檢驗(yàn)，P≥0.05時(shí)，無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；P＜0.05時(shí)，有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；P＜0.01時(shí)，有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；P＜0.001時(shí)，有極其顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 外觀及力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)

PP補(bǔ)片的顯微鏡下形態(tài)以及PLGA/PP補(bǔ)片、PP補(bǔ)片的力學(xué)性能分析如圖1所示。從圖1（a）中可以看出，單股PP編織而成的補(bǔ)基材，其網(wǎng)孔為3 mm×4 mm，其經(jīng)向長(zhǎng)度要小于緯向。從圖1（b）和圖1（c）中可以看出，PP補(bǔ)片組內(nèi)的斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長(zhǎng)率存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05），這是其經(jīng)緯向長(zhǎng)度差異造成的；相比PP補(bǔ)片組，PPLGA/PP補(bǔ)片組的經(jīng)向和緯向斷裂強(qiáng)力都得到顯著提高（P＜0.01），這主要是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)狀的PP補(bǔ)片基材被PLGA膜包裹，形成了一體化結(jié)構(gòu)，提高了整體的斷裂強(qiáng)力，但是由于PLGA膜的存在，復(fù)合補(bǔ)片的經(jīng)向斷裂伸長(zhǎng)率下降（P＜0.05），低于原網(wǎng)絡(luò)狀PP補(bǔ)片。2種補(bǔ)片均顯示緯向能夠提供較大的力學(xué)支撐和穩(wěn)定性，因而在進(jìn)行補(bǔ)片植入時(shí)，醫(yī)生需要考慮補(bǔ)片的放置方向與人體組織相匹配，以此達(dá)到最佳的治療效果。

圖1 PP補(bǔ)片的顯微鏡下形態(tài)以及PLGA/PP補(bǔ)片、PP補(bǔ)片的力學(xué)性能分析

2.2 體外降解性能

圖2為降解期間PLGA/PP補(bǔ)片的質(zhì)量損失率及拉伸性能變化。從圖2（a）中可以看出，隨著降解的進(jìn)行，PLGA/PP補(bǔ)片樣品的質(zhì)量損失率12周前僅發(fā)生較小變化，這是由于PLGA的水解過(guò)程是水分子先滲入非晶區(qū)，隨后滲入晶區(qū)，導(dǎo)致高聚物分子鏈松弛及酯鍵斷裂，形成低聚物；降解至第16周時(shí)，降解產(chǎn)生的大量端羧基使得材料內(nèi)部降解速率加快，低聚物進(jìn)一步水解為小分子，PLGA膜發(fā)生大片溶蝕，造成質(zhì)量損失率突增；經(jīng)過(guò)18周的降解，該補(bǔ)片的質(zhì)量損失率達(dá)到59%左右，并且后期幾乎無(wú)變化，與PLGA/PP補(bǔ)片中PLGA含量一致，表明PLGA降解完全。從圖2（b）和圖2（c）中可以看出，降解1～2周，水解從結(jié)構(gòu)疏松的無(wú)定型區(qū)開(kāi)始，隨著決定縫線強(qiáng)度的無(wú)定性區(qū)縛結(jié)分子鏈（連接晶區(qū)間的分子鏈段）的水解斷鏈，縫線的強(qiáng)度下降；降解4周，斷開(kāi)的縛結(jié)分子鏈段本身成為自由狀態(tài)柔性分子鏈段，在體外降解溫度（37℃，高于聚合物Tg）易形成新的折疊鏈有序區(qū)，限制水分子的滲入，相比前2周，縫線質(zhì)量損失率降低，而體外降解強(qiáng)度上升；隨著降解的進(jìn)行，PLGA涂層的減少，可降解結(jié)構(gòu)逐漸消失，補(bǔ)片的拉伸性能趨近于基材；但降解至16周時(shí)，PLGA/PP補(bǔ)片的斷裂伸長(zhǎng)率及其經(jīng)向斷裂強(qiáng)力明顯下降，遠(yuǎn)低于基材，這可能是由于PP在降解液中發(fā)生老化所致。

圖2 PLGA/PP補(bǔ)片降解過(guò)程的性能變化情況

2.3 體外防粘連

2.3.1 體外防粘連性能

P補(bǔ)片-創(chuàng)面組合體與PLGA/PP補(bǔ)片-創(chuàng)面組合體的最大剝離力如圖3所示。從圖中可以看出，PP補(bǔ)片-創(chuàng)面組合體的最大剝離力值平均值為1.83 N，在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下，PLGA/PP補(bǔ)片-創(chuàng)面組合體剝離力平均值為0.48 N，下降了74%，兩者存在顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.01）。這表明PLGA涂層的存在，使得PLGA/PP補(bǔ)片具有更好的防粘連性能。朱軼等[14]制備的PLGA膜起到了預(yù)防小鼠術(shù)后宮腔粘連的作用，陳灶妹等[15]制備的PLGA/PEG靜電紡絲膜能有效預(yù)防大鼠術(shù)后腹腔粘連。以上結(jié)果與本文一致，均表明PLGA膜在預(yù)防體內(nèi)粘連方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

圖3 PP補(bǔ)片-創(chuàng)面組合體與PLGA/PP補(bǔ)片-創(chuàng)面組合體的最大剝離力

2.3.2體外防粘連實(shí)驗(yàn)補(bǔ)片表面形態(tài)

剝離后的PP補(bǔ)片如圖4所示。從圖4（a）中可明顯觀察到在對(duì)照組PP補(bǔ)片表面有大量的蛋白凝塊殘留；從圖4（b）中可明顯觀察到PLGA涂層表面光滑，無(wú)明顯的蛋白凝塊殘留，測(cè)試結(jié)果與剝離力結(jié)論一致。

圖4 剝離后的PP補(bǔ)片與PLGA/PP補(bǔ)片的SEM照片

3 結(jié)論

研究采用浸潤(rùn)的方法，制備了PLGA/PP復(fù)合補(bǔ)片，主要研究了其體外降解及防粘連性能，并與PP補(bǔ)片對(duì)比，得出以下結(jié)論：①相比PP補(bǔ)片，PLGA/PP補(bǔ)片的斷裂強(qiáng)力得到了提高；PLGA/PP補(bǔ)片在PBS（pH值為7.4）緩沖液的體外降解周期為18周左右；隨著降解的進(jìn)行，PLGA/PP補(bǔ)片體外降解的力學(xué)性能逐漸趨近于PP補(bǔ)片，其斷裂伸長(zhǎng)率及經(jīng)向斷裂強(qiáng)力在降解至16周時(shí)明顯下降。②相比PP補(bǔ)片，PLGA/PP補(bǔ)片的剝離力更小，這表明其有更好的防粘連性。PLGA/PP補(bǔ)片有望成為一種新型腹壁疝修補(bǔ)片。