穴位植入凝膠研究進展*

衛(wèi)彎 鄭阿妮 李孝平 趙文堂 于雪珂 姚勇 楊華元**

(1.陜西中醫(yī)藥大學,陜西 咸陽 712046;2.上海中醫(yī)藥大學,上海 201203)

穴位埋線是以中醫(yī)經(jīng)絡學說為理論基礎,是針灸療法的延伸,是對刺法灸法的一種補充,具有疏經(jīng)通絡,調(diào)和氣血,平衡陰陽的作用,治療慢性病及疼痛性疾病效果較好[1-3]。隨著穴位埋線的發(fā)展,從常用的羊腸線到凝膠等,正逐漸改善埋植材料及應用[4]。凝膠由于其良好的可注射性、生物相容性、無創(chuàng)性與可控性逐漸成為可替代的新型埋植材料,廣泛應用于醫(yī)藥領域,其中對外界刺激產(chǎn)生反應的智能凝膠,如pH[5]、溫度[6-7]、磁場[8]等逐漸成為近年來的研究熱點,相比于常規(guī)埋植凝膠,它的功能更加多樣性,對提高材料的利用度以及臨床治療效果將有很大幫助。但國內(nèi)外對于凝膠在穴位埋線中的研究較少且深度不夠,本研究將根據(jù)一些國內(nèi)外研究者對可注射凝膠的功能優(yōu)點以及磁性凝膠在針灸穴位埋植中的應用潛力對其進行探究。

1 穴位植入凝膠的要求與制作方法

凝膠作為一種三維網(wǎng)絡高分子結(jié)構(gòu)材料,因其良好的生物相容性、可降解性、載藥性、容易獲得等已逐漸成為穴位埋植材料的首選之一?？陕裰材z在動物研究上取得一定的治療效果,但對于其制作要求、特點與制作方法等都有待提高與精進,這對作為穴位埋線的凝膠在提高療效上具有指導作用。

1.1穴位植入凝膠的要求 用于穴位埋線的凝膠在臨床上有一定的要求,首先總體上要與細胞、人體的組織和體液具有生物相容性、無毒性、無致癌性,不會誘發(fā)任何不良慢性生理或炎癥反應,由于大多數(shù)天然植物的亞單位聚合物類似于天然細胞外基質(zhì),它們的生物相容性更強,比其它合成聚合物更有優(yōu)勢[9-11],因此天然性材料成為制備凝膠的首選之一。其次是凝膠的可注射性與載藥性,常用羊腸線不具有三維多孔結(jié)構(gòu),因此缺乏良好的載藥性,且羊腸線較粗,需要選用特制的埋線針,注射性能差。而一些多糖類凝膠如殼聚糖、纖維素等表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性,且并已被證明是開發(fā)可注射凝膠的絕佳選擇[12-13]。凝膠的載藥性與結(jié)構(gòu)密不可分,這些結(jié)構(gòu)為高度相連的多孔網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),有利于不同分子量的藥物更好地從凝膠中釋放以利于治療,同時還可在凝膠中裝載磁性納米粒子可賦予其對外界的磁響應性。植入穴位的凝膠還應具有可降解性,且最終分解或降解為天然產(chǎn)物,根據(jù)凝膠的降解時間可選擇適合治療周期的凝膠類型。

智能凝膠由于對外界環(huán)境刺激而產(chǎn)生反應,如pH、溫度、磁場等能夠賦予穴位埋線更加多樣的功能。首先是溫敏性,一些可埋植凝膠由于具有對溫度刺激的響應性,可被開發(fā)為溫敏性載藥材料,這類型聚合物在溫度影響下會發(fā)生相應的變化,并具有最低臨界溶液溫度(LCST),高于此溫度便會形成溶膠到凝膠的轉(zhuǎn)變,尤其是對人體溫度敏感的水凝膠載藥體系已被開發(fā),即原位可注射凝膠,如天然的多糖與熱敏性水凝膠聚合物的組合,已被用于制備可注射載藥系統(tǒng)[14-15]。穴位植入凝膠需在原位可注射的基礎上,賦予凝膠一定的能力如磁響應性等,來提高埋線材料的功能及應用范圍。

1.2穴位植入凝膠的制作方法 用于穴位埋線的凝膠,其制作方法可分為物理交聯(lián)與化學交聯(lián),其中疏水相互作用是注射用水凝膠最廣泛的物理方法,通常是可逆的。而化學交聯(lián)是在聚合物之間開始的,通過各種偶聯(lián)反應,如光輻照[16-17]、邁克爾型加成[18-19]、點擊化學[20]和席夫堿[21-22]等實現(xiàn)共價交聯(lián)?？傊?天然水凝膠大都具有無毒性與生物相容性,因此可根據(jù)這些天然凝膠原料的結(jié)構(gòu)、力學性能、降解能力、載藥的能力以及對外界刺激的響應能力來選擇治療疾病相匹配的原料、制作方法,從而達到治療所需的效果。

2 穴位植入凝膠的治療作用

2.1穴位植入凝膠的依據(jù) 傳統(tǒng)的穴位埋線療法是通過針具及藥線在穴位內(nèi)達到治療的作用,已經(jīng)應用了幾十年[23]。隨著高分子材料的發(fā)展與應用,現(xiàn)有的穴位埋線療法可將生物相容性良好的高分子可降解凝膠材料直接埋入在體內(nèi)某些穴位或部位以提供持久刺激效果,因此可通過研究凝膠的理化性質(zhì)及療效的驗證,為臨床上篩選出代替穴位埋植羊腸線的可選擇材料。

現(xiàn)今,用于穴位埋線的材料多使用羊腸線或其他可吸收線植入穴位[24],近年來穴位植入凝膠可經(jīng)過多種理化作用因素,不斷持久、柔和地刺激穴位,對于探索穴位的療效及其作用具有重要意義。

2.2穴位植入凝膠的實驗研究 穴位植入凝膠多選用生物相容性良好的原位凝膠,即將藥物和聚合物溶解于適宜的溶劑中,將其注射在相應部位,在溫度影響下可凝固而形成半固體或固體的藥物釋放庫[25-26]。研究者運用中醫(yī)穴位理論和藥物制劑的技術,研制出各種穴位植入原位凝膠,有些制作成凝膠,還有用凝膠的原材料制作成藥線,但都具有一定的療效,利用其降解性與載藥性,使其發(fā)揮一定的作用,包括在哮喘病的治療、月經(jīng)失調(diào)、腦中風、慢性腰腿痛等療效驗證,這些都可以為穴位埋植材料的改良提供參考依據(jù)。

凝膠作為良好的藥物緩釋劑,將其用于穴位埋線材料,可彌補羊腸線的可吸收性差,易過敏等不足。胡芳君[27]等采用生物相容性良好的生物降解聚合物即聚乳酸—羥基乙酸共聚物(PLGA)制成凝膠,再裝載鹽酸麻黃堿形成藥凝膠。隨后將凝膠、羊腸線分別植入在家兔環(huán)跳、臂臑、曲泉穴,觀察植入部位橫紋肌面積與肉芽腫面積的比例,來驗證機體對凝膠的吸收作用及安全性,結(jié)果表明凝膠在植入機體后形成肉芽腫面積大小以及吸收速率均優(yōu)于埋植羊腸線組。為進一步觀察凝膠對穴位的刺激是否具有治療疾病的作用,該研究者通過將凝膠植入肺俞、膻中等穴研究哮喘模型大鼠的治療效果,研究結(jié)果表明凝膠組能明顯降低大鼠肺組織嗜酸性粒細胞數(shù)以及炎性細胞數(shù)(P<0.01),而且通過凝膠的載藥性,可以一定程度上減輕哮喘大鼠癥狀發(fā)作程度,提高藥物的穩(wěn)定性和有效利用率[28]。

李姃恩等[29]通過將載米非司酮的凝膠植入石門穴來治療著床期小鼠,結(jié)果表明凝膠植入石門穴能夠降低著床期小鼠血清雌二醇及促黃體生成素的含量,改變雌激素受體mRNA的表達情況,進一步影響H-P-O軸對孕鼠的調(diào)節(jié)機制達到抗早孕的效果,為穴位植入米非司酮藥物凝膠劑提供臨床實驗依據(jù)。此外這種凝膠因其可注射性具有穴位注射作用,又因其具有可生物降解性具有穴位埋線的特點,結(jié)合其良好的載藥性和穴位刺激性能夠作為女性意外妊娠終止的新方法?？琢⒓t等[30]通過制作穴位埋植溫敏性川芎嗪注射凝膠,將殼聚糖等高分子材料與川芎嗪混合制備而成,這種凝膠在室溫下為液體狀,在體內(nèi)形成半固體凝膠狀的釋藥系統(tǒng),將其注射在雙側(cè)內(nèi)關、大椎穴可以降低對腦缺血再灌注大鼠腦皮質(zhì)基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)和基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑-1(TIMP-1)的表達,從而起到對腦缺血再灌注大鼠的腦保護作用,以篩選出便于臨床使用的凝膠劑型。此外現(xiàn)代醫(yī)學研究表明將殼聚糖藥線注射在穴位局部治療腰椎管狹窄,可促使巨噬細胞聚集、分解殼聚糖,被人體吸收,可對穴位及其周圍組織產(chǎn)生較長時間的生理及生物化學反應,時間可長達20天或更長,這種藥線可減少埋植羊腸線的次數(shù),療效穩(wěn)固,表明穴位埋植殼聚糖在治療慢性疾病方面具有良好的療效[31]。

綜上所述,在穴位植入凝膠的動物實驗研究中,載藥凝膠都具有一定的治療效果,以及一定的臨床應用價值,但由于制備的凝膠或藥線材料選擇范圍較窄,功能單一,大部分只具有原位可注射性與載藥性,缺乏對外界刺激的響應性如外界溫度、電場、磁場等引起的變化,阻礙凝膠在穴位埋植中的應用,不能更好地滿足臨床需求,因此開發(fā)與研究新型凝膠材料對于穴位治療有一定的必要性。

3 磁性凝膠在未來穴位治療中的潛在應用

凝膠因其良好的可注射性、溫敏性、載藥性與刺激響應性的功能,不僅可以達到藥物的緩釋作用,同時通過對外界刺激的響應性如磁場干預發(fā)揮其作用,可減少對人體的副作用,有效提高疾病的治療效果,進一步滿足未來臨床需求。由于磁性凝膠在穴位治療中可能具有一定前景,以下以磁性凝膠的可載磁性納米例子、載藥性、溫敏性等多功能性為例,介紹其潛在應用。

3.1磁性凝膠的拉伸作用在穴位治療的應用 近年來對針灸埋線材料的改進做出了很多努力,研究表明磁性納米顆粒,作為一類具有功能性的納米材料,除了納米顆粒具有的小尺寸效應、表面效應等一些理化性質(zhì)外,還具有一定的超順磁性以及良好的生物相容性。而且此磁性材料均已通過美國食品藥品管理局(FDA)審批,在臨床治療與轉(zhuǎn)化具有良好的前景,是目前唯一可用于臨床的無機納米材料,廣泛應用于生物醫(yī)學領域,但在中醫(yī)治療領域還得到廣泛應用。

近年來有研究者研發(fā)出在可注射水凝膠中加入磁性納米粒子可作為類似穴位磁療法的使用,將其注射在疾病相應部位上,給其施加有規(guī)律的磁場(如恒定磁場、交變磁場等),通過改變磁性粒子的濃度(10 mg/ml～180 mg/ml),改變其應力大小,注射在大鼠腿部肌肉萎縮處,可用于治療廢用性肌肉萎縮,對肌肉進行拉伸與按壓。從而起到疏通經(jīng)絡,改善肌力的作用[32],利用這種材料的磁學作用,類似于人體的磁療,將其埋植在穴位可治療相應的疾病,將擴大穴位埋線的功能性與治療作用。

同時研究者[33]通過建立肌肉萎縮大鼠模型,將開發(fā)的可注射、可生物降解的磁性水凝膠體系注射在大鼠腿部萎縮部位,通過外置磁場對其定期的軸向拉伸,來促進肌肉再生。該系統(tǒng)包括一種生物相容性的磁性凝膠,它可以被注射到肌肉中,并由一個可穿戴設備驅(qū)動,以定期拉伸肌肉。該凝膠會在兩周內(nèi)從體內(nèi)被沖走。結(jié)果表明軸向肌肉拉伸優(yōu)于類似按摩的壓縮模型,因此將這種凝膠與方法應用于穴位治療肌肉萎縮,研究應用于穴位處的磁性拉伸大小以及機制,對于磁性凝膠的穴位治療將有一定的指導作用與研究意義。

在此磁性凝膠應用研究的啟發(fā)下,本研究團隊[34]制備了裝載地塞米松(DXM)/四氧化三鐵(Fe3O4)的殼聚糖/β-甘油磷酸酯(CS/GP)熱交聯(lián)磁性水凝膠,將該水凝膠注射在SD大鼠坐骨神經(jīng)痛模型足三里穴位處,通過外在磁場對埋植磁性水凝膠的穴位進行拉伸,來模擬針刺的提插手法,并對比其與羊腸線的療效,治療兩周后結(jié)果表明,所制作的磁性水凝膠能夠抑制脊髓背角小膠質(zhì)細胞的活化與P2X4R的表達,起到鎮(zhèn)痛作用,可以考慮作為治療坐骨神經(jīng)痛的穴位埋線替代材料之一,不僅提高了埋線材料的功能,也將擴大其在疾病中的應用。

3.2磁性凝膠的升溫加熱作用可用于穴位治療 近年來磁性凝膠的熱療作用主要應用在腫瘤的靶向性治療[35-37],而將這種磁熱療應用在埋線領域,將有更大的發(fā)展空間,通過利用磁場的引導與加熱作用制作的磁性凝膠能夠起到磁熱療作用,達到溫經(jīng)通絡的作用,可大大提高埋線材料的利用度與功能性。

在凝膠中加入磁性納米材料,能夠和凝膠復合而成一種無機或有機的復合材料,因具有優(yōu)良的磁學性能及生物相容性,可以實現(xiàn)磁響應性及磁熱療等功能,這些功能也是穴位埋線與穴位治療所需的,將在穴位理化刺激中發(fā)揮重要作用。在外界交變磁場作用下,磁性水凝膠中的磁性納米顆粒的熱效應會導致周圍凝膠基質(zhì)溫度升高,使溫敏性水凝膠發(fā)生體積變化(膨脹或收縮)從而間接影響藥物的釋放速率,可通過磁靶向性與磁熱療來觸發(fā)藥物的釋放。Zhu XL[38]等用殼聚糖(CS)、β-甘油磷酸鹽(β-GP)及聚乙烯亞胺(PEI)改性的超順磁石墨烯氧化物(GO/IONP/PEI),制備的磁/熱雙響應性水凝膠,在外界磁場的作用下凝膠體系不僅溫度升高且提高了藥物的釋放率。張偉等[39]開發(fā)了一種體溫固化且具有熱療作用的磁性水凝膠,經(jīng)交變磁場對其加熱到37 ℃后,該水凝膠會成膠固化,隨著時間的延長該凝膠可以升溫至42 ℃左右,達到治療疾病所需的溫度。因此利用一些相容性良好的磁性水凝膠,以及它們對磁場的磁/熱響應性,來研究與開發(fā)適合穴位治療的磁性水凝膠,不僅可以實現(xiàn)穴位局部或病灶部的磁熱療作用,還有望提高現(xiàn)有植入凝膠的治療作用。

此外研究表明[40]選用釹鐵硼永磁鐵的磁場,其力學性能與組織的應力應變能力也在考慮之內(nèi),在使用磁場治療時,針對不同疾病所需使用的相關磁場參數(shù)也有待進一步研究,結(jié)合磁場的使用以更好地將磁性凝膠材料應用于臨床。

總之,將這種具有雙重治療作用的磁性載藥凝膠應用在埋線材料中,不僅能夠?qū)⒙窬€治療與藥物治療融為一體,減少藥物治療的次數(shù)以及減少其副作用,還可以發(fā)揮溫熱的作用,達到溫經(jīng)通絡,提高材料利用度的效果。

4 討論

穴位埋線療法是一種將生物可降解材料直接植入人體某些部位以提供持久刺激效果的針灸療法,目前穴位植入凝膠在過去實驗研究中已經(jīng)取得一定的療效,但由于凝膠對外界刺激缺乏響應性、材料具有單一性、實驗研究較少等,影響其在穴位埋植中的應用與發(fā)展,而智能凝膠尤其是磁性凝膠的作用對于穴位植入凝膠的發(fā)展以及實驗研究將具有一定的幫助。

總之,穴位植入凝膠具有許多優(yōu)點,包括良好的生物相容性,即與可注射的部位不產(chǎn)生炎癥、細胞毒性反應等;有些凝膠可對pH及溫度具有敏感性,在凝膠體系中加入治療性的中藥或西藥,待藥物送達到治療部位利用其pH及溫度的控制,使藥物定時釋放并達到一定的緩釋作用,具有“藥輔一體”特性的中藥凝膠將會在緩釋制劑及與針灸的結(jié)合中也有待進一步研究與應用;此外在凝膠體系中加入具有磁響應性的納米粒子,外加磁場作用下利用磁性納米粒子的力學拉伸、熱效應等分別起到拉伸穴位局部、升溫的作用,并在磁場的引導下使其到達病灶,對疾病治療具有磁靶向性與磁熱療作用,而磁響應性在穴位理化刺激研究中因其磁量的可調(diào)性,磁場的強弱以及對人體的無害性而應逐漸被應用起來。

此外溫敏性凝膠具有良好的原位可注射性,可充分發(fā)揮其可注射性以及劑量的可控性,使其作為可注射的穴位植入凝膠材料的優(yōu)先選擇,因此穴位植入凝膠在藥物釋放、磁熱療中的應用對未來臨床上穴位埋線具有很好的應用價值,受到越來越多針灸臨床研究者的關注。但由于其治療機制研究、材料的選擇、創(chuàng)新困難等原因,還未廣泛應用到穴位理化刺激中,新型的具有一定功能性的穴位植入凝膠材料在穴位埋線中仍然有待開發(fā)。