蚕丝-PLGA复合工程支架在大鼠肌腱损伤中的修复作用.pdf

第 卷 第 期 年 月川北医学院学报(:/):/基础研究基金项目:河北省秦皇岛市科学技术局科研项目()作者简介:梁永超()男主治医师:.蚕丝 复合工程支架在大鼠肌腱损伤中的修复作用梁永超刘伟亮王春龙冯海莲王娇(.秦皇岛市第三医院外三科.通用环球中铁山桥医院骨外科.秦皇岛市妇幼保健院手术室.通用环球中铁山桥医院手术室河北 秦皇岛)【摘要】目的:探讨蚕丝 复合材料制备的工程支架用于大鼠肌腱损伤中的修复作用 方法:将 只雄性 大鼠随机分为实验组和对照组每组各 只 两组均行肌腱损伤手术造模 造模后实验组在跟腱离断后将蚕丝 支架植入大鼠肌肉然后采用缝合线缝合皮肤对照组在跟腱离断后仅用缝合线进行皮肤切口的缝合 分别于术后、周进行取材对各组大鼠进行大体观察、组织学评价采用免疫组化法检测胶原蛋白 的表达并进行生物力学测试 结果:造模后 两组小鼠均恢复自主进食能够正常走动跳跃行为未受影响但均存在不同程度摄食减少所有大鼠术后均未见红肿感染 染色组织学评价显示实验组术后 周及 周肌腱胶原纤维排列整齐且致密并且胶原蛋白 表达较高而对照组肌腱胶原纤维排列无规则且比较松散 与对照组比较实验组术后、周胶原蛋白 表达均增高(.)肌腱最大拉力载荷均增大(.)结论:蚕丝 复合工程支架对肌腱损伤修复具有促进作用能够提高胶原蛋白 的表达增强生物力学特性【关键词】肌腱损伤蚕丝 复合支架修复生物力学特性【中图分类号】【文献标志码】(.)【】:.:().:.(.)(.).:.【】肌腱损伤是常见的运动性损伤可导致患肢疼痛及功能障碍对患者生活质量有严重影响 肌腱损伤后自我修复、愈合缓慢损伤后的修复仍是临床难题 临床常使用肌腱修复缝合术(完全断裂)或石膏/夹板固定、理疗、镇痛消肿等非手术手段(部分断裂)进行传统治疗尽管有一定的临床价值但其疗效仍未达理想患者治疗后肌腱功能难以恢复至受损前水平 因此关于肌腱缺损组织工 第 卷 第 期 年 月 川北医学院学报(:/)程化研究一直是现今研究的重点、热点 支架材料是主要限制组织工程研究结果应用于临床的因素之一故而研制生物力学性能、生物相容性更好的新型支架材料具有重要价值聚乳酸聚羟基乙酸共聚物()的生物相容性、可降解性俱佳是常用的高分子材料 当前领域中将蚕丝和 材料复合制备组织工程支架已有报道其生物相容性已被证实 但将其应用于肌腱修复方面尚无报道 本研究拟探讨蚕丝 复合材料制备的工程支架对肌腱损伤中的修复作用 材料与方法.实验动物健康清洁级雄性 大鼠 只(北京维通利华)周龄体重 均适应性饲养 周通风良好温度:相对湿度:不限制饮食、饮 水 本 实 验 已 通 过 伦 理 审 批(编 号:).材料与试剂蚕丝由河北秦皇岛蚕农赠送 细丝(上海天清)单丝直径 每束含 根单丝色乳白质柔软()胎牛血清(杭州四季青)胰蛋白酶()、孔塑料培养板为 产品.蚕丝 支架的制备 溶液(.)中添加 蚕丝煮沸两次/次去除丝胶获取蚕丝丝素纤维清洗、晾干、备用 制作蚕丝 支架编织次序为:取蚕丝丝素纤维单丝(根)、细丝单丝(根)混合均匀(质量比为)平行排列(记为)将其按顺时针(记为)逆时针(记为)顺时针(记为)逆时针(记为)顺时针(记为)逆时针(记为)的次序进行扭合每次均由 捻扭合成 小索即完成蚕丝 混合编织支架(包含两种单丝共 根)乙醇消毒 后充分清洗、晾干 术前将蚕丝 支架剪成 采用无菌 溶液浸泡过夜.大鼠肌腱损伤模型的建立、分组及处理将 只雄性 大鼠按随机数字表法分成实验组和对照组每组各 只 实验组与对照组参照文献方法造模予以水合氯酸溶液(./)腹腔注射麻醉麻醉后将大鼠摆放呈俯卧位固定四肢备皮先用碘伏消毒然后酒精脱碘 于后肢外侧作切口分离周围的组织暴露跟腱尽量避免对营养血管造成损伤小心分离排肠肌内侧头肌腱 实验组在跟腱离断后将蚕丝支架植入大鼠肌肉与腱组织紧密贴合然后缝合皮肤 对照组在跟腱离断后仅进行皮肤切口的缝合不作任何修复.取材分别于术后、周进行取材每次每组取 只大鼠 解剖以显露术区进行大体观察 并对肌腱损伤组织进行解剖对损伤处的愈合情况以及生物膜吸收情况进行观察 采集损伤的肌腱组织用无菌 进行清洗后以 多聚甲醛予以固定处理置于 下保存用于后续测定.染色组织学评价待测组织用 多聚甲醛固定依次完成脱水、透明、浸润、包埋操作切片()染色利用电镜下观察样本中胶原纤维成熟等情况.免疫组化检测胶原蛋白 的表达待测组织用 多聚甲醛固定乙醇梯度脱水、清洗予以石蜡包埋切片()染色使用免疫组化法检测样本胶原蛋白 表达水平.生物力学测试取各组组织标本通过单轴拉伸测试其最大拉伸应力 新鲜取材的组织先测其横截面积将材料修剪成长条型两端夹具固定沿长轴方向均匀的对样品进行力学加载拉伸速度为 /记录最大拉力载荷.统计学分析应用 .软件进行统计分析 服从正态分布的计量资料以()进行描述组间比较采用独立样本 检验 .为差异有统计学意义 结果.大体观察造模后 实验组与对照组即恢复自主进食能够正常走动跳跃行为未受影响但均存在不同程度摄食减少所有大鼠术后均未见红肿感染术后 周实验组采用血管钳进行切口钳钝性分离、显露深层组织可见皮肤、周围存在水肿肌腱修复区愈合不牢予以轻微牵拉便可见组织分离能够清晰辨认生物支架与肌腱组织易分离对照组同样存在周围组织水肿 术后 周实验组切口愈合良好通过锐性切开显露术区组织水肿减轻生物支架与肌腱贴合紧密对照组的肌腱损伤处和周围组织轻微黏连但可经轻微钝性分离 术后 周实验组切口基本愈合生物支架与肌腱贴合致密无法完整分离且生物支架可见液化降解迹象肌腱活动梁永超等 蚕丝 复合工程支架在大鼠肌腱损伤中的修复作用良好对照组肌腱损伤处和周围组织之间存在明显粘连带 术后 周实验组生物支架降解吸收肌腱损伤处和周围组织基本融合肌腱活动正常对照组损伤的肌腱损伤处和周围组织明显粘连肌腱活动比较差.组织学评价术后 周实验组与对照组肌腱周围组织均存在大量淋巴细胞同时可见少量中性粒细胞无巨噬细胞伴随少量成纤维细胞 术后 周、周实验组术区支架外可见成纤维细胞大量聚集可见胶原纤维排列紧密、规则瘢痕组织形成肌腱细胞生长入支架内对照组肌腱损伤处成纤维细胞大量聚集浸润至正常细胞胶原纤维排列松散、不整齐 见图 图1HE染色组织学评价（400）A鄄D.对照组；E鄄H.实验组。住BCDEFGH.两组胶原蛋白 表达比较与对照组比较实验组术后、周后胶原蛋白 表达水平均增高(.)见表 表 组胶原蛋白 表达水平比较()组别术后 周术后 周术后 周术后 周对照组().实验组().值.值.两组生物力学评价比较与对照组比较实验组术后、周的肌腱最大拉力载荷均增大(.)见表 表 组肌腱最大拉力载荷比较()组别术后 周术后 周术后 周术后 周对照组().实验组().值.值.讨论近年来随着组织工程医学的持续发展利用组织工程技术将有生命的种植体植入到损伤区域以加快肌腱损伤修复正成为当前肌腱损修复研究领域的新思路 但目前组织工程的实际应用仍存在较大挑战支架材料是主要限制因素之一寻找适宜的支架材料是当前阶段的重点 是一种降解速度可控机械性能及柔韧性均优异的组织工程肌腱支架 蚕丝的机械性能则因含有支链含有生长因子、黏附因子而独具优势在医疗领域应用广泛 既往研究发现蚕丝可明显吸附肌腱细胞且生物相容性、力学性能均显示良好具有促进肌腱损伤修复、改善修复效果的巨大潜能 复合材料可有效结合天然材料、人工合成材料的优势打破其局限性从而改进材料性能 等发现细胞适应材料伸展呈梭形并与支架材料呈大致平行的排列方式 当前领域中将蚕丝和 材料复合制备组织工程支架已有报道其细胞毒性、生物相容性亦被实验一一证实但将其在肌腱修复应用方面尚无论据 本研究构建大鼠肌腱损伤模型拟探讨蚕丝 材料复合工程支架对肌腱损伤的修复作用在肌腱损伤修复中设计生物膜或者管状支架植入损伤部位对于手术部位的固定有益能够提高抗拉强度为术后早期活动创造稳定修复环境有利于新肌腱的生成 本研究中实验组术后行为不受影响能够正常跳跃说明该支架的应用具有一定的可行性 肌腱有着与长轴平齐的具有层次感的纤维束结构组织纤维排列整齐呈正弦波型特征性结构 本研究组织学评价显示实验组术后、周肌腱胶原纤维排列整齐且致密且胶原蛋白 表达较高而对照组肌腱胶原纤维排列无规则且比较松散提示蚕丝 复合工程支架能够促进肌腱损伤的修复提高腱化效果 另外本研究生 第 卷 第 期 年 月 川北医学院学报(:/)物力学结果显示实验组术后、周的肌腱最大拉力载荷均增大充分证明蚕丝 复合工程支架能够促进肌腱的愈合增强其生物力学特性是治疗肌腱损伤的有效措施综上蚕丝 复合工程支架能够促进肌腱损伤修复提高胶原蛋白 的表达增强生物力学特性是肌腱损伤的有效治疗手段参考文献 贺延雷雷芳李强.胎盘多肽注射液对手部肌腱损伤修复术后伤口感染发生和血清、水平的影响.广东医学():.曹东明.各种原因所致肌肉和肌腱损伤的超声诊断临床研究进展.中国全科医学():.曹庆邵松许俊胜等.两种时机行关节镜下自体肌腱重建手术治疗急性前交叉韧带损伤的效果对比.中国现代手术学杂志():.:.():.():.胡叶君乐辉辉金张楚等.蚕丝相关组织工程支架在肌腱和韧带再生修复中的应用.浙江大学学报(医学版)():.杨子林张兵杨东福.蚕丝纤维对/复合膜结构和力学性能的影响.塑料科技():.闫明童翟申浩褚国庆等.肩袖肌腱损伤动物模型的建立及初步研究.中国运动医学杂志():.():.李稚君张华峰李晖.骨界面组织工程治疗韧带与肌腱损伤研究进展.国际生物医学工程杂志():.王聪桑伟林陈燕敏等.负载成骨生长肽的静电纺丝 支架可加速大鼠颅骨缺损再生.南方医科大学学报():.:.:./.():.胡兴峰李青松季亮等.型胶原蛋白生物膜在损伤肌腱内源性愈合过程中的作用.局解手术学杂志():./.():.:.():.张凯红刘雪剑孙百川等.大鼠尾腱细胞外基质制备方法及其用于肌腱损伤修复的前期研究.中国医药生物技术():.(收稿日期:修回日期:)(上接第 页).():.():.():.():.(:)():.:.():.:.():.():./.():.(收稿日期:修回日期:)本刊网址:/作者投稿系统:/邮箱:.