新型生物可降解材料ＰＨＢ的全身毒性试验
2000-06-14汤苏阳艾玉峰等
汤苏阳 艾玉峰等
汤苏阳艾玉峰董兆麟杨青芳施新猷お
作者单位：汤苏阳、艾玉峰第四军医大学西京医院整形外科中心
董兆麟西北大学ぱ钋喾肌∥鞅惫ひ荡笱Иな┬麻唷〉谒木医大学动物实验中心 け究翁馐芄家"863"计划新材料领域资助(715-004-0160)
摘要目的：评价生物可降解性材料聚拨陋掺腔丁酯在动物体内 的急、慢性全身毒性。方法：参照ISO对医用植入材料的评价标准和所推荐的生物学试验， 对PHB进行其浸出液经静脉注射后的急性全身性毒性反应和PHB长期埋植动物体内血液常规、 血液生化指标的观察。结果：ＰＨＢ在动物体内的急性全身性毒性反应为无毒，慢性长期埋 置PHB在动物体内不引起明显的血液常规、血液生化学的改变。结论：新型可降解材料ＰＨ Ｂ具有优良的生物相容性及安全性。
关键词生物可降解材料PHB全身毒性反应试验生物相容性 生物安全性お
THE ACUTE AND CHRONIC GENERAL TOXICITY TO A NEWBIODEGRDA BLE POLY3睭YDROXYBUTYRATE
ＴａｎｇＳｕｙａｎg，ＡｉＹｕｆｅｎｇ，ＤｏｎｇＺhａｏｌｉ ｎ，Yang Qingfang,Shi Xinyou
Plastic Surgical Center of XiJing Hospital The Fourth Military Medical Un iversity (Xian710032)
ＡｂｓｔｒａｃｔObjective：To evaluate the acute and chr onic general toxicity to a new biodegradable PHB.Ｍethods：According to ISO ab out biological evaluationand and test of medical materias. We carried out a syst emic biological evaluation of domestic medical PHB including acute general toxic ity and embeded under skins for long time to proceed the blood routine examinati on and serum biochemical tests.Ｒesult：The acute general toxicity of PHB is n early no The chronic general toxicity of PHB embedding suggest no significativechanges in the blood routine examination and serum biochemical tests.Ｃonclusion ：The result showed that this new medical biodegradable PHB has good biocompat ibilty and biological safety.
ＫｅｙｗｏｒｄｓBiodegradable materialPHBGeneral Tox icityBiocompatibilityBiological safetyお
合成的或天然的可降解聚合物正被广泛地应用于生物医学〔1 〕，特别是组织工程和遗传工程以及医学外科领域〔2，3〕。聚β掺腔丁酯 (Po ly3hydraxybutyrate 简称PHB)是一种由微生物细胞合成的生物可降解性高分子聚合物， 它兼有天然与人工合成的高分子聚合物的优点。目前英国ICI公司已将它做外科勿需拆除的 支架、缝线等引入医学外科领域，特别是整形美容外科领域〔4〕。而目前我国尚无P HB成品应用于临床医学。本文是我们继"新型生物降解材料PHB细胞毒性试验〔5〕之 后所作的全身毒性试验的报告。采用的PHB成品是西北大学、西北工业大学、第四军医大学 西京医院整形外科中心联合开发研制的。根据国际标准化组织(Intenational Standard Org anization 简称ISO)对医用植入材料的评价标准及其所推荐的生物学试验〔4〕，对P HB进行急性、慢性毒性反应试验，现报告结果如下。お
1急性全身性毒性试验
1.1被试动物及中毒判断标准选用清洁级SD大鼠40只，雌雄各半，动物周龄 不低于8周，体重130g～150g之间，试验期间给予标准实验室饮食，不予限量，按照随机分 配的方法，将动物分为试验组和对照组，每组各有10只雌性及10只雄性，试验组给予试验材 料，对照组给予等量的介质，操作过程两组均一致。根据体重变化、中毒症状或有无死亡等 ，确定为无毒(合格)、轻度毒性、中度毒性、重度毒性及死亡五级〔4〕。
1.2材料PHB分子量为1.47×105(粘度法)颗粒状物及膜片状物两种以过粗洗、精洗 、消毒，原则上按照ISO文件要求〔6〕：
试样表面积/浸体介质=3cm2/ml。
用生理盐水浸提高压灭菌121℃ 1h，用于急性全身性毒性试验。
1.3给予途径以每1千克体重50ml剂量标准将试样注入大鼠尾静脉，用相似的方式给予 对照组注射相当体积的生理盐水。
1.4试验结果动物静脉注射PHB浸出液后立即观察。4、24、48、72小时及第七天未观察 到动物出现步态不稳、瘫痪、呼吸困难、惊厥、呕吐、大小便排泄不良等变化，证明PHB浸 出液不引起大鼠急性全身性毒性反应。大鼠体重呈增长趋势，均无死亡和中毒反应。お
2慢性毒性反应及植入刺激性反应
2.1动物和试验材料同急性全身毒性反应
2.2试验方法试验前将大鼠背部脊柱两侧用10%硫化碱脱毛，面积8cm2，检查脱皮区 无皮肤损伤及皮肤刺激反应后，进行试验。无菌手术将直径10mm×2.5mm PHB制品植入背部 皮下，左右两侧各一，每天定时观察植入部位有无皮肤刺激、感染、坏死等变化，每两周称 体重一次，连续观察两个月至十二个月；戊基巴比妥钠麻醉动物后，立即由下腔静脉采血， 作血液及血液生化学常规检查，分别检查植入部位周围皮下组织有无病变，并作必要的病理 组织学检查。
2.3试验结果
2.3.1一般情况观察PHB制品植入大鼠背部皮下两个月后，动物一般行为表现、胃肠道 反应、食饮、大小便等，与未植入的正常动物均无明显差异(P＞0.05)， 体重变化见表1。お
2.3.2血液学检查PHB制品植入大鼠体内2个月对血液学指标影响见表2，3 
2.3.3血液生化检查PHB制品植入大鼠体内对血液生化学指标影响见表4～5 お
由表1～5结果可见PHB制品植入大鼠体内二个月后，红细胞，白细胞，血红蛋 白等血液指标、肝功、肾功、血球蛋白等血液生化学指标与未植入PHB制品正常动物无明显 差异(P＞0.05)。
2.3.4病理组织学检查PHB制品植入大鼠12个月后，经解剖，PHB植入物在动物皮下， 已由致密的结缔组织包裹、肉眼未见有出血、感染等刺激反应，取心、肝、脾、肾上腺、皮 肤等主要脏器，10%中性福尔马林固定，脱水、包埋、切片、染色后病理组织学检查，见各 组织细胞形态基本正常，与正常对照组比较无明显差异，因此证明PHB制品植入动物体内无 局部刺激反应和慢性毒性反应。お
3讨论
对生物可降解材料PHB生物相容性的研究，国外已有报道〔8〕，而国内对P HB生物相容性的研究尚未见报道。现在的研究结果表明：PHB浸出液经静脉输入SD大鼠体内 后，急性全身毒性试验结果显示为无毒。PHB皮下植入慢性毒性试验和植入刺激反应的结果 显示长期植入PHB不会引起大鼠体内各器官系统的结构变化，不会引起多种酶体系的改变和 机体防御机能的改变。不破坏血液中的有形成份，由于PHB是一种生物可降解材料，它在体 内滞留时间一般为6个月至一年〔8〕，植入初期处于固体状态的PHB本身对局部和全 身组织、无化学物质的毒性作用，当PHB随时间推移发生降解，其降解产物主要是β掺腔 丁酸乙酰乙酸、二氧化碳和水，最终完全被生物排出体外〔7〕，无毒副作用。具有 较好的组织相容性及血液相容性。
根据ISO关于医用植入材料所推荐的生物学试验标准，目前我们进行了PHB的初期试验，二期 试验结果显示，新开发的PHB符合医用植入性材料的要求，与国外同种材料相比，实验结果 一致〔8〕。关于PHB的长期生物安全性试验正在继续进行之中，期待PHB尽早应用于 医学外科特别是整形美容外科领域。お
参考文献
1Freed LE.Composition of cell瞤olymer cartilage implants Biotechnolo gy and Bioengineering 1994;43:605
2Argentin G,et al.Mouse chondrocytes in culture:new prospects for the study ofbone formation in mammals Acad Naz Lincei 1993;4:9
3Nicholas A,et al. New challenges in biomaterials.Science 1994;263:1715
4汤苏阳，艾玉峰.医用可降解材料的降解机理和应用前景.中国美容医学杂志.2000；( 1)：50
5汤苏阳，艾玉峰，董兆麟等.新型生物降解材料PHB细胞相容性研究.中国美容医学杂志 .2000；(2)：86
6ISO/TC194,Biological testing of medical and dental materials and derice.1099 3～10992
7郭秀君，于昕.一种新型生物塑料(PHB)的研究进展和开发前景.生物工程进展，1997； 17(5):52
8Gorolewski.s Jovanovicom.Perren S,M.Tissue response and in vivo degradation o f setiected polyhydroxyacids:polylactides(PLA),Poly3瞙ydroxbutyrate(PHB)and p oly3瞙ydroxybutyrate3瞙ydroxyvalerate (PHB/VA).Biomedi Res.1993;27(14):113 5
收稿日期2000-03-05
编辑/姜如蓉
