人工神经移植物丝素蛋白导管的生物相容性的初步研究

吴 坚 严小莉 赵亚红 杨宇民

人工神经移植物丝素蛋白导管的生物相容性的初步研究

吴 坚 严小莉 赵亚红 杨宇民

目的初步探讨人工神经移植物丝素蛋白导管的生物相容性。方法将丝素蛋白导管植入兔子皮下，术后4周、8周、12周、24周取材，切片，HE染色，观察局部组织反应。结果大体观察和组织切片观察，局部组织反应轻，纤维包裹逐渐变薄，丝素蛋白导管至24周完全降解。结论丝素蛋白导管有良好的生物相容性和可降解性，是理想的人工神经移植物。

丝素蛋白导管生物相容性人工神经移植物

蚕丝拥有良好的机械特性和柔韧度，在临床上很早就用作缝合材料[1-4]。已知天然蚕丝是由丝素蛋白和外面包裹的丝胶蛋白构成的，而丝胶蛋白就是引起机体免疫反应的根源[5-7]。顾晓松等[8]用Na2CO3煮沸去除丝胶，将剩下的丝素蛋白溶解，再制成丝素蛋白导管，并首次应用于外周神经的修复，取得了良好的效果。在体外与大鼠背根节共培养时，丝素纤维体现出了良好的生物相容性，同时有利于雪旺氏细胞的生长，对雪旺氏细胞不产生毒副作用，也不改变其功能特征[9]。但是在体内情况如何？是否会引起不良反应？本实验按照国家标准，将丝素蛋白导管植入兔皮下，观察植入后不同时间点的局部组织反应。

1 材料和方法

1.1 丝素蛋白导管的准备

将本实验室研制的丝素蛋白导管分成每个10 mm长，称重保证重量一致，消毒灭菌备用。

1.2 实验动物及分组

成年新西兰大白兔4只，皮下植入丝素蛋白导管，植入后4周、8周、12周、24周取材，每个时间点取材6个。

1.3 皮下植入手术

3%戊巴比妥钠注射（1.2 mL/Kg），麻醉后兔俯卧位，在背部中心部位备皮（8 cm×14 cm），常规消毒铺巾。在两侧距脊柱2 cm处各做3个5 mm长的切口，每个切口间相距4 cm，分开筋膜后钝性分离，共造成6个深3 cm的皮囊，各植入一个10 mm长的丝素蛋白导管，皮肤缝合。术后常规饲养。

1.4 形态学观察

分别于术后4周、8周、12周、24周取材并拍照。取材后常规甲醛固定，30%蔗糖脱水，冰冻切片，HE染色，显微镜下观察并拍照。

2 结果

2.1 一般情况

所有动物术后无明显异常，手术伤口均Ⅰ期愈合，切口周围无红肿、出血、感染、硬结等。

2.2 移植物大体观察

4周、8周、12周、24周取材时，丝素蛋白导管周围未见组织坏死、化脓和出血。随着时间的延长，植入物体积逐渐变小，至24周时已基本消失（图1）。

图1 丝素蛋白导管移植术后大体照片

图2 丝素蛋白导管（HE染色）

2.3 移植物组织学观察

我们将丝素蛋白导管取出后，切片，HE染色，镜下观察。4周时，材料周围可见少量中性粒细胞、淋巴细胞浸润，可见单核巨噬细胞及吞噬了颗粒的吞噬细胞，管子周围包裹着薄层结缔组织；8周时，材料周围淋巴细胞、吞噬细胞明显增多，导管端有纤维结缔组织和血管长入，丝素蛋白导管管壁较4周时疏松，管子周围的纤维结缔组织包裹明显变薄；12周时，仍可见大量淋巴细胞、吞噬细胞，而导管管壁更加疏松，管腔内已充满长入的机体组织和大量的新生血管，管周的纤维包裹进一步变薄。各时间点与材料接触的组织均无变性坏死（图2）。24周由于丝素蛋白导管已被完全降解吸收，所以没有获得组织切片。

3 讨论

生物材料或合成材料植入机体后，局部组织对异物会产生防御性反应。植入组织周围会出现炎性浸润，即白细胞、淋巴细胞和巨噬细胞等的聚集。如果植入材料有毒物渗出，炎性反应加剧，严重时会造成组织坏死。如果植入物长期不能降解，就会被淋巴细胞、成纤维细胞和胶原纤维包裹，形成纤维性包膜囊。如果材料性能稳定且没有毒物渗出，在6个月或更长时间内，纤维包囊会变薄，囊壁中淋巴组织消失。

作为人工神经移植物植入体内，首先不能引起免疫排异反应，且应具有一定的抗压性，能维持管形不塌陷，不妨碍神经组织在管内的生长，最后材料本身可被逐渐降解和吸收，并最终从植入部位消失。

丝素蛋白导管植入兔子体内后，没有明显的排异反应，炎症反应不明显，组织细胞在材料上正常贴壁、增殖和迁移生长，与材料紧密相接，周围组织无变性坏死。随着时间的延长，材料外的纤维性包膜囊逐渐变薄，而且材料也逐渐被降解和吸收，材料降解产物对周围组织无损害作用，至24周时丝素蛋白导管已基本消失。作为导管，在4周和8周时仍能维持管形，内有空腔，12周虽然见不到管腔，实则为管腔被长入腔内的机体组织所占据，纤维结缔组织和大量血管的长入也说明丝素蛋白导管非常适合机体组织的生长，而大量新生血管的长入不仅有利于植入材料的吸收和降解，作为神经导管移植物也能为再生神经提供营养，从而有利于神经组织的再生。

本实验的结果表明，丝素蛋白导管植入兔子皮下局部反应轻，有良好的生物相容性和生物可降解性，降解速度适宜，而且丝素蛋白导管具有良好的抗压性，能够长时间维持管形，有利于再生神经的长入，不会对再生神经造成挤压。因此，丝素蛋白导管能够作为理想的人工神经移植物引导神经生长。

[1]Moy RL,Lee A,Zalka A.Commonly used suture materials in skin surgery[J].Am Fam Physician,1991,44:2123-2128.

[2]Minoura N,Aiba S,Gotoh Y,et al.Attachment and growth of cultured fibroblast cells on silk protein matrices[J].J Biomed Mater Res,1995,29:1215-1221.

[3]Gosline JM,DeMont ME,Denny MW.The structure and properties of spider silk[J].Endeavour,1986,10:37-43.

[4]Kaplan DL,Mello SM,Arcidiacono S,et al.Protein basedmaterials [M].Boston:Birkhauser,1998,103-131.

[5]Wang Y,Kim HJ,Vunjak-Novakovic G,et al.Stem cell-based tissue engineering with silk biomaterials[J].Biomaterials,2006,27 (36):6064-6082.

[6]Salthouse TN,Matlaga BF,Wykoff MH.Comparative tissue response to six suture materials in rabbit cornea,sclera,and ocular muscle[J].Am J Ophthalmol,1977,84(2):224-233.

[7]Salthouse TN.Biologic response to sutures[J].Otolaryngol Head Neck Surg,1980,88(6):658-664.

[8]Yang Y,Ding F,Wu J,et al.Development and evaluation of silk fibroin-based nerve grafts used for peripheral nerve regeneration [J].Biomaterials,2007,28(36):5526-5535.

[9]Yang Y,Chen X,Ding F,et al.Biocompatibility evaluation of silk fibroin with peripheral nerve tissues and cells in vitro[J]. Biomaterials,2007,28:1643-1652.

Preliminary Study on the Biocompatibility of the Silk Fibroin Conduits-Based Nerve Grafts

WU Jian,YAN Xiaoli, ZHAO Yahong,YANG Yuming.
Jiangsu Key Laboratory of Nerve Regeneration,Nantong University,Nantong 226001,China.. Corresponding author:YANG Yuming.

ObjectiveTo evaluate the biocompatibility of the silk fibroin-based nerve grafts in vivo.MethodsSilk fibroin conduits were subderma implanted,harvested at 4,8,12,and 24 weeks after operation and processed for histologic analysis.ResultsThere was mild inflammatory reaction at the implant sites.Silk fibroin conduits were completely absorbed after 24 weeks.ConclusionSilk fibroin conduit had an excellent compatibility and suitable degradable properties to be used for peripheral nerve regeneration.

Silk fibroin;Conduit;Biocompatibility;Artificial nerve grafts

R392-33

A

1673－0364（2009）－02－0086－03

2009年2月16日；

2009年3月21日)

10.3969/j.issn.1673-0364.2009.04.007

国家自然科学基金（30770585），国家教育部“新世纪优秀人才支持”项目（NCET-07-0466），江苏省高校自然科学重大基础研究项目（07KJA31025）。

226001江苏省南通市南通大学神经再生重点实验室。

杨宇民。