球囊式中空赝复体用硅橡胶的生物安全性研究

田艾　梁星　廖健　等

[摘要] 目的 初步评价球囊式中空赝复体用硅橡胶（SRISP）的生物安全性，为后期临床应用提供依据。方法 参照国家标准GB/T 16886.10—2005、YY/T 0127.13—2009和GB/T 16886.11—2011规定的方法，采用最大剂量致敏试验、口腔黏膜刺激试验以及短期全身毒性试验（经口途径）评价SRISP的体内生物安全性。结果 最大剂量致敏试验：豚鼠腹部移去敷贴24、48、72 h后，无红斑、水肿，致敏率为0，SRISP无潜在致敏性；口腔黏膜刺激试验：金黄地鼠缝合部位黏膜未见出血、肿胀，组织学观察未出现病理性改变，SRISP无口腔黏膜刺激性；短期全身毒性试验：大鼠未见临床毒性体征，体重稳定增长，灌胃前后实验组和对照组大鼠体重与体重相对增长率差异无统计学意义（P>0.05），SRISP无短期全身毒性。结论 经动物实验表明SRISP具有良好的体内生物安全性，有望用于制作赝复体以修复颌骨缺损。

[关键词] 硅橡胶； 赝复体； 生物安全性

[中图分类号] R 783 [文献标志码] A [doi] 10.7518/hxkq.2014.06.006

颌骨缺损是较常见的面部缺损。据统计，颌骨缺损占整个颌面部缺损的83.6%[1]，最常发生的是上颌骨缺损，占整个颌面部缺损的58.8%[2]。上颌骨缺损的修复方法有外科手术和赝复体修复，由于赝复修复风险小，费用低，能快速恢复患者的美观和功能，因此在临床应用较为广泛[3-4]。

近年来，有关赝复体的材料与固位技术一直是赝复修复的研究热点。在众多的赝复体材料中，因为硅橡胶有着良好的生物相容性，且质地柔软可进入倒凹区获得固位，因此成为应用最广泛的材料之一[5-6]；但是硅橡胶也存在弹性不佳，耐老化时间短，撕裂和拉伸强度低，不易颜色修饰等缺点[7]，只能通过改性、补强、加入添加物等手段来改善硅橡胶的相关性能[8]。

本课题组通过大量的临床研究和实践，提出了利用计算机辅助设计和制造（computer aided design/computer aided manufacturing，CAD/CAM）輔助设计的球囊式中空赝复体的改良设计方案，在此基础上，经过硅橡胶改性并优化配方，研发出一种具有高弹性、高强度的新型球囊式中空赝复体用硅橡胶薄膜（a new developed silicone rubber for inflatable silastic prosthesis，SRISP）。任何一种新材料除了要具备良好的理化性能外，还需要具备生物安全性，即安全可靠，对人体无毒无害。本研究依据国际标准化组织（international standard organized，ISO）7406技术报告牙科材料的生物学评价[9]，参照GB/T 16886.10—2005[10]、YY/T 0127.13—2009[11]和GB/T 16886.11—2011[12]推荐的方案，选择最大剂量致敏试验、口腔黏膜刺激试验以及短期全身毒性试验（经口途径）来评价SRISP的体内生物安全性，为该材料的后期临床应用提供参考依据。

1 材料和方法

1.1 SRISP试样与浸提液制备

将SRISP制备成直径5 mm、厚度0.5 mm的圆片15个，中央制备4个等距离的、直径小于1 mm的圆孔，以便缝线穿过。采用牙科用牙胶作为阴性对照材料，对照试样制备方法同前。

SRISP经消毒灭菌后置于无菌锥形瓶中充分剪碎，按每毫升生理盐水加0.2 g SRISP薄膜的比例加入无菌生理盐水100 mL，加塞封闭瓶口，于（37±1）℃培养箱中浸提72 h。浸提完毕后过滤，将浸提液用无菌容器分装，室温保存，用于短期全身毒性试验和最大剂量致敏试验。

1.2 最大剂量致敏试验

实验组受试物为0.2 g·mL-1 SRISP浸提液；阴性对照组受试物为0.9%生理盐水；阳性对照组为2、4-二硝基氯苯丙酮溶液，其中皮内诱导和局部诱导试验的质量浓度为10 g·L-1，局部激发试验的质量浓度为1 g·L-1。

选择豚鼠30只，雌雄各半，随机分为实验组、阳性对照和阴性对照组。雌雄分笼饲养，适应环境5 d。实验开始前1 d，胸廓背前区备毛（4 cm×6 cm），75%乙醇消毒。次日行皮内诱导试验，每只豚鼠背部脊柱两侧成对皮内注射0.1 mL试剂，每对注射点间隔1～2 cm（图1）。靠近头部的两点（图1中①所示）注射完全弗氏佐剂与生理盐水的等体积混合液；中间两点（图1中②所示）实验组注射SRISP浸提液（0.2 g·mL-1），阳性对照组注射2、4-二硝基氯苯丙酮溶液（10 g·mL-1），阴性对照组注射生理盐水（0.9%）；靠近尾部两点（图1中③所示）每组注射前两点注射液（①+②）的等体积混合物。第7天，原备毛区再次剃毛，实验组和阴性对照组采用100 g·L-1十二烷基硫酸钠石蜡液做按摩导入预处理。第8天进行局部诱导试验，每组选用20 mm×40 mm滤纸片经上述皮内诱导相同质量浓度的受试物浸泡后敷贴于原注射点，其上覆盖一层保鲜膜，弹性绷带包扎固定，48 h后去除。去除敷贴14 d后进行局部激发试验，豚鼠一侧腹部备毛（4 cm×6 cm），消毒，选用20 mm×40 mm滤纸片，浸泡受试物后敷贴于腹部备毛区，同前包扎固定，24 h后去除。

3 讨论

赝复体常用于上颌骨缺损的修复，其材料与固位技术一直是赝复修复的研究热点，其中良好的固位是赝复修复的重点，也是难点之一。随着赝复体材料的发展，近年来硅橡胶已被广泛用于制作阻塞器。硅橡胶质地柔软，利用该特性可进入倒凹获取固位；同时，正因为质地柔软致使硅橡胶阻塞器难以承担咀嚼压力[13-14]。本课题组为解决现有赝复修复面临的瓶颈问题，提出了CAD/CAM辅助设计球囊式中空赝复体的改良设计方案，借助CT图像和CAD/CAM技术加工中空球囊，充气后形成赝复体的阻塞器部分，利用球囊弹性和倒凹双重固位，有效承担咀嚼力，大大减轻赝复体的重量，同时方便患者取戴，并可增强软质阻塞器对前期创口快速变形期的适应性。

制作CAD/CAM辅助设计的球囊式中空赝复体，要求硅橡胶要有良好的机械和生物学性能。现有的硅橡胶存在着弹性不佳、撕裂以及拉伸强度低等机械性能方面的缺陷[7]。本课题组基于球囊式中空赝复体的改良设计，研发出的SRISP具有高弹性、高强度等特性。机械性能测试显示，SRISP薄膜的邵氏硬度为50，撕裂强度为45 kN·m-1，拉伸强度为

10 MPa，拉伸伸长率为930%，其撕裂强度与拉伸强度有了较大提高，尤其是拉伸伸长率提高显著，且成膜性好，综合机械性能得到加强，更适合制作球囊阻塞器。

用于制作赝复体的硅橡胶，将长期与口腔黏膜、唾液接触，溶出物可以直接通过消化道进入人体，因此除了要具备相应的理化性能以保证材料的生物功能性之外，最重要的是要具备生物安全性，要求材料本身稳定，无毒，也不产生有毒物质[15-16]。ISO早在20世纪80年代就制定了生物医学材料的相关评价标准，我国相关部门同等转化颁布了GB/T 16886《医疗器械生物学评价》系列标准[17]，从而建立了我国医疗器械进入临床使用前的一套完整的安全评价体系。

生物医用材料最终应用于生物体，任何外来异物应用于生物体必定会引发各种生物学反应甚至造成排异现象，这类反应能否被机体接受，就需要全面系统地进行动物模拟实验，这也是始终贯穿材料生物安全性检测的主题[18]。本研究针对已制备的SRISP薄膜在人体应用之前所必须具备的体内生物安全性进行动物实验，为后期的临床使用提供参考依据。

过敏反应为迟发超敏反应，当材料中潜在致敏物质进入体内，作为外来抗原与蛋白质结合，可引起T细胞致敏，致敏T细胞再次接触抗原后激发机体过敏反应，出现红斑、水肿等炎症体征[19]。豚鼠血清中富含补体，其皮肤对刺激反应灵敏，且豚鼠的迟发超敏反应与人类相似，因此豚鼠常为致敏试验推荐动物[20]。本研究中，最大剂量致敏试验采用皮内注射法，该方法可靠性高，为致敏试验的首选方法；此外，实验中使用免疫增强剂——弗氏完全佐剂和十二烷基硫酸钠增强材料的潜在致敏性，使检测的敏感性更高[20]。经检测发现，实验组豚鼠皮肤未出现红斑、水肿，致敏率为0，SRISP无潜在致敏性。口腔黏膜刺激试验是ISO规定的检测义齿修复材料生物安全性的必做试验[21]。选择金黄地鼠作为实验动物，因其颊囊有着特殊生理结构，存在免疫豁免区，对外来刺激和致癌物等非常敏感，常用作肿瘤研究的动物模型[22]，并且颊囊黏膜松弛便于试样缝合，固定后不影响其正常进食。本研究结果发现，实验组颊黏膜无刺激反应，组织结构正常，SRISP无黏膜刺激性。短期全身毒性试验是一种非特异性亚急性毒性试验，可测定器械或者材料一次或多次应用或接触对实验动物的影响，评价其潜在危害作用[23]。毒性试验有经腹腔注射、静脉注射和口服染毒3种途径。SRISP薄膜用作赝复体修复时，将长期接触黏膜和唾液，其溶出物可经消化道进入体内，因而选择经口途径最接近临床使用状态，此外，实验选用灌胃针直接灌喂，保证了每只大鼠的用药量，可以更为准确地评价材料的毒性。实验中大鼠未出现临床毒性体征，灌喂前后大鼠体重和体重增长率的差异无统计学意义（P>0.05），说明SRISP无短期全身毒性。

经动物实验表明，SRISP无致敏性，无黏膜刺激性，无短期全身毒性，符合ISO 10993和GB/T 16886医疗器械生物学评价相关标准，可以初步判定SRISP薄膜具有良好的生物安全性，为后期的临床应用提供了参考依据。

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（本文编辑 吴爱华）