PLGA/PP复合补片的体外降解及防粘连性

张永祥，李娇娇，张 瑜，欧思敏，夏培斌，刘志远，程 杰，崔景强

（河南省驼人医疗科技有限公司，河南 新乡 453400；河南省医用高分子材料技术与应用重点实验室，河南 新乡453400）

“疝气”指人体内组织或器官的一部分离开了原来的部位，通过人体间隙、缺损或薄弱部位进入另一部位而产生的疾病[1]。腹壁疝是临床最常见的疝气[2]。现代无张力修补手术是目前治疗疝气最主要的手术方法之一，该方法采用疝气补片取代局部组织缺损，相比传统的手术缝合，其优点是无缝合张力、创伤小、术后疼痛轻、恢复快、复发率低。目前市场上的疝气补片主要是PP补片[3-5]，它在体内不能被吸收，也存在明显的副作用，如术后有明显的异物感，以及长期的不适感，严重者具有慢性疼痛，易与器官产生粘连并引起炎症等[6]。

近年来，为弥补PP补片的不足，表面覆膜的聚丙烯复合型补片被广泛研究[7-8]。高国栋等[9]将脂肪干细胞（ADSCs）接种到PP补片上，分别将PP补片及覆膜补片植入大鼠腹壁肌肉表面，结果表明覆膜PP补片具有更低的炎症反应及更好的腹壁顺应性；陈艳春等[10]将PLA静电纺丝至PP补片，PLA纤维直径在300 nm左右且线径均匀，利于细胞的生长及增殖；HU等[11]将多巴胺作为固定化基团，将羧甲基纤维素与羧甲基壳聚糖混合的水凝胶固定在PP补片表面，结果显示其具有显著的抗粘连性能和良好的生物相容性。

因此，本文选用PLGA作为隔离膜材料，其具有优良的生物相容性、适宜的降解可吸收性、防粘连及抗炎性，通过了美国食品及药物管理局（FDA）认证，被广泛应用于制药、医用工程材料等领域[12]。采用浸润涂层的技术，在经过等离子处理的PP补片一侧（该侧直接接触脏腹膜）将PLGA沉积成完整的膜，形成PLGA/PP复合补片，并研究了其体外降解性能及防粘连性，研究结果为PLGA/PP复合补片的开发提供了参考。

1 实验

1.1 材料与仪器

选择的材料如下：PLGA，购自济南岱罡生物材料有限公司，相对分子质量为2×105，LA和GA的单体比为50∶50；三氯甲烷（CHCl3），分析纯，购于国药集团化学试剂有限公司（上海）；磷酸盐缓冲液（PBS），购于北京基尼亚生物技术有限公司；PP补片，购自常州市宏翔医疗用品公司；其他试剂均购自国药化学试剂有限公司（上海）。

选择的仪器如下：扫描电镜的型号为EV0 18型，生产厂家为德国蔡司；拉力试验机的型号为AI-7000-SU1型，生产厂家为中国台湾高铁；其他所用仪器均为市售设备。

1.2 PLGA/PP补片的制备

PLGA/PP补片的制备方法与先前的报道一致[13]，将1.6 g的PLGA溶于20 mL CHCl3中，制成质量浓度为0.08 g/mL的溶液，400 r/min磁力搅拌均匀后，与等离子处理过的PP补片一同放入特制的模具，室温下干燥48 h后脱模，然后在40℃真空中干燥24 h，使CHCl3挥发完全，得到PLGA/PP，其中PLGA∶PP=59∶41（质量百分比）。

1.3 测试与表征

1.3.1 外观及力学性能实验

1.3.1.1 外观

用莱卡显微镜对PP补片放大50倍，观察其纤维结构及经纬向。

1.3.1.2 力学性能

参考GB/T 3923.1—2013中松式夹持的方法来测试纵向断裂强力及断裂伸长率，试样大小为6 cm×11 cm，夹距为8 cm，预加张力2 N，拉伸速度为100 mm/min，直至试样断裂，测试结果取平均值（n=5）。

1.3.2 体外降解实验

参考GB/T 16886.13—2017，浸泡液选用PBS（pH值为7.4），试样质量与浸泡液体积比为1 g∶70 mL；以37℃、60 r/min的恒温震荡箱为浸泡环境；浸泡周期为1、2、4、8、12、16、17、18、19周，n=10，每个试样单独用一个惰性容器，每周更换PBS溶液。

1.3.2.1 质量损失率

质量损失率WL按式（1）计算，测试结果分别取平均值（n=5）。

式（1）中：W1为浸泡前试样干燥至恒重的质量，g；W2为浸泡一定周期后，试样干燥至恒重的质量，g。

1.3.2.2 力学性能

到达浸泡周期后，参考GB/T3923.1—2013中松式夹持的方法来测试纵向断裂强力及断裂伸长率，试样大小为6 cm×11 cm，夹距为8 cm，预加张力2 N，拉伸速度为100 mm/min，直至试样断裂，测试结果取平均值（n=5），以降解前的复合补片的断裂强力及断裂伸长率作为对照。

1.3.3 体外粘连实验

参考YY/T 1477.4—2017，用凝固的纤维蛋白凝块提供一个粘着点，用生物基质模拟伤口创面，并应用于2片样品之间，以0°无支持的方式夹持、100 mm/min的速率拉伸，直至试样完全与纤维蛋白凝块剥离，通过测量从纤维蛋白凝块上剥离试样所需的剥离力，来评价试样的潜在粘连性。

1.3.4 形貌观察

复合补片经离子溅射仪真空喷金后，用德国蔡司EV0 18型扫描电镜（SEM）进行观察。

1.3.5 数据处理与统计检验

测试结果图以平均值±标准差来绘制，2组比较采用t检验，P≥0.05时，无统计学差异；P＜0.05时，有统计学差异；P＜0.01时，有显著的统计学差异；P＜0.001时，有极其显著的统计学差异。

2 结果与讨论

2.1 外观及力学性能实验

PP补片的显微镜下形态以及PLGA/PP补片、PP补片的力学性能分析如图1所示。从图1（a）中可以看出，单股PP编织而成的补基材，其网孔为3 mm×4 mm，其经向长度要小于纬向。从图1（b）和图1（c）中可以看出，PP补片组内的断裂强力及断裂伸长率存在统计学差异（P＜0.05），这是其经纬向长度差异造成的；相比PP补片组，PPLGA/PP补片组的经向和纬向断裂强力都得到显著提高（P＜0.01），这主要是因为网络状的PP补片基材被PLGA膜包裹，形成了一体化结构，提高了整体的断裂强力，但是由于PLGA膜的存在，复合补片的经向断裂伸长率下降（P＜0.05），低于原网络状PP补片。2种补片均显示纬向能够提供较大的力学支撑和稳定性，因而在进行补片植入时，医生需要考虑补片的放置方向与人体组织相匹配，以此达到最佳的治疗效果。

图1 PP补片的显微镜下形态以及PLGA/PP补片、PP补片的力学性能分析

2.2 体外降解性能

图2为降解期间PLGA/PP补片的质量损失率及拉伸性能变化。从图2（a）中可以看出，随着降解的进行，PLGA/PP补片样品的质量损失率12周前仅发生较小变化，这是由于PLGA的水解过程是水分子先渗入非晶区，随后渗入晶区，导致高聚物分子链松弛及酯键断裂，形成低聚物；降解至第16周时，降解产生的大量端羧基使得材料内部降解速率加快，低聚物进一步水解为小分子，PLGA膜发生大片溶蚀，造成质量损失率突增；经过18周的降解，该补片的质量损失率达到59%左右，并且后期几乎无变化，与PLGA/PP补片中PLGA含量一致，表明PLGA降解完全。从图2（b）和图2（c）中可以看出，降解1～2周，水解从结构疏松的无定型区开始，随着决定缝线强度的无定性区缚结分子链（连接晶区间的分子链段）的水解断链，缝线的强度下降；降解4周，断开的缚结分子链段本身成为自由状态柔性分子链段，在体外降解温度（37℃，高于聚合物Tg）易形成新的折叠链有序区，限制水分子的渗入，相比前2周，缝线质量损失率降低，而体外降解强度上升；随着降解的进行，PLGA涂层的减少，可降解结构逐渐消失，补片的拉伸性能趋近于基材；但降解至16周时，PLGA/PP补片的断裂伸长率及其经向断裂强力明显下降，远低于基材，这可能是由于PP在降解液中发生老化所致。

图2 PLGA/PP补片降解过程的性能变化情况

2.3 体外防粘连

2.3.1 体外防粘连性能

P补片-创面组合体与PLGA/PP补片-创面组合体的最大剥离力如图3所示。从图中可以看出，PP补片-创面组合体的最大剥离力值平均值为1.83 N，在同样的实验条件下，PLGA/PP补片-创面组合体剥离力平均值为0.48 N，下降了74%，两者存在显著的统计学差异（P＜0.01）。这表明PLGA涂层的存在，使得PLGA/PP补片具有更好的防粘连性能。朱轶等[14]制备的PLGA膜起到了预防小鼠术后宫腔粘连的作用，陈灶妹等[15]制备的PLGA/PEG静电纺丝膜能有效预防大鼠术后腹腔粘连。以上结果与本文一致，均表明PLGA膜在预防体内粘连方面具有潜在的应用价值。

图3 PP补片-创面组合体与PLGA/PP补片-创面组合体的最大剥离力

2.3.2体外防粘连实验补片表面形态

剥离后的PP补片如图4所示。从图4（a）中可明显观察到在对照组PP补片表面有大量的蛋白凝块残留；从图4（b）中可明显观察到PLGA涂层表面光滑，无明显的蛋白凝块残留，测试结果与剥离力结论一致。

图4 剥离后的PP补片与PLGA/PP补片的SEM照片

3 结论

研究采用浸润的方法，制备了PLGA/PP复合补片，主要研究了其体外降解及防粘连性能，并与PP补片对比，得出以下结论：①相比PP补片，PLGA/PP补片的断裂强力得到了提高；PLGA/PP补片在PBS（pH值为7.4）缓冲液的体外降解周期为18周左右；随着降解的进行，PLGA/PP补片体外降解的力学性能逐渐趋近于PP补片，其断裂伸长率及经向断裂强力在降解至16周时明显下降。②相比PP补片，PLGA/PP补片的剥离力更小，这表明其有更好的防粘连性。PLGA/PP补片有望成为一种新型腹壁疝修补片。