胶原基复合组织修复材料的研制及应用基础研究

【摘要】： 引导组织再生(guided tissue regeneration，GTR)材料是医用生物材料的重要组成部分，引导组织再生是指依靠机械屏障等作用，选择性地引导细胞向受损的部位附着、增生，达到组织修复的目的。 传统的引导组织再生材料主要是依赖材料形成的隔膜作用，使得病损组织局部免受周围纤维结缔组织等的影响，为组织再生修复提供有效的空间。为更好地发挥GTR技术在再生修复中的作用，本课题在实验室已有研究工作的基础上进行了新型引导组织再生材料的开发，使所开发的材料不仅具有隔膜的作用，还可以促进缺损处组织的再生修复，具有一定生物学功能。 基于此，本课题选择具有很好细胞黏附作用的胶原和具有促进细胞迁移、黏附和增生作用的透明质酸钠为原材料，将二者复合，制备成具有多层结构的胶原膜，使其具有隔膜和促进组织再生的双重功能。通过对其的安全性评价，动物实验及临床病例使用情况的考察，为临床提供一种新型的引导组织再生材料。 具体研究工作如下： 1．Ⅰ型胶原、透明质酸钠为主材料，经过氧化、预冷冻、冷冻干燥、化学交联等制备工艺，制备了一种一层是单一组分、结构致密的胶原层、另一层为结构疏松的胶原与透明质酸钠混合物的双层结构复合材料，并进行理化性能表征。 2．按照GB／T16886(ISO10993)系列标准等对所研制的复合材料进行了系统的安全性评价研究。评价内容包括：细胞毒实验、致敏实验、皮内刺激实验、急性全身毒性实验、溶血实验、热原实验、植入实验、无菌实验、沙门氏菌诱变性实验(Ames实验)、小鼠骨髓细胞微核实验、中国仓鼠卵巢癌(CHL)细胞染色体畸变实验。 3．建立肌腱损伤模型，将胶原／胶原—透明质酸钠双层复合材料用于损伤修复，通过组织病理学方法考察其肌腱组织损伤修复的隔膜作用，及选择性地引导内源性肌腱细胞向受损的部位附着、增生和促进组织修复的功能。 4．由腭裂和外伤、肿瘤等造成的腭部软硬组织缺损，目前临床采用的局部黏骨膜瓣等的转移来关闭缺损间隙，手术整复方法存在一定的不足；本实验在获得制品临床实验批准文件后，探讨该材料对腭部软组织的引导再生修复作用。 5．选用胶原／胶原—透明质酸钠双层结构复合材料作为血管组织工程支架材料，并在支架上种植血管平滑肌细胞、血管内皮细胞，通过光镜、扫描电镜，观察细胞与支架材料的融合及生长情况，研究支架材料的细胞相容性，探索该复合材料在组织工程血管构建中作为支架材料的可能性。 实验结果：所制备的胶原／胶原—透明质酸钠复合材料具有两层结构特点，一层结构疏松、另一层较为致密；双层结构结合紧密，胶原和透明质酸钠形成了有效的复合，理化指标结果符合体内植入物要求；系统的安全性评价结果显示复合材料细胞毒符合要求，无溶血作用，无皮内刺激反应、无致敏反应、无急性全身毒性反应、无热原反应、植入实验符合体内植入物反应指标、无菌、无遗传毒性。材料具有良好的生物相容性。 进一步的动物实验结果显示：材料植入后，组织反应符合要求；由于存在内源性和外源性修复两种修复机制，本实验条件下，复合材料起到了隔膜作用，减少外源性修复的参与，防止肌腱粘连形成，并对肌腱损伤有引导再生效果。实验结果也提示通过引导组织再生技术可能可以用于一些肌腱损伤的修复治疗。进一步对腭部软组织修复的临床实验结果也显示，该复合材料具有一定的引导软组织再生作用。 组织工程研究的初步结果显示：复合材料对血管平滑肌细胞以及血管内皮细胞黏附率高，细胞增殖良好，细胞相容性好，初步的研究结果显示：该复合材料可以作为组织工程研究中的一种支架材料。