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壳聚糖管支架的生物特性及内衬于肺组织瓣修补食管部分缺损的实验研究

陈刚  
【摘要】: 前言 食管疾病是我国常见的消化道疾病之一,食管切除后需要重建以恢复消化道的连续性。需要选择合适的替代物,人们从人工食管、生物复合材料食管、组织工程食管、进行了一系列的研究,至今未找到理想的替代物。选择可吸收生物材料制成的壳聚糖管状支架,就其在理论上讲是一种理想的选择。本课题研究其制作方法及生物特性,进一步研究并其在食管修补的作用。 在动物临床实验中只要手术进入胸膜腔,就会造成胸腔内负压消失,限制呼吸,纵隔摆动,需要气管插管,呼吸机行机械通气,否则很快引起呼吸衰竭,造成死亡,影响动物实验的进行,大多用狗和猪建立开胸手术模型,用兔建立开胸手术模型,未见报道。为了避免了气管切开,最大限度减少并发症,我们采用全麻下经口腔气管插管,呼吸机机械通气建立了一种新的兔开胸手术模型。组织工程是正在形成的一个交叉学科领域,它综合生命科学和工程学的原理,要求所用的支架材料同时具有良好的三维立体结构、生物相容性、生物可降解性、和可塑性。壳聚糖管具有上述特性,有利于细胞的生长和分布。近年来,壳聚糖改建技术也不断更新,并被制成片状、膜状、管状,研究在医学领域的应用,我们就壳聚糖支架导管的制备方法及生物特性做了进一步研究。食管切除后需要重建以恢复消化道的连续性。目前常用的食管重建的替代物主要有:自体组织和人工食管。理想的替代物应具有易获取、无毒性、无排斥反应、无致癌性以及可吸收性等特点。无论哪种重建,减轻瘢痕增生、预防狭窄的发生仍是关键问题。本实验采用肺组织瓣内衬壳聚糖管来修补部分食管缺损,预防术后狭窄,探讨其可行性。 材料与方法 应用体重3kg左右的健康日本大耳白兔10只,雌雄不限,分别给予20%乌拉坦(5ml/kg),腹腔注射,肌注氯胺酮(1mg/kg),1%普鲁卡因喷洒咽喉部,经口腔气管插管,机械通气后行开胸手术,关胸后待全麻醉清醒后拔管;利用乙酸溶液制备浓度为6%的壳聚糖乙酸水溶胶,采用成膜方法制管后用NaOH脱下壳聚糖导管,取内径5mm管,切成段,长度2mm,消毒,并将壳聚糖管植入大鼠体内,分别于不同时间段即1、4、8周大体及光镜下观察其生物相容性及体内降解性;15只日本大耳白兔,分为2组,实验组10只,行自体肺组织瓣修补中段食管部分缺损(内衬壳聚糖管支架),对照组5只,无内衬支架,术后第2、4、8周时,大体及组织学观察缺损修补处肺组织瓣情况,钡餐透视术后10周对存活犬钡餐透视观察食管通畅情况; 实验结果 10只大耳白兔,3只气管插管失败停止实验,2只死亡,5只手术模型建立成功,存活2周以上;壳聚糖导管光滑,韧性好,吸收水份变软,组织生物相容性好,随时间可被组织吸收降解;10只实验动物存活超过2周以上,肺组织瓣与食管缺损处牢固愈合,实验组肺组织瓣表面有鳞状上皮化生,对照组纤维组织增生。术后10周:食管钡餐检查见实验组食管钡剂通过顺利,无明显狭窄及返流,蠕动良好,对照组轻度狭窄,蠕动一般。 讨论 动物开胸手术模型的建立大多采用猪、狗等大动物,也有用猴。当实验处于摸索阶段,使用小动物兔更经济,温顺,比大动物好管理,节省人力、物力。我们首次选取兔建立开胸手术动物模型,是一种新的尝试。要取得成功首先要保证实验动物的存活,而存活的关键又在于麻醉能否过关,就要求我们对兔的咽喉特殊解剖熟悉,才能顺利完成经口气管插管,掌握麻醉的深度,还要保证手术操作规范化,注意术后营养,才能建立起成功的兔开胸手术模型。甲壳素是存在于自然界中的唯一一种带阳离子能被生物降解的分布极其广泛的高分子材料,其脱乙酰基所得产物称为壳聚糖,纯净的壳聚糖为白色或灰白色。壳聚糖在临床上的应用广泛,已被用于制成膜状物,用于人工敷料及术后防粘连膜,可被用于组织工程化血管的研究,用于软骨的重建,组织的再生,细胞的生长。壳聚糖作为生物材料,无毒,无副作用,在组织内具有随时间降解的功能。壳聚糖管的制作方法较多,多采用低温冷冻干燥法,设备复杂,制作成本高。本方法简单可靠,经济,适合于实验小量应用。食管切除与食管重建是食管外科领域的一个重要方面,学者们不断地进行探索,改进原有食管修补(替代)物的手术方法.应用自体肺组织瓣来修补食管的缺损,完成食管的重建,是一种新方法。我们采用壳聚糖制成管状支架,利用壳聚糖自身的组织相容性好、可降解性的特点,既能够有效地预防组织瘢痕收缩狭窄形成。在度过狭窄期后,可在体内自行降解,产物无毒、无害、无副作用,是一种理想的生物可降解材料,值得我们深入研究肺组织瓣替代食管的手术方法,国内外尚罕见,是一种创新研究。它可以直接在胸腔内原位替代食管,不需再开腹,无需重新吻合血管,手术操作相对简便,创伤小。 结论 兔经口腔气管插管开胸术模型建立是一种切实可行的方法,值得应用;本实验提供了制备壳聚糖导管的一种新方法,并证实了其组织相容性和生物可降解性;本实验证明肺组织瓣修补食管缺损是一种可行的方法,壳聚糖管可以作为内衬支架防止狭窄。


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