醫用聚丙烯酰胺水凝膠國內基礎研究評析

魯開化　周　智　曹景敏

魯開化男，1935年生，1957年畢業于第四軍醫大學醫療系。第四軍醫大學西京醫院整形外科中心教授、主任醫師，博士研究生導師。中華整形外科學會常務委員、中華顯微外科學會副主任委員、中國康復醫學會修復重建外科學會委員，本刊副主編。國內外發表論文200余篇，主編專著4部，參編20余部。［摘要］目的：聚丙烯酰胺水凝膠產品雖經國家有關部門檢測合格，但有無細胞毒性，注入體內后組織相容性如何，有無毒副作用需實驗研究證實。方法：綜合國內相關文獻進行分析評價。〖HT5"H〗結果：國內１１篇相關此產品的研究通過對成纖維細胞Ｌ９２９及神經元細胞的細胞毒性實驗，注入小白鼠、大白鼠、豚鼠、兔、香豬體內（皮下、肌肉、神經干周圍、乳腺下）后，組織學、免疫學及排出試驗等證實無細胞毒性，組織相容性好，較硅凝膠膠原蛋白反應輕微。結論：此產品符合國家標準，是當前較為安全的軟組織充填材料，遠期效果有待進一步觀察。

［關鍵詞］聚丙烯酰胺水凝膠實驗研究軟組織填充

［中圖分類號］R318.08，R622［文獻標識碼］A［文章編號］１００８-６４５５（２００1）1-0054-04

ＲＥＶＩＥＷＯＦＴＨＥＭＥＤＩＣＡＬＰＯＬＹＡＣＲＹＬＡＭＩＤＥＧＥＬ

（ＰＡＧ）ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＡＬＳＴＵＤＹＩＮＣＨＩＮＡ

ＬＵＫａｉ-ｈｕａＺＨＯＵＺｈｉＣＡＯＪｉｎｇ-ｍｉｎ

Depart.ＰｌａｓｔｉｃＳｕｒｇｅｒｙ,ＸｉＪｉｎｇＨｏｓｐｉｔａｌ of the ＦｏｕｒｔｈＭｉｌｉｔａｒｙ

ＭｅｄｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ.（Ｘｉａｎ，７１００３２）

［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ：ＡｌｔｈｏｕｇｈｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅｇｅｌｃｏｍｐｌｉｅｓｗｉｔｈｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆＳＤＡｉｎＣｈｉｎａ，ｉｔｓｃｅｌｌｔｏｘｉｃｉｔｙ，ｈｉｓｔｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｉｄｅｅｆｆｅｃｔｓｓｈｏｕｌｄｂｅｓｔｕｄｉｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ.Ｍｅｔｈｏｄｓ：ＴｏｒｅｖｉｅｗｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｐｕｂｌｉｓｈｅｄｉｎＣｈｉｎａａｎｄｔｏａｎａｌｙｓｅａｎｄｅｖａｌｕａｔｅｉｔ.Ｒｅｓｕｌｔｓ：Ｔｈｅｒｅａｒｅ１１articalｈａｖｅｂｅｅｎｐｕｂｌｉｓｈｅｄｉｎＣｈｉｎａａｂｏｕｔＰＡＧｃｅｌｌｔｏｘｉｃｉｔｙｏｎｆｉｂｒｏｂｌａｓｔＬ９２９ａｎｄｎｅｕｒｏｎａｌｃｅｌｌ，ｈｉｓｔｏｌｏｇｙａｎｄｉｍｍｕｎｉｔｙｒｅａｃｔｉｏｎｏｆＰＡＧｗｈｉｃｈｗａｓｉｎｊｅｃｔｅｄｉｎｔｏｍｉｃｅ，ｒａｔｓ，ｇｕｉｎｅａｐｉｇｓ，ｒａｂｂｉｔｓａｎｄｐｉｇｓ.ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｗａｓｎｏｃｅｌｌｔｏｘｉｃｉｔｙ，ｇｏｏｄｈｉｓｔｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ，ｌｅｓｓｒｅａｃｔｉｏｎｔｈａｎｔｈａｔｏｆｓｉｌｉｃｏｎｅｇｅｌ，ｃｏｌｌａｇｅｎｐｒｏｔｅｉｎ.Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ：ＰＡＧｉｓｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅｗｉｔｈＣｈｉｎｅｓｅＳＤＡｓｔａｎｄａｒｄ.Ｉｔｉｓａｓａｆｅｓｏｆｔｉｍｐｌａｎｔｅｄｍａｔｅｒｉａｌ.Ｌｏｎｇ-ｔｅｒｍｆｏｌｌｏｗ-ｕｐｓｈｏｕｌｄｂｅｄｏｎｅｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ.

［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ＰｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅｇｅｌＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｔｕｄｙＳｏｆｔｔｉｓｓｕｅｆｉｌｌｉｎｇ

早在２０世紀８０年代我國化學專家已掌握了聚丙烯酰胺水凝膠制作工藝并了解了其化學性能。１９９４年由師昌緒，朱麗蘭主編的《材料大辭典》［１］，已明確指出："水凝膠是一類具有親水基團，能被水溶脹但不能溶解于水的聚合物"。它們在水中可溶脹至一平衡體積仍保持其形態。其親水性來源于結構中的親水基團，不溶性和溶脹形狀穩定性來源于聚合物分子的三維網狀結構。水凝膠中的水可使溶于其中的低分子量物質從其間滲透擴散具有膜的特性，許多水凝膠類似含大量水分的人體組織，具有較好的生物相容性及維持三維網狀形態結構的特點。作為人體軟組織充填材料必須具備如下條件：長期植入終身保持原有植入時的形態和大小，無假體碎裂、脫落；材料無過敏反應，無刺激性；注入物在體內沒有形態粗糙的包膜囊；局部代謝無障礙，生物相容性好、溶血試驗陰性；大劑量應用無毒性，無熱原反應、無遺傳毒性及生殖毒性；長期植入無致癌作用等。我國從烏克蘭引進的英捷爾法勒，特別是國產的奧美定，經國家多家檢測中心檢測，其中有國家醫藥監督管理局醫用高分子產品質量檢測中心、中國科學院化學研究所、中華人民共和國陜西進出口商品檢驗局綜合檢測中心、中國兵器工業部２０４研究所等。檢測丙烯酰胺單體含量，均在合格范圍內，烏克蘭產品丙烯酰酰胺單體含量為１.３１×１０－５（１３.１μｇ／ｍｌ），國產奧美定丙烯酰胺單體含量為５.５５～８.３２×１０－６（５.５５～８.３２μｇ／ｍｌ）。重金屬以鉛（Ｐｂ）計低于０.２～０.３ｐｐｍ（等離子發射光譜），ｐＨ值６.７～８.０，熱穩定性在２７０℃以上。在多次檢測中，奧美定的質量優于進口產品。也就是說產品的質量已達到國家標準，烏克蘭衛生部在１９９４年正式批準該產品進入市場，用于醫療時雖然已作過系列的實驗并證實了其安全性與組織相容性。但我國自己產品用于臨床前還是應該進行必要的實驗，細胞毒性如何?注入動物體內后的組織反應性如何?生物相容性如何?從１９９７年以來至今國內期刊及專著已先后發表相關論文１１篇，現簡要評析如下。

１關于細胞毒性的試驗第四軍醫大學田菲、吳軍正、魯開化等［２］進行了聚丙烯酰胺水凝膠對鼠成纖維細胞Ｌ９２９細胞及鼠神經元細胞的毒性試驗，培養的細胞于對數生長期間，用０.２５％胰酶消化后吹散，用１６４０調整細胞濃度至０.２０×１０５個／ｍｌ加入９６板孔中孵育４８小時，然后加入三種濃度（１２.５％、２５％、５０％）的進口或國產聚丙烯酰胺，陰性對照組只加１６４０培養液，陽性對照組為０.７％丙烯酰胺，置入培養箱中繼續培養，分別于第２、４、６天取出一塊培養板，每孔加２０μｌＭＴＴ溶液繼續培養４～６小時，然后棄去孔內液體，吸出聚丙烯酰胺水凝膠，每孔加入１５０μｌ二甲基亞砜（ＤＭＳＯ）振蕩１０分鐘用酶聯檢測儀在４９０ｎｍ波長，檢測光吸收值（ＯＤ）取４孔平均值，按照下列公式計算相對增殖率。

相對增殖率（ＲＧＲ）＝實驗組吸光值對照組吸光值×１００％

若ＲＧＲ在７５％～９９％毒性評分為Ⅰ級，１００％毒性評分為０級，基本沒有毒性屬合格。實驗結果證實：不同濃度的聚丙烯酰胺水凝膠加入后第２、４、６天細胞形態正常貼壁良好，生長旺盛，而陽性對照組第２天時已有３７.９％細胞死亡，第４天有９２.２５％，第６天有９７.４７％細胞死亡。ＭＴＴ結晶法與相對增殖率均證實進口與國產聚丙烯酰胺水凝膠為無細胞毒性材料。鼠神經元細胞的毒性實驗所得的結果與Ｌ９２９細胞相同，進口與國產的聚丙烯酰胺均無細胞毒性。

２聚丙烯酰胺水凝膠注入動物體內的組織反應作者先后進行了小鼠、大鼠、兔、豚鼠及香豬的實驗，現分述如下。

２.１第四軍醫大學田菲、魯開化、艾玉峰等［３］進行了聚丙烯酰胺小白鼠體內注射后組織相容性實驗，對比研究國產與進口聚丙烯酰胺的組織相容性。用昆明小白鼠３２只，分別在小白鼠皮下及肌肉注射０.５ｍｌ，分期觀察材料植入后組織病理學改變，結果不引起急性、亞急性異物排異反應，注入部位可在一周后形成纖維包膜，有少量淋巴細胞、中性白細胞浸潤。１２周時包膜變薄而完整，細胞成分很少。

２.２遼寧省人民醫院汪曉蕾等［４］觀察了聚丙烯酰胺水凝膠生物性能，用５月齡小白鼠共４０只，用烏克蘭產品，俄羅斯產品與硅凝膠分別注射到背部，每只０.２ｍｌ～０.５ｍｌ共４點，注射后３、７、１５、３０天處死，肉眼及組織切片觀察，觀察項目包括包膜厚度，囊周圍炎癥反應及肉芽組織形成情況，結果證實烏克蘭水凝膠引起的炎癥反應最小，３０天反應基本消失，形成的包膜薄，囊周無明顯肉芽組織形成，硅凝膠炎性反應較水凝膠重，囊壁包膜較厚，囊周有輕度肉芽組織增生。而俄羅斯產品與硅凝膠相似，說明該產品質量有問題，不可用于臨床。

２.３北京黃寺美容外科醫院孫瑛、方彰林等［５］，報道了大鼠皮下組織對親水性聚丙烯酰胺凝膠的反應，用Ｗｉｓｔａｒ大鼠２４只，隨機分組，分別于術后３、７、１４、３０、９０、１８０天處死，大體觀察及制片染色鏡下觀察，部分切片并采用范吉遜（Ｖａｎ-Ｇｉｅｓｏｎ）法染色及ＳＰ免疫組化染色法觀察三種材料周圍成纖維細胞波形蛋白（Ｖｉｍｅｎｔｉｎｅ）表達情況，結果顯示：聚丙烯酰胺引起的炎性反應輕微，形成的包膜薄而疏松、彈性好、張力小，通過ＳＰ法檢測充填物周圍成纖維細胞功能狀態表達最弱，其周圍波形蛋白（Ｖｉｍｅｎｔｉｎｅ）表達最少，３天開始升高，７天達高峰以后逐漸下降。硅凝膠周圍Ｖｉｍｅｎｔｉｍｅ表達多，說明成纖維細胞增生活躍且持續時間長，１４天后成纖維細胞功能仍十分活躍。膠原蛋白周圍不僅細胞浸潤重，且出現小血管，成纖維細胞不僅功能活躍還可長入充填物內，并最終完全取代膠原蛋白。

２.４醫用聚丙烯酰胺水凝膠豚鼠體內注射的實驗觀察第四軍醫大學魯開化、曹景敏、周智等［６］用３６只豚鼠，分別將進口與國產的水凝膠注入皮下或肌肉觀察組織學改變，結果顯示：注入皮下一周后能形成一局部隆起的小包塊，切開皮膚后見有一透亮的薄層包膜，質軟、表面可有毛細血管，將包膜切開后充填物可完整的取出。一年后包膜仍保持菲薄柔軟。鏡下觀察１～４周包膜周圍有少許淋巴細胞及中性白細胞，２周后偶見巨噬細胞，４周后細胞數逐漸少，以后偶見淋巴細胞。纖維包膜由成纖維細胞組成，２～４周可由２～３層增至５～６層，但以后又有所減薄，至６月后仍維持２～３層細胞，逐漸變為成熟的結締組織。作者認為國產的聚丙烯酰胺水凝膠（奧美定）與烏克蘭進口的ｉｎｔｅｒｆａｌｌ注入豚鼠體內后組織反應無明顯差別，按照國際標準化組織評價要求，植入物在２周～４周有輕度反應，１２周時下降為可接受材料，作者已觀察１２個月以上，未發現不良反應，因此證明其是安全的組織相容性良好的材料。

２.５杭州楊天鵬等，進行了聚丙烯酰胺水凝膠軟組織填充劑的實驗研究［７］，實驗用３５只家兔，將水凝膠注入皮下，每只1.2ｍｌ，定期活檢行光鏡、電鏡檢查。結果證實：炎性反應輕微，術后１周即有極薄的包膜形成，至６個月仍薄，電鏡觀察見包膜有一層死亡細胞，粗面內質網擴張，說明異物刺激與壓迫有關，３個月后得以恢復，作者實驗還證實，抗感染應用慶大霉素較好，反應比頭孢霉素輕微。王毓┩醢健⒀釤炫艫然菇一步進行了免疫學指標的觀察，用日本大耳白兔２４只，皮下注入聚丙烯酰胺水凝膠（２ｍｌ）于注入前及注入后１、３、５、７個月，分別進行ＣＤ＋３、ＣＤ＋４、ＣＤ＋８、ＣＤ＋４／ＣＤ＋８。ＮＫ細胞活性ＩＬ-２、ＳＩＬ-２Ｒ表達水平觀察，結果顯示：T淋巴細胞亞群ＣＤ＋３、ＣＤ＋４在最初３個月有升高，ＣＤ８僅輕微升高后漸降至正常水平，ＣＤ＋４／ＣＤ＋８比值始終正常，ＮＫ細胞活性在一個月有所升高后降至正常水平，ＩＬ-２、ＳＩＬ-２Ｒ無明顯變化，說明聚丙烯酰胺注入機體后引起短暫的異物排斥反應后漸與組織相容，不致引起免疫功能失調。

３聚丙烯酰胺水凝膠排出實驗深圳市人民醫院整形外科丁祖鑫等進行了這方面的實驗［８］，將水凝膠注入ＳＤ大白鼠（１５只）皮下，每處２ｍｌ～３ｍｌ，分別于傷后第３、６、９天及２周、４周，觀察包膜形成情況及包膜切開排出情況。實驗證實６天后可有包膜形成，２～４周包膜稍增厚，切開包膜充填物均可排出。炎性反應情況與其他作者報道相似，即僅有輕微炎性反應。但作者發現在４周可見異物巨細胞吞噬膠質的證據。

４水凝膠與硅凝膠乳腺組織下生物學性狀觀察周智，魯開化^〔9〕用６只國產雌性香豬，每豬有１０～１２個乳房，分兩組模擬人的注射法隆乳術將水凝膠注射至乳腺下間隙，由于硅凝膠不能注射只有切開后置入乳腺下間隙，每個乳房用量為１０ｍｌ，術后２周及１、２、３、４、６、８、１０、１２月切取充填物進行高效液相色譜比色測量，包膜及周圍組織進行病理學觀察，并于６月，８月分別解剖一頭豬，行解剖及組織學觀察。結果表明以下四點：①無論是水凝膠還是硅凝膠在注入或置入香豬乳腺下２周后均可出現包膜，１月后穩定，水凝膠組纖維包膜明顯薄于硅凝膠組。且在４月后有逐漸變薄的趨勢，最后以３～５層纖維細胞的厚度穩定維持。在異物刺激炎性反應方面，水凝膠組的反應較硅凝膠組輕微。②作者首次報告了Ｃ型國產水凝膠在注入豬體內４月后體積縮小至７８.９５％以后基本穩定，變化極小，１年后的體積維持原體積的７８.３３％。并根據比重及干重測量，認為體積的縮小，主要是由于混合注射后所含水份的丟失所致。并認為在臨床應用中，首次超量約２０％注射或術后３月補充注射的方法是可行的。③１年中在各實驗設計時段內，利用液相色譜法，在２５４ｎｍ波長，０.５ｕｇ／ｍｌ水平上均未檢測出國產水凝膠在香豬體內有丙烯酰胺單體析出。認為在生理條件下聚丙烯酰胺水凝膠至少１年以內是穩定的。④大體解剖中觀察到水凝膠在注入豬乳腺組織下出現的"蜂巢樣結構"，外觀呈結節狀，內有纖維束與深部相連。這是符合乳房解剖結構特點的，在并發癥處理時要細致對待。

５水凝膠對周圍神經影響的實驗研究曹景敏，魯開化，周智等〔10〕選用日本大耳白兔６只，體重２.５ｋｇ～３ｋｇ，雌雄不限，３％戊巴比妥鈉耳緣靜脈注射麻醉后，在兔一側臀及后肢外側沿坐骨神經走行方向切開皮膚，顯露出坐骨神經，將奧美定０.５ｍｌ～１.０ｍｌ，以１６號針注射到坐骨神經周圍及外膜內，分層縫合切口。對側坐骨神經作為對照。定期觀察雙側展趾反射功能，３個月、６個月取標本進行肉眼及組織學檢查，６個月將雙側坐骨神經離斷后進行神經電生理檢查。結果發現，術后第１天兔雙側展趾反射均正常。其后每１ ５天觀察一次，雙側展趾反射均正常。３個月取標本見聚丙烯酰胺水凝膠周圍形成透亮薄層包膜，無移位，雙側坐骨神經色澤、粗細無明顯差別，組織學檢查結構正常。無明顯炎性細胞浸潤。６個月取標本見材料周圍形成包膜與３個月時無明顯變化，肉眼及鏡下檢查結構正常。６個月取兩只大耳白兔，進行神經電生理檢查，結果見附表。實驗組與對照組無明顯差異。

附表兔坐骨神經電生理檢查結果比較觀察內容兔１實驗側對照側兔２實驗側對照側動作電位（ｍｖ）１.７２.０２.６２.７時程（ｍｓ）２.４２.４２.４２.５傳導速度（ｃｍ／ｍｓ）７.５７.５６.２６.５傳導距離（ｃｍ）０.７５０.７５０.７５０.７８傳導時間（ｍｓ）０.１０.１０.１２０.１２

以上實驗結果初步說明聚丙烯酰胺水凝膠，特別是國產的奧美定是一種安全的軟組織充填材料，可供臨床使用。

［參考文獻］

１師昌緒主編.《材料大辭典》［Ｍ］.北京化學工業出版社.１９９４：４３～８８１

２田菲，吳軍正，魯開化等.聚丙烯酰胺水凝膠對Ｌ９２９細胞的毒性研究［Ｊ］.實用美容整形外科雜志，１９９９；１０（６）：３２６～３２９

３田菲，魯開化，艾玉峰等.聚丙烯酰胺水凝膠的絨組織相容性實驗［Ｎ］.第四軍醫大學學報.１９９２；２０（１１）：９６６～９６８

４汪曉雷，余江，趙忠海等.聚丙烯酰胺水凝膠生物性能的實驗研究［Ｊ］.實用美容整形外科雜志.２０００；１１（１）：７～９

５孫瑛，方彰林，丁芷林等.大鼠皮下組織對親水性聚丙烯酰胺凝膠的反應［Ｊ］.中華醫學美容雜志.１９９９；５（３）：１４１～１４５

６魯開化，曹景敏，周智等.醫用聚丙烯酰胺水凝膠豚鼠體內注射的實驗觀察［Ｊ］.實用美容整形外科雜志.２０００；１１（１）：１～３

７楊天鵬，劉雅明，王毓┩醢降.聚丙烯酰胺水凝膠軟組織充填劑的實驗研究［Ｊ］.實用美容整形外科雜志.２０００；１１（１）：４～６

８丁祖鑫，張勁松，隋明非等.皮下英捷爾法勒水凝膠排出實驗的近期組織學觀察［Ｊ］.實用美容整形外科雜志.１９９９；１０（６）：３２４

9周智，魯開化.水凝膠與硅凝膠在香豬乳腺組織下生物學性狀的觀察［Ｊ］.中國美容醫學雜志，2001；10(1)：58

10曹孟君，高景恒，魯開化主編.醫用聚丙烯酰胺水凝膠基礎研究與臨床應用［M］.北京：人民衛生出版社，2000：77～79

收稿日期２０００－０７－２８

編輯／張惠娟