納米羥基磷灰石/羧甲基殼聚糖復合材料作為注射性軟組織填充劑的實驗研究

[摘要]目的：通過納米羥基磷灰石/羧甲基殼聚糖（N-HA/CMCTS)復合生物材料制備注射性軟組織填充劑，初步了解其注入大鼠體內后組織反應、包膜形成、在體內吸收及其對膠原生成的影響情況。方法：按預先設計制成3種不同比例的復合材料（羧甲基殼聚糖與納米羥基磷灰石的比例分別為1:1、4:6、3:7），分別標記為A、B、C，另有一份生理鹽水標記為D。64只wistar大鼠隨機分成4組，在四組大鼠背部左右兩側各設計一個圓形注射區(qū)，隨機取三組注射復合材料，第四組注射生理鹽水，每組所注射的復合材料也是隨機的。分別于第1、4、8、12周處死動物切取標本，行肉眼及組織學觀察。結果：復合材料植入區(qū)未見明顯排異反應，A、B、C三組其他所有大鼠注射部位的皮膚稍有紅腫，無滲出，D組未見明顯的炎癥反應，1～12周復合材料周圍未見明顯的纖維包膜形成，膠原生成逐漸增多，纖維細胞未見明顯異常。結論：納米羥基磷灰石/羧甲基殼聚糖（N-HA/CMCTS)復合生物材料有良好的組織相容性，無毒、無刺激性，吸收慢、可塑形并可促進膠原分泌，有望成為一種新型的注射性軟組織填充劑應用于整形美容領域。

[關鍵詞]米羥基磷灰石；羧甲基殼聚糖；注射；軟組織填充劑

[中圖分類號]R622Q813.1[文獻標識碼]A[文章編號]1008-6455（2011）06-0929-03

Experimental Study of Nano-hydroxyapatite /Carboxymethyl Chitosan composite on injectable soft tissue filler CAI Shu-yun1，GUO Qiu-ju2，GUO Wan-hou1，SHU Chang1，LI Chang-ju1，PAN Lu1，WANG Lin1

（1.Department of Plastic Surgery，The Affiliated Hospital，Hebei United university，Tangshan 063000，Hebei，China;2.Oral Department of Hebei United University)

Abstract:ObjectiveThe purpose of this study was to observe and evaluate the intracutaneous filling effect of Nano-hydroxyapatite /Carboxymethyl Chitosan composite( N-HA/CMCTS) as a new kind of soft tissue filling agent.MethodsN-HA and CMCTS were used to make three kinds of composite (A、B、C ) for different proportion (1:1、4:6、3:7)，and another material D is Physiological saline. Sixty-four wistar rats were divided into 4 groups.These different kinds of materials were injected randomly and subcutaneously on the back of each rat. At time points 1，4，8 and 12 weeks after injection，some of the rats were sacrificed to be evaluated with anatomy and histology.ResultsNo apparent reject reaction was found. A mild inflammatory infiltrate was found on the back of the other rats of A，B and C. Fiber tissue surrounding the composite was not pronounced，and the collagen became more and abnormal fiber cells were not found at 1～12 weeks postoperatively.ConclusionNano-hydroxyapatite /Carboxymethyl Chitosan composite has good histocompatibility and plasticity in vivo. It was not toxic and excitant. It was absorbed slowly and promoted collagen secretion. As such，this material may become a new kind of injectable soft tissue filling agent.

Key words: Nano-hydroxyapatite;Carboxymethyl Chitosan;injection; soft tissue filler

羥基磷灰石(hydroxyapatite， HA )是骨組織的主要成分，具有良好的生物相容性、生物活性，納米羥基磷灰石(N-HA ) 除了具有傳統HA 的特性外， 在理化性質和生物學方面有更大的優(yōu)越性，有利于組織的結合[1-2]，但是單純的羥基磷灰石脆性大，塑形性差，很難降解限制了其應用[3-4]。殼聚糖(chitosan， CS) 是一種天然可降解多糖，具有來源廣泛、無毒、無刺激性、生物可降解性、生物相容性、抗凝血性、促進傷口愈合及防腐抗菌性能等特殊的醫(yī)用生物學特性[5-6]。羧甲基殼聚糖具有殼聚糖的所有優(yōu)點，也解決了殼聚糖只在弱酸性環(huán)境中溶解的缺點[7]。納米羥基磷灰石/羧甲基殼聚糖復合物是由納米羥基磷灰石與羧甲基殼聚糖按照不同的比例配制而成，本復合物已在骨組織工程中得到廣泛的應用，除了有人用于修復牙周膜結締組織外還沒有作為軟組織填充材料的相關報道。

1 材料和方法

1.1 實驗材料：納米羥基磷灰石（N-HA）粉體購自南京埃普瑞納米材料有限公司，粒徑為40nm，純度為96%，羧甲基殼聚糖（CMCTS）購自浙江澳興生物科技有限公司，羧甲基取代度為88.9%，脫乙酰度為90%，將N-HA與CMCTS按照3種不同的比例（1:1、4:6、3:7）混合溶解在10ml無菌生理鹽水中，分別標記為A、B、C，用醫(yī)用加速器6MV-X線照射滅菌，劑量率300cGy/分，單次照射為500cGy，另有一組無菌生理鹽水D。

1.2 方法：Spf級雄性wistar大鼠64只，體重均在250g左右。將64只大鼠隨機分成4組，每組16只，10%水合氯醛0.4ml/100g大鼠腹腔（經消毒）注射麻醉后，常規(guī)背部左右兩側備皮，消毒，鋪巾。用5ml注射器于選好的三組大鼠背部左右兩側注射N-HA/CMCTS復合物，并將其注入到真皮深層，形成一直徑為2cm的圓形填充范圍并畫圈標記，每只注射3ml，第四組相應部位注射生理鹽水作為對照。前三個組所注射的復合物均是隨機分配，注射后對每個注射點消毒(圖1)。

1.3 觀察指標

1.3.1 注射后一般情況觀察：大鼠的活動及進食情況，各注射部位皮膚外觀有無紅腫、滲液等炎癥反應，各皮丘的變化情況。

1.3.2 組織學觀察：于注射后第1、4、8、12周四個時期每組隨機處死四只大鼠，切取注射部位的組織作為標本，一部分行HE、Masson染色，光鏡下觀察注射部位周圍組織的炎癥反應及膠原纖維的生成情況；另一部分透射電鏡觀察成纖維細胞的超微結構。

1.4 統計學處理：采用SPSS13.0軟件對實驗數據進行統計學分析。組間組內對照采用重復測量資料的方差分析，P<0.05具有統計學意義。

2 結果

2.1 材料的觀察：A、B、C三種材料都具有一定的粘稠度及流動性，適合注射填充于面部及皮膚較淺層次的要求，可用5ml注射器注射填充（圖2）。

2.2 一般情況：注射1天后所有大鼠進食、活動正常，A、B、C三組大鼠左右兩側注射部位的皮膚隆起，D組皮丘消失；1周時，A、B、C三組注射部位皮膚均稍有紅腫，無滲出等其他炎性反應，D組未見明顯異常反應；4周時，注射復合物A、B、C 的大鼠皮丘都有不同程度的減小，A組減小的較其他組明顯，各組注射部位的皮膚無明顯炎癥反應；8周時，各組大鼠注射部位表面隆起較4周時減小，觸之柔軟；12周時，A組大鼠注射部位皮丘消失變平，B、C組大鼠注射部位皮膚稍有隆起，觸之柔軟。

2.3 膠原分泌量：注射后1、4、8、12周A、B、C組與D組比較差異有統計學意義（P<0.05）；A、B、C三種材料分泌的膠原隨著時間的增加和N-HA濃度的增加而增多，但差異無統計學意義（P>0.05），見表1、圖8。

2.4組織學觀察：1周時，A、B、C三種材料與周圍組織界限清楚，其間有少量的炎性細胞浸潤，以中性粒細胞為主，并有少量的巨噬細胞，無明顯的纖維包膜形成（圖3），D組已吸收，未見明顯炎性細胞（圖4）；4周時，注射部位的炎性細胞已明顯減少，仍以中性粒細胞和淋巴細胞為主，A、B、C三組材料周圍有大量成纖維細胞增生及分泌的膠原，但 A組相對較少，C組較多，D組纖維細胞及膠原最少；8周時，注射部位已無明顯的炎性細胞浸潤，仍有較多的纖維細胞增生及分泌的膠原，三種復合物均有一部分被吸收，A材料吸收的最明顯；12周時，材料周圍未見明顯的纖維包膜形成，A材料已基本被吸收，B、C材料也有減少，材料的周圍被新生的成纖維細胞及分泌的膠原所取代（圖5）。

2.5 透射電鏡對成纖維細胞超微結構的觀察：在透射電鏡下實驗組成纖維細胞核大、核仁明顯、胞漿豐富，內質網增大、增粗、排列規(guī)則，線粒體數量多、體積大、嵴突出（圖6、7）

3 討論

生物材料的替代治療是現代整形外科重要的治療手段之一。在各類生物材料中，可注射軟組織填充材料因其具有應用廣泛、使用方便、操作簡單、創(chuàng)傷小、恢復快、術后不留痕跡、美容效果立竿見影等優(yōu)點而倍受關注。

納米羥基磷灰石/羧甲基殼聚糖（N-HA/CMCTS)復合材料在骨組織工程中已得到廣泛的應用[8]，大量研究表明納米羥基磷灰石具有良好的軟組織相容性。殼聚糖是幾丁質部分脫乙酰基也是現今所發(fā)現的唯一帶有正電荷的天然堿性多糖，具有多個可利用的活性基團，并且殼聚糖與納米羥基磷灰石有很強的交互作用[9-10]。羧甲基殼聚糖是殼聚糖的水溶性形式，具備殼聚糖的所有優(yōu)點。

本實驗以納米羥基磷灰石/羧甲基殼聚糖（N-HA/CM CTS)復合材料作為填充材料，以大鼠為實驗動物。在組織學反應方面，第1、4周的組織切片有少量的炎性細胞浸潤，其他時段未見明顯炎性細胞，材料周圍無明顯纖維包膜形成，說明此復合物具有較好的組織相容性。第8周時，一部分材料被吸收。第12周時，A材料已基本被吸收，B、C也有吸收，填充部位可見纖維細胞及大量的膠原，說明材料可逐漸被巨噬細胞吞噬降解，其分泌的細胞因子可促進成纖維細胞遷入、增值，從而促進缺陷部位的組織增生。總之，N-HA/CMCTS復合物作為軟組織填充材料具有良好的生物相容性、生物降解性，并能促進局部組織增生。填充部位表面平整，具有很好的填充效果。配制復合物時，如果N-HA比例太大復合物的脆性增加、流動性增大，塑形性差；如果CMCTS比例太大復合物的吸收率大，影響填充效果，所以將N-HA與CMCTS按照3種不同的比例（1:1、4:6、3:7）配置而成，然而N-HA/CMCTS復合材料的配制比例怎樣才能達到最好的效果以及此應用于臨床，還有待進一步的研究。

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[收稿日期]2011-03-28[修回日期]2011-05-13

編輯/張惠娟

注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”