李正偉，常笑語(yǔ)，李新穎，張廣△

(1.吉林大學(xué)第二醫(yī)院，長(zhǎng)春 130026；2.吉林大學(xué)白求恩醫(yī)學(xué)部臨床醫(yī)學(xué)院，長(zhǎng)春 130026；3.吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院，長(zhǎng)春 130031)

1 引 言

周圍神經(jīng)損傷傳統(tǒng)的修復(fù)方法是采用自體神經(jīng)移植修復(fù)周圍神經(jīng)缺損，但自體神經(jīng)來(lái)源有限，而且存在供體部位神經(jīng)功能缺失及可能發(fā)生痛性神經(jīng)瘤等后遺癥，異體神經(jīng)移植由于存在難以消除的宿主免疫排斥反應(yīng)，限制了其使用[1]。近年來(lái)， 隨著材料科學(xué)以及生物學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，生物可降解吸收材料在組織工程制備技術(shù)中起著十分重要的作用[2]。聚乳酸-羥基乙酸(Polyglyeolie lactieaeid, PLGA)具有較好的生物相容性、降解性能，可作為組織工程支架材料[3-7]。.張志杰等[8]研究了PLGA對(duì)zein納米纖維膜形貌和力學(xué)性能，采用靜電紡絲法加工zein/PLGA納米纖維。以掃描電鏡觀察其形貌結(jié)構(gòu)，以萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)，隨著PLGA含量的增加，纖維的直徑增大；纖維膜的力學(xué)性能有了顯著提高。李雙燕等[9]制備PLGA 管狀支架?？疾觳煌に嘝LGA 管狀支架形貌結(jié)構(gòu)、微細(xì)結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)直徑為(1 660±218) nm，孔隙率為80.6 %的PLGA管狀支架；經(jīng)乙醇處理后，其孔隙率減小，玻璃化溫度和熱分解溫度提高，熱穩(wěn)定性增強(qiáng)；斷裂強(qiáng)度、爆破強(qiáng)度及縫合強(qiáng)力均顯著提高。龐 迪等[10]研究了不同的體內(nèi)環(huán)境對(duì)材料早期降解行為的影響, 將自制左旋聚乳酸( PLLA) 、聚乳酸羥基乙酸共聚物( PLGA) 內(nèi)固定棒植入新西蘭大白兔關(guān)節(jié)腔髕上囊和股骨髁松質(zhì)骨內(nèi)。經(jīng)過(guò)16 周體內(nèi)降解后,取出植入材料, 考察分子量、剪切強(qiáng)度、, 都保持了足夠高的剪切強(qiáng)度。Schakenraad等[35]以聚乳酸和聚羥基乙酸的共聚物為材質(zhì)的管壁厚度不同的導(dǎo)管移植修復(fù)大鼠坐骨神經(jīng)損傷，發(fā)現(xiàn)在神經(jīng)修復(fù)過(guò)程中，由于神經(jīng)導(dǎo)管在體內(nèi)溶解膨脹，較厚的管壁對(duì)再生神經(jīng)產(chǎn)生的壓迫更為明顯, 提示，在能滿足力學(xué)支撐前提下，應(yīng)采用盡可能薄的導(dǎo)管。趙莉等[37]制備了3 種支架,并對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行了考察。結(jié)果表明: PLGA 支架的拉伸強(qiáng)度隨著PLA比例的增加而增加。以往坐骨神經(jīng)的力學(xué)特性的研究多以體外人尸體和動(dòng)物坐骨神經(jīng)拉伸實(shí)驗(yàn)居多，PLGA材料研究以生物學(xué)特性，生物相容性、免疫學(xué)等居多。模擬坐骨神經(jīng)損傷以自體神經(jīng)吻接和以PLGA導(dǎo)管吻接后的蠕變特性對(duì)比分析鮮見報(bào)道。鑒于此，我們實(shí)驗(yàn)復(fù)制坐骨神經(jīng)損傷模型，對(duì)比分析坐骨神經(jīng)損傷模型以自體神經(jīng)吻接與以PLGA導(dǎo)管移植后的應(yīng)力松弛特性。為臨床提供生物力學(xué)基礎(chǔ)。

2 材料和方法

2.1 材料

坐骨神經(jīng)標(biāo)本取自正常新鮮中國(guó)成年男性尸體3具，年齡21～28歲，由吉林大學(xué)醫(yī)學(xué)部解剖教研室提供。人死亡后48 h內(nèi)解剖尸體，取出雙側(cè)坐骨神經(jīng)腰段標(biāo)本共12條，保存于4℃生理鹽水環(huán)境。

2.2 方法

2.2.1PLGA管的制備方法 將PLGA(聚乳酸：羥基乙酸=70∶30)(長(zhǎng)春圣博瑪生物材料有限公司)用三氯甲烷配制成10%溶液，注射器注入預(yù)制模具中，室溫下三氯甲烷自然揮發(fā)48 h, 期間適時(shí)脫模，制作成長(zhǎng)10 mm、外徑12 mm、內(nèi)徑9.5 mm 的導(dǎo)管25個(gè)，干燥機(jī)內(nèi)真空( 20L/h; -0.1MPa) 抽提溶劑24 h，于真空干燥機(jī)內(nèi)保存?zhèn)溆谩?/p>

2.2.2坐骨神經(jīng)損傷模型的制備方法 標(biāo)本取出24 h內(nèi)，以手術(shù)刀切取試樣，切取長(zhǎng)25 mm的試樣30個(gè)，隨機(jī)取10個(gè)為坐骨神經(jīng)損傷模型以自體神經(jīng)移植組，隨機(jī)取10個(gè)為坐骨神經(jīng)損傷模型以PLGA導(dǎo)管移植組。對(duì)以自體神經(jīng)吻接組和以PLGA管移植組的坐骨神經(jīng)試樣在坐骨神經(jīng)試樣中間切斷，形成一個(gè)10 mm缺損，以青島耐克醫(yī)材有限公司生產(chǎn)的7～0號(hào)尼龍線分別以自體神經(jīng)和以PLGA管以外膜縫合法縫合離斷試樣。對(duì)每個(gè)試樣均在相同的部位縫合8針，對(duì)不符合要求的試樣予以剔出。

2.2.3蠕變實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)設(shè)備為日本島津電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)機(jī)具有控制應(yīng)力和應(yīng)變?cè)黾铀俣群褪箲?yīng)力和應(yīng)變保持恒定的功能，還具有可以設(shè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)間和設(shè)定采集數(shù)據(jù)的功能。試驗(yàn)機(jī)帶有-30～250℃環(huán)境溫箱，具有保持溫度恒定的功能?？筛鶕?jù)需要進(jìn)行設(shè)定。以長(zhǎng)春市第三光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的讀數(shù)顯微鏡測(cè)量2組試樣的長(zhǎng)度和直徑，試樣長(zhǎng)25 mm，外徑11.9～12.1 mm，內(nèi)徑9.4～9.8mm。按參考文獻(xiàn)[11-13]的方法，在拉應(yīng)力下對(duì)試樣反復(fù)加卸載30次進(jìn)行預(yù)調(diào)處理后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。模擬正常人體溫，在36.5±0.5℃的溫度條件下進(jìn)行。以0.5GPa/min的應(yīng)力增加速度進(jìn)行蠕變實(shí)驗(yàn)，當(dāng)自體坐骨神經(jīng)移植組和PLGA導(dǎo)管移植組應(yīng)變達(dá)到8.63%，自體坐骨神經(jīng)移植組應(yīng)力達(dá)到0.4 MPa，PLGA管移植組應(yīng)力達(dá)到0.31 MPa時(shí)，使應(yīng)力保持恒定。設(shè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)間為7 200 s，達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后，控制機(jī)器的計(jì)算機(jī)自動(dòng)輸出蠕變數(shù)據(jù)等實(shí)驗(yàn)結(jié)果。為使標(biāo)本保持濕度，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷的向標(biāo)本淋生理鹽水。

2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

數(shù)據(jù)以mean±SD表示，以SPSS11.0軟件(Chicago，IL，USA)分析，采用配對(duì)t檢驗(yàn)對(duì)2組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，P<0.05為差異有顯著性意義。以歸一化分析的方法處理兩組試樣的蠕變數(shù)據(jù)，建立歸一化歸一化蠕變函數(shù)方程。

3 結(jié)果

3.1 自體神經(jīng)移植組和PLGA導(dǎo)管移植組坐骨神經(jīng)試樣的蠕變曲線。

自體神經(jīng)移植組和PLGA導(dǎo)管移植組坐骨神經(jīng)試樣的蠕變曲線見圖1。

圖1 自體神經(jīng)移植組和PLGA導(dǎo)管移植組坐骨神經(jīng)試樣的蠕變曲線

3.2 自體神經(jīng)移植組和PLGA導(dǎo)管移植組坐骨神經(jīng)試樣的蠕變曲線見圖2。

圖2自體坐骨神經(jīng)移植組和PLGA導(dǎo)管移植組坐骨神經(jīng)試樣的歸一化蠕變函數(shù)曲線

Fig2Thenormalizationcreepfunctioncurveofthetwogroups

3.3 自體坐骨神經(jīng)移植組和PLGA導(dǎo)管移植組坐骨神經(jīng)的歸一化蠕變函數(shù)

按文獻(xiàn)[14]的方法建立兩組試樣的歸一化蠕變函數(shù)方程，設(shè)：

J(t)=a+be-1

(3)

令

正則方程

分別將2組蠕變實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入(4)式，解出兩組試樣的a，b值，將2組試樣的a，b值分別代入(3)式，得出2組試樣的歸一化蠕變函數(shù)方程如下：

自體神經(jīng)移植組：

PLGA導(dǎo)管移植組：

正常對(duì)照組：

4 討論

蠕變實(shí)驗(yàn)是研究生物材料粘彈性的重要方法，長(zhǎng)時(shí)間蠕變實(shí)驗(yàn)，需要長(zhǎng)時(shí)間的保持應(yīng)力恒定和使試樣保持一定的濕度等。本實(shí)驗(yàn)采取了以下干預(yù)措施，對(duì)坐骨神經(jīng)標(biāo)本在同一部位取樣，試樣的幾何尺寸基本一致，采用具有自動(dòng)控制應(yīng)力、應(yīng)變?cè)黾铀俣群褪箲?yīng)變保持恒定的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷向試樣淋生理鹽水，解決了試樣的保溫問(wèn)題，試驗(yàn)機(jī)帶有環(huán)境溫箱，實(shí)現(xiàn)了模擬正常人體溫，在36.5±0.5℃的溫度場(chǎng)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。分別對(duì)每個(gè)試樣預(yù)調(diào)處理，由于采取了以上干預(yù)措施，保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。本實(shí)驗(yàn)觀察了自體神經(jīng)移植組和PLGA導(dǎo)管移植組坐骨神經(jīng)試樣在同一實(shí)驗(yàn)的速度，同一環(huán)境溫度下的應(yīng)變與時(shí)間的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)標(biāo)本均為取自青年男性尸體，避免了因年齡和性別產(chǎn)生的偏倚。以統(tǒng)計(jì)分析和t檢驗(yàn)方法評(píng)估實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的蠕變數(shù)據(jù)可以定量的比較自體神經(jīng)移植組和PLGA導(dǎo)管移植組坐骨神經(jīng)的蠕變特性。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，各組試樣蠕變?cè)谧畛? 200 s 內(nèi)變化最快，應(yīng)變緩慢上升，達(dá)到7 200 s時(shí)，蠕變曲線基本趨于水平。試樣蠕變的初期變化率較快，說(shuō)明坐骨神經(jīng)試樣內(nèi)固有的膨脹壓與局部的壓力差減少，因此，后期曲線比較平緩，趨于水平。

蠕變實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PLGA導(dǎo)管移植組坐骨神經(jīng)試樣的7 200 s應(yīng)變上升量顯著大于自體坐骨神經(jīng)移植組組(P<0.05)。生物材料和人工生物材料的黏彈性是為了適應(yīng)人的生理功能存在的，黏彈性主要以應(yīng)力松弛、蠕變?yōu)楸憩F(xiàn)形式。蠕變是生物材料對(duì)恒應(yīng)力適應(yīng)性的反應(yīng)，PLGA導(dǎo)管移植坐骨神經(jīng)損傷后，在恒定的生理載荷作用下，伸長(zhǎng)量大可以限制吻合口的張開和移位，有利于坐骨神經(jīng)的再生和功能重建[15]。PLGA是已經(jīng)被美國(guó)FDA批準(zhǔn)的，在美國(guó)應(yīng)用的醫(yī)用高分子合成材料，具有良好的生物相容性、生物可降解性和可調(diào)控的降解速率，不但可作為硬組織缺損的修復(fù)材料，而且在構(gòu)建肌腱和韌帶等軟組織方面也發(fā)揮了極大的作用[16-17]。PLGA導(dǎo)管具有一定孔隙率，有利于神經(jīng)再生過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝取和代謝產(chǎn)物的排出，而且便于血管的長(zhǎng)入，可為種植的許旺細(xì)胞再生神經(jīng)提供充足的營(yíng)養(yǎng)，從而加快神經(jīng)再生。但由于孔徑的限制，隔絕了淋巴細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等成分通過(guò)，有效的避免了炎性反應(yīng)的發(fā)生和纖維瘢痕組織的侵?jǐn)_[18]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本實(shí)驗(yàn)所用PLGA(70∶30)以NaCl 做致孔劑， PLGA 與NaCl 質(zhì)量比1：9，按相關(guān)工藝制備的 PLGA導(dǎo)管體外移植坐骨神經(jīng)損傷模型后，具有一定的強(qiáng)度、彈性和可塑性，可起到減輕縫合口的張力，限制吻合口的張開位移、神經(jīng)束對(duì)合的精確的作用,從而達(dá)到提高神經(jīng)再生質(zhì)量的目的。