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“自體重塑”與“材料降解” -- 論生物疝補(bǔ)片的強(qiáng)度

成人疝一旦出現(xiàn)，是無(wú)法自愈的。唯一有效的治療方法就是外科疝修補(bǔ)手術(shù)。手術(shù)中需要植入的修補(bǔ)材料稱為補(bǔ)片，可以說(shuō)補(bǔ)片材料的特性很大程度上決定了疝修補(bǔ)手術(shù)的術(shù)后恢復(fù)質(zhì)量。

目前臨床大量手術(shù)使用的是人工合成材料的補(bǔ)片。這些合成補(bǔ)片絕大部分是不可降解材料，其修補(bǔ)疝的原理是：在疝的缺損區(qū)域，形成以補(bǔ)片為中心的牢固的，類似疤痕的纖維組織復(fù)合體。采用人工材料進(jìn)行疝修補(bǔ)雖然牢固度是解決了，但局部組織的彈性有所降低。如果疤痕樣的纖維結(jié)締組織形成過(guò)多的話，患者術(shù)后常會(huì)有繃緊感、牽拉感，并且長(zhǎng)期有異物感。

近年來(lái)出現(xiàn)了一類非合成材料補(bǔ)片，材料來(lái)源于人體或動(dòng)物的組織或器官，經(jīng)過(guò)脫細(xì)胞脫基質(zhì)、降低免疫源性、交聯(lián)等工藝后加工制備成疝補(bǔ)片。由于是來(lái)自于生物體的天然材料，因此臨床上也稱為生物補(bǔ)片（Biological Mesh）。生物補(bǔ)片修補(bǔ)疝的原理是：植入后，宿主細(xì)胞浸潤(rùn)細(xì)胞外基質(zhì)、細(xì)胞分裂、膠原沉積和新生血管形成，修補(bǔ)的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了重塑再生，逐漸會(huì)形成與機(jī)體自身周圍組織強(qiáng)度相似的新屏障，而植入材料最終被降解。

眾所周知，個(gè)體之間重塑再生能力差異很大。某些患者使用生物補(bǔ)片修補(bǔ)后，可能由于重塑再生能力較差，導(dǎo)致在未重塑之前，植入材料就已經(jīng)降解了。這時(shí)由于修補(bǔ)區(qū)域的自身組織尚未形成足夠的強(qiáng)度，就會(huì)導(dǎo)致疝的復(fù)發(fā)。

如何在自體重建和材料降解兩者之間取得平衡，是臨床對(duì)于使用生物補(bǔ)片非常關(guān)心的問(wèn)題。

這方面的臨床隨訪數(shù)據(jù)不多，在此我們查找到了兩篇有代表性的文獻(xiàn)，分別是體外酶溶液實(shí)驗(yàn)以及動(dòng)物植入對(duì)比實(shí)驗(yàn)，提供一些參考。

文獻(xiàn)I：Afua H.Annor, Michael E. Tang, Chi Lun Pui etc.’Effect of enzymatic degradation on themechanical properties of biological scaffold materials’，Surg Endosc. 2012 October ; 26(10): 2767–2778.doi:10.1007/s00464-012-2277-5.

文章（摘要部分）翻譯如下：

文章名：“酶的降解作用對(duì)生物支架材料的機(jī)械性能的影響”。

摘要

研究背景——植入的生物支架材料必須能在促進(jìn)自體組織重塑以及抵御酶的降解之間取得平衡。本研究是通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)，評(píng)估酶促降解對(duì)生物材料機(jī)械性能的影響。通常認(rèn)為，在含有酶的溶液作用下，生物支架材料的拉伸強(qiáng)度會(huì)降低，而經(jīng)過(guò)交聯(lián)的支架材料比沒有交聯(lián)的支架材料能更有效地抵抗酶的降解作用。

研究方法——本研究評(píng)估了九種生物支架材料，四種來(lái)源于豬皮：Permacol，CollaMend，Strattice，XenMatrix；兩種來(lái)源于人皮：AlloMax，F(xiàn)lexHD；兩種來(lái)源于牛心包：Veritas，PeriGuard；一種來(lái)源于豬小腸粘膜：Surgisis。先將每種材料各10個(gè)樣品，放在37℃的鹽水中水合后進(jìn)行了單向拉伸測(cè)試，以此作為材料性能對(duì)照基線。然后將50個(gè)樣品分別泡入37℃膠原酶溶液，分別經(jīng)過(guò)2,6,12,24,30小時(shí)后，進(jìn)行單向拉伸測(cè)試（每10個(gè)樣品一組，5個(gè)時(shí)間點(diǎn)取出，合計(jì)50個(gè)樣品）。

結(jié)果——經(jīng)過(guò)30小時(shí)候以后，CollaMend，AlloMax，Veritas，Strattice，XenMatrix，Permacol，F(xiàn)lexHD的拉伸強(qiáng)度明顯降低，而PeriGuard的拉伸強(qiáng)度反而略有上升。經(jīng)過(guò)交聯(lián)的牛心包材料（PeriGuard）在任何時(shí)間節(jié)點(diǎn)的拉伸強(qiáng)度都比沒有經(jīng)過(guò)交聯(lián)的牛心包材料（Veritas）要高。同樣地，經(jīng)過(guò)交聯(lián)的豬皮（Permacol）比沒有交聯(lián)的豬皮（Strattice，XenMatrix）也顯示出了相同的特性。

結(jié)論——材料在體外酶溶液中迅速退化同樣在體內(nèi)也會(huì)有相同的反應(yīng)，特別是暴露在創(chuàng)傷的組織環(huán)境下，此處基質(zhì)金屬蛋白酶水平明顯提高。Permacol，CollaMend，Strattice，F(xiàn)lexHD，PeriGuard經(jīng)受了最長(zhǎng)的30小時(shí)酶溶液的作用并且仍能完成機(jī)械性能測(cè)試（其它材料都已經(jīng)退化變質(zhì)了）。

XenMatrix，AlloMax，Veritas，Surgisis四種材料迅速退化變質(zhì)，在最長(zhǎng)的酶溶液作用后（30小時(shí)）已經(jīng)不復(fù)存在。生物支架在體外膠原酶的作用下能保持強(qiáng)度，這對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間恢復(fù)的疝修補(bǔ)來(lái)說(shuō)是非常有利的，因?yàn)樾迯?fù)部位酶的水平會(huì)提升。

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文獻(xiàn)II：Corey RDeeken, PhD, Lora Melman,etc. ‘Histologic and Biomechanical Evaluation ofCrosslinked and Non-Crosslinked Biologic Meshes in a Porcine Model of VentralIncisional Hernia Repair’J Am Coll Surg. 2011 May ; 212(5): 880–888.doi:10.1016/j.jamcollsurg.2011.01.006.

文章（部分）翻譯如下：

文章名：“在豬的腹壁切口疝修補(bǔ)術(shù)模型中交聯(lián)、非交聯(lián)生物材料的組織學(xué)和生物力學(xué)評(píng)價(jià)”

摘要

研究背景——本研究的目的是在豬的腹壁切口疝修補(bǔ)術(shù)模型中，對(duì)交聯(lián)生物補(bǔ)片（(Peri-Guard, Permacol)以及非交聯(lián)生物補(bǔ)片（AlloDerm，Veritas）在植入后12個(gè)月時(shí)間內(nèi)評(píng)價(jià)其生物力學(xué)性能和組織學(xué)重構(gòu)特性評(píng)價(jià)。

研究設(shè)計(jì)——在48只Yucatan小豬的雙側(cè)腹壁制造切口疝，21天后，應(yīng)用內(nèi)置法進(jìn)行修補(bǔ)。樣品分別于置入后1個(gè)月，6個(gè)月，12個(gè)月取出，進(jìn)行生物力學(xué)及組織學(xué)特性分析。取出的樣品分別與未植入的樣品及植入部位的腹壁組織進(jìn)行生物力學(xué)性能對(duì)照。統(tǒng)計(jì)顯著性水平由Fisher最小顯著差檢驗(yàn)后的方差分析確定。

結(jié)果——所有修補(bǔ)部位在1、6、12個(gè)月都呈現(xiàn)出相似的拉伸強(qiáng)度，不同材料之間沒有顯著性差異（所有病例P>0.05）。無(wú)論植入材料的初始強(qiáng)度如何，植入部位的豬腹壁組織在所有時(shí)間點(diǎn)沒有呈現(xiàn)強(qiáng)度增加。在組織學(xué)上，相比于交聯(lián)過(guò)的材料，未交聯(lián)的材料呈現(xiàn)出更早期的細(xì)胞長(zhǎng)入（P<0.01）、細(xì)胞外基質(zhì)沉積（P<0.02）、補(bǔ)片支架降解（P<0.05）及新血管形成，而交聯(lián)材料在植入12個(gè)月以后上述特性也都可呈現(xiàn)與非交聯(lián)材料一致的結(jié)果。

結(jié)論——應(yīng)用生物補(bǔ)片進(jìn)行疝修補(bǔ)，局部拉伸強(qiáng)度不受材料初始強(qiáng)度及材料是否交聯(lián)等特性影響。雖然經(jīng)過(guò)交聯(lián)的材料，在植入后短時(shí)間內(nèi)其組織學(xué)特性如：細(xì)胞長(zhǎng)入、新血管形成等組織學(xué)特性有所差異，但長(zhǎng)時(shí)間以后這些差異基本消失。除了交聯(lián)以外，材料來(lái)源的組織類型及處理?xiàng)l件等也會(huì)對(duì)這些差異造成影響。

從上述兩篇文獻(xiàn)中，我們可以了解到，生物材料經(jīng)過(guò)“交聯(lián)“處理后，可以獲得更大的拉伸強(qiáng)度，并且能長(zhǎng)久維持這個(gè)強(qiáng)度，大大降低在疝修補(bǔ)區(qū)域因材料強(qiáng)度降低太快而導(dǎo)致疝復(fù)發(fā)的概率。另外，交聯(lián)后的生物材料，雖然延緩了宿主細(xì)胞長(zhǎng)入、細(xì)胞外基質(zhì)沉積、新血管形成等過(guò)程，但是長(zhǎng)期來(lái)看同樣能夠取得與非交聯(lián)材料一致的組織重塑效果。