整形外科生物材料的研究动态

　　先天性或外伤等原因造成的体表组织器官的畸形和缺损主要依靠外科手术的方法进行重建、修复。采用软组织填充材料在畸形和缺损部位进行植入，是其主要的治疗方式，也符合现代医学的发展趋势――以“无创修复”替代“以创伤修复创伤”。作为能满足临床需要，具备良好性能的“理想”材料，应具备以下条件：1.优异的生物相容性;2.良好的生物力学特性;3.稳定的化学性能;4.非磁性、易于加工、消毒等[1-2]。目前，整形外科常用材料如硅橡胶(SR)、膨体聚四氟乙烯(ePTFE)、高密度聚乙烯(HDPE)、羟基磷灰石(HA)、b-磷酸三钙(b-TCP)、聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸(PGA)等。

　　对现有生物材料进行改进或研发新型的软组织填充材料，以达到生物相容性、理化性能和塑形性等材料特性的最佳匹配，对提高体表组织器官畸形和缺损的治疗效果具有重要的意义。在几种临床常用的软组织填充材料中，膨体聚四氟乙烯(ePTFE)和高密度聚乙烯(HDPE)均是多孔类材料，植入后组织易于长入固定，但也存在一定的确定，及磨损后的颗粒会导致一定程度的无菌性炎性反应。而硅橡胶(SR)则仍是目前临床最为常用的填充材料，其具有良好的理化稳定性和生理惰性，体内长期植入，能耐受组织液腐蚀，不被机体代谢、吸收和降解;还具有耐热性以及良好的工艺性能，其主要缺点是组织细胞粘附性差，植入体内后，组织不能长入而在周围形成包膜，其表面的疏水性会在一定程度上导致细菌粘附，造成临床或亚临床感染的发生。若在硅橡胶(SR)的基础上进行合适的表面处理，得到一种新的软组织填充材料，使其具有良好的组织细胞粘附性，则有可能突破瓶颈，进一步提高治疗效果。

　　为提高硅橡胶(SR)的组织粘附性，可采用蛋白质修饰等组织工程学方式，主要的不足是工艺复杂，条件要求苛刻。还可采用等离子体，但不足的是极性基团容易翻转进入体相，改性效果会随时间逐渐衰退。等离子体聚合形成的薄膜，也是目前已经尝试应用的改性方法之一，但因内部应力而产生卷曲和破裂，或因与基体是非共价键结合而产生剥离。本体化学接枝法通过化学反应，在本体里引入特定基团;光化学接枝通过紫外线等使聚合物表面活化，再进一步通过化学反应引入极性基团，但均存在形成的基团不稳定等情况。

　　为了使硅橡胶的表面改性方法简单实用，贴近临床。我科自2004年开始采用不同的方法对硅橡胶进行了表面改性：(1)采用人体的组成性元素碳(C)，在几种不同的离子注入条件下，对硅橡胶进行表面注入，得到碳-硅橡胶(C-SR)。观察到材料表面更加粗糙，亲水性增加，化学组成发生改变，带正电荷的C离子注入后改变SR的表面电荷状态。这些表面性能的变化使材料吸附培养环境中蛋白的能力发生变化，在材料表面形成特定的蛋白质层，与细胞膜受体发生反应，引起细胞内一系列信号转导，影响细胞骨架以及与此相关的细胞活动，促进成纤维细胞在材料表面的粘附、增殖和迁移能力增加。(2)以具有优良生物学性质的β-磷酸三钙和SR共混交联复合，证实新材料β-TCP/SR无毒性和刺激性，无遗传毒性;其力学性能可满足临床要求;对β-TCP/SR进行生物功能性评价：发现β-TCP/SR的细胞相容性优于SR，并且纤维组织会长入β-TCP降解形成孔隙中，对植入材料起到固定作用，并且植入材料引起的纤维组织反应增生弱于普通SR。(3)采用生物活性材料羟基磷灰石(HA)，在SR硫化阶段进行喷涂，得到HA/SR复合材料，发现HA涂层后材料的生物力学性能有所改变，但符合应用要求。HA/SR利于细胞的粘附和生长，几种细胞粘附相关蛋白OPN、vinculin均表达增高，并且材料无毒、无刺激性。