球囊式中空贗復(fù)體用硅橡膠的生物安全性研究

田艾　梁星　廖健　等

[摘要] 目的 初步評(píng)價(jià)球囊式中空贗復(fù)體用硅橡膠（SRISP）的生物安全性，為后期臨床應(yīng)用提供依據(jù)。方法 參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16886.10—2005、YY/T 0127.13—2009和GB/T 16886.11—2011規(guī)定的方法，采用最大劑量致敏試驗(yàn)、口腔黏膜刺激試驗(yàn)以及短期全身毒性試驗(yàn)（經(jīng)口途徑）評(píng)價(jià)SRISP的體內(nèi)生物安全性。結(jié)果 最大劑量致敏試驗(yàn)：豚鼠腹部移去敷貼24、48、72 h后，無紅斑、水腫，致敏率為0，SRISP無潛在致敏性；口腔黏膜刺激試驗(yàn)：金黃地鼠縫合部位黏膜未見出血、腫脹，組織學(xué)觀察未出現(xiàn)病理性改變，SRISP無口腔黏膜刺激性；短期全身毒性試驗(yàn)：大鼠未見臨床毒性體征，體重穩(wěn)定增長(zhǎng)，灌胃前后實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組大鼠體重與體重相對(duì)增長(zhǎng)率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），SRISP無短期全身毒性。結(jié)論 經(jīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明SRISP具有良好的體內(nèi)生物安全性，有望用于制作贗復(fù)體以修復(fù)頜骨缺損。

[關(guān)鍵詞] 硅橡膠； 贗復(fù)體； 生物安全性

[中圖分類號(hào)] R 783 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [doi] 10.7518/hxkq.2014.06.006

頜骨缺損是較常見的面部缺損。據(jù)統(tǒng)計(jì)，頜骨缺損占整個(gè)頜面部缺損的83.6%[1]，最常發(fā)生的是上頜骨缺損，占整個(gè)頜面部缺損的58.8%[2]。上頜骨缺損的修復(fù)方法有外科手術(shù)和贗復(fù)體修復(fù)，由于贗復(fù)修復(fù)風(fēng)險(xiǎn)小，費(fèi)用低，能快速恢復(fù)患者的美觀和功能，因此在臨床應(yīng)用較為廣泛[3-4]。

近年來，有關(guān)贗復(fù)體的材料與固位技術(shù)一直是贗復(fù)修復(fù)的研究熱點(diǎn)。在眾多的贗復(fù)體材料中，因?yàn)楣柘鹉z有著良好的生物相容性，且質(zhì)地柔軟可進(jìn)入倒凹區(qū)獲得固位，因此成為應(yīng)用最廣泛的材料之一[5-6]；但是硅橡膠也存在彈性不佳，耐老化時(shí)間短，撕裂和拉伸強(qiáng)度低，不易顏色修飾等缺點(diǎn)[7]，只能通過改性、補(bǔ)強(qiáng)、加入添加物等手段來改善硅橡膠的相關(guān)性能[8]。

本課題組通過大量的臨床研究和實(shí)踐，提出了利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造（computer aided design/computer aided manufacturing，CAD/CAM）輔助設(shè)計(jì)的球囊式中空贗復(fù)體的改良設(shè)計(jì)方案，在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過硅橡膠改性并優(yōu)化配方，研發(fā)出一種具有高彈性、高強(qiáng)度的新型球囊式中空贗復(fù)體用硅橡膠薄膜（a new developed silicone rubber for inflatable silastic prosthesis，SRISP）。任何一種新材料除了要具備良好的理化性能外，還需要具備生物安全性，即安全可靠，對(duì)人體無毒無害。本研究依據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（international standard organized，ISO）7406技術(shù)報(bào)告牙科材料的生物學(xué)評(píng)價(jià)[9]，參照GB/T 16886.10—2005[10]、YY/T 0127.13—2009[11]和GB/T 16886.11—2011[12]推薦的方案，選擇最大劑量致敏試驗(yàn)、口腔黏膜刺激試驗(yàn)以及短期全身毒性試驗(yàn)（經(jīng)口途徑）來評(píng)價(jià)SRISP的體內(nèi)生物安全性，為該材料的后期臨床應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 SRISP試樣與浸提液制備

將SRISP制備成直徑5 mm、厚度0.5 mm的圓片15個(gè)，中央制備4個(gè)等距離的、直徑小于1 mm的圓孔，以便縫線穿過。采用牙科用牙膠作為陰性對(duì)照材料，對(duì)照試樣制備方法同前。

SRISP經(jīng)消毒滅菌后置于無菌錐形瓶中充分剪碎，按每毫升生理鹽水加0.2 g SRISP薄膜的比例加入無菌生理鹽水100 mL，加塞封閉瓶口，于（37±1）℃培養(yǎng)箱中浸提72 h。浸提完畢后過濾，將浸提液用無菌容器分裝，室溫保存，用于短期全身毒性試驗(yàn)和最大劑量致敏試驗(yàn)。

1.2 最大劑量致敏試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)組受試物為0.2 g·mL-1 SRISP浸提液；陰性對(duì)照組受試物為0.9%生理鹽水；陽性對(duì)照組為2、4-二硝基氯苯丙酮溶液，其中皮內(nèi)誘導(dǎo)和局部誘導(dǎo)試驗(yàn)的質(zhì)量濃度為10 g·L-1，局部激發(fā)試驗(yàn)的質(zhì)量濃度為1 g·L-1。

選擇豚鼠30只，雌雄各半，隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組、陽性對(duì)照和陰性對(duì)照組。雌雄分籠飼養(yǎng)，適應(yīng)環(huán)境5 d。實(shí)驗(yàn)開始前1 d，胸廓背前區(qū)備毛（4 cm×6 cm），75%乙醇消毒。次日行皮內(nèi)誘導(dǎo)試驗(yàn)，每只豚鼠背部脊柱兩側(cè)成對(duì)皮內(nèi)注射0.1 mL試劑，每對(duì)注射點(diǎn)間隔1～2 cm（圖1）?？拷^部的兩點(diǎn)（圖1中①所示）注射完全弗氏佐劑與生理鹽水的等體積混合液；中間兩點(diǎn)（圖1中②所示）實(shí)驗(yàn)組注射SRISP浸提液（0.2 g·mL-1），陽性對(duì)照組注射2、4-二硝基氯苯丙酮溶液（10 g·mL-1），陰性對(duì)照組注射生理鹽水（0.9%）；靠近尾部?jī)牲c(diǎn)（圖1中③所示）每組注射前兩點(diǎn)注射液（①+②）的等體積混合物。第7天，原備毛區(qū)再次剃毛，實(shí)驗(yàn)組和陰性對(duì)照組采用100 g·L-1十二烷基硫酸鈉石蠟液做按摩導(dǎo)入預(yù)處理。第8天進(jìn)行局部誘導(dǎo)試驗(yàn)，每組選用20 mm×40 mm濾紙片經(jīng)上述皮內(nèi)誘導(dǎo)相同質(zhì)量濃度的受試物浸泡后敷貼于原注射點(diǎn)，其上覆蓋一層保鮮膜，彈性繃帶包扎固定，48 h后去除。去除敷貼14 d后進(jìn)行局部激發(fā)試驗(yàn)，豚鼠一側(cè)腹部備毛（4 cm×6 cm），消毒，選用20 mm×40 mm濾紙片，浸泡受試物后敷貼于腹部備毛區(qū)，同前包扎固定，24 h后去除。

3 討論

贗復(fù)體常用于上頜骨缺損的修復(fù)，其材料與固位技術(shù)一直是贗復(fù)修復(fù)的研究熱點(diǎn)，其中良好的固位是贗復(fù)修復(fù)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)之一。隨著贗復(fù)體材料的發(fā)展，近年來硅橡膠已被廣泛用于制作阻塞器。硅橡膠質(zhì)地柔軟，利用該特性可進(jìn)入倒凹獲取固位；同時(shí)，正因?yàn)橘|(zhì)地柔軟致使硅橡膠阻塞器難以承擔(dān)咀嚼壓力[13-14]。本課題組為解決現(xiàn)有贗復(fù)修復(fù)面臨的瓶頸問題，提出了CAD/CAM輔助設(shè)計(jì)球囊式中空贗復(fù)體的改良設(shè)計(jì)方案，借助CT圖像和CAD/CAM技術(shù)加工中空球囊，充氣后形成贗復(fù)體的阻塞器部分，利用球囊彈性和倒凹雙重固位，有效承擔(dān)咀嚼力，大大減輕贗復(fù)體的重量，同時(shí)方便患者取戴，并可增強(qiáng)軟質(zhì)阻塞器對(duì)前期創(chuàng)口快速變形期的適應(yīng)性。

制作CAD/CAM輔助設(shè)計(jì)的球囊式中空贗復(fù)體，要求硅橡膠要有良好的機(jī)械和生物學(xué)性能?，F(xiàn)有的硅橡膠存在著彈性不佳、撕裂以及拉伸強(qiáng)度低等機(jī)械性能方面的缺陷[7]。本課題組基于球囊式中空贗復(fù)體的改良設(shè)計(jì)，研發(fā)出的SRISP具有高彈性、高強(qiáng)度等特性。機(jī)械性能測(cè)試顯示，SRISP薄膜的邵氏硬度為50，撕裂強(qiáng)度為45 kN·m-1，拉伸強(qiáng)度為

10 MPa，拉伸伸長(zhǎng)率為930%，其撕裂強(qiáng)度與拉伸強(qiáng)度有了較大提高，尤其是拉伸伸長(zhǎng)率提高顯著，且成膜性好，綜合機(jī)械性能得到加強(qiáng)，更適合制作球囊阻塞器。

用于制作贗復(fù)體的硅橡膠，將長(zhǎng)期與口腔黏膜、唾液接觸，溶出物可以直接通過消化道進(jìn)入人體，因此除了要具備相應(yīng)的理化性能以保證材料的生物功能性之外，最重要的是要具備生物安全性，要求材料本身穩(wěn)定，無毒，也不產(chǎn)生有毒物質(zhì)[15-16]。ISO早在20世紀(jì)80年代就制定了生物醫(yī)學(xué)材料的相關(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)相關(guān)部門同等轉(zhuǎn)化頒布了GB/T 16886《醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)》系列標(biāo)準(zhǔn)[17]，從而建立了我國(guó)醫(yī)療器械進(jìn)入臨床使用前的一套完整的安全評(píng)價(jià)體系。

生物醫(yī)用材料最終應(yīng)用于生物體，任何外來異物應(yīng)用于生物體必定會(huì)引發(fā)各種生物學(xué)反應(yīng)甚至造成排異現(xiàn)象，這類反應(yīng)能否被機(jī)體接受，就需要全面系統(tǒng)地進(jìn)行動(dòng)物模擬實(shí)驗(yàn)，這也是始終貫穿材料生物安全性檢測(cè)的主題[18]。本研究針對(duì)已制備的SRISP薄膜在人體應(yīng)用之前所必須具備的體內(nèi)生物安全性進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，為后期的臨床使用提供參考依據(jù)。

過敏反應(yīng)為遲發(fā)超敏反應(yīng)，當(dāng)材料中潛在致敏物質(zhì)進(jìn)入體內(nèi)，作為外來抗原與蛋白質(zhì)結(jié)合，可引起T細(xì)胞致敏，致敏T細(xì)胞再次接觸抗原后激發(fā)機(jī)體過敏反應(yīng)，出現(xiàn)紅斑、水腫等炎癥體征[19]。豚鼠血清中富含補(bǔ)體，其皮膚對(duì)刺激反應(yīng)靈敏，且豚鼠的遲發(fā)超敏反應(yīng)與人類相似，因此豚鼠常為致敏試驗(yàn)推薦動(dòng)物[20]。本研究中，最大劑量致敏試驗(yàn)采用皮內(nèi)注射法，該方法可靠性高，為致敏試驗(yàn)的首選方法；此外，實(shí)驗(yàn)中使用免疫增強(qiáng)劑——弗氏完全佐劑和十二烷基硫酸鈉增強(qiáng)材料的潛在致敏性，使檢測(cè)的敏感性更高[20]。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組豚鼠皮膚未出現(xiàn)紅斑、水腫，致敏率為0，SRISP無潛在致敏性。口腔黏膜刺激試驗(yàn)是ISO規(guī)定的檢測(cè)義齒修復(fù)材料生物安全性的必做試驗(yàn)[21]。選擇金黃地鼠作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，因其頰囊有著特殊生理結(jié)構(gòu)，存在免疫豁免區(qū)，對(duì)外來刺激和致癌物等非常敏感，常用作腫瘤研究的動(dòng)物模型[22]，并且頰囊黏膜松弛便于試樣縫合，固定后不影響其正常進(jìn)食。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組頰黏膜無刺激反應(yīng)，組織結(jié)構(gòu)正常，SRISP無黏膜刺激性。短期全身毒性試驗(yàn)是一種非特異性亞急性毒性試驗(yàn)，可測(cè)定器械或者材料一次或多次應(yīng)用或接觸對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的影響，評(píng)價(jià)其潛在危害作用[23]。毒性試驗(yàn)有經(jīng)腹腔注射、靜脈注射和口服染毒3種途徑。SRISP薄膜用作贗復(fù)體修復(fù)時(shí)，將長(zhǎng)期接觸黏膜和唾液，其溶出物可經(jīng)消化道進(jìn)入體內(nèi)，因而選擇經(jīng)口途徑最接近臨床使用狀態(tài)，此外，實(shí)驗(yàn)選用灌胃針直接灌喂，保證了每只大鼠的用藥量，可以更為準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)材料的毒性。實(shí)驗(yàn)中大鼠未出現(xiàn)臨床毒性體征，灌喂前后大鼠體重和體重增長(zhǎng)率的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），說明SRISP無短期全身毒性。

經(jīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，SRISP無致敏性，無黏膜刺激性，無短期全身毒性，符合ISO 10993和GB/T 16886醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可以初步判定SRISP薄膜具有良好的生物安全性，為后期的臨床應(yīng)用提供了參考依據(jù)。

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（本文編輯 吳愛華）