椎板切除或开窗为脊柱外科常用的手术方法之一。在椎板切除术后，硬膜外瘢痕组织向椎管内挤压，牵拉硬脊膜及神经根等病理过程是产生脊椎术后失败症候群的重要原因。脊椎术后失败症候群，并不全然是指手术本身失败而言，在学术研究上更包括了凡是脊椎手术后症状仍然持续，或者再度发生新的症状之病症。另外，也包括其他未经手术的脊椎新的退化性椎间盘疾病，均统称脊椎术后失败症候群。而脊椎术后失败症候群的病人，通常在手术后仍然持续出现背痛、坐骨神经痛，甚至造成功能障碍等症状。在众多造成脊椎术后失败症候群之原因中，脊椎术后瘢痕组织的形成可视为一个重要的原因。脊椎术后瘢痕组织主要是由于手术中受到创伤的骨膜和脊旁肌群中的纤维母细胞侵入术后所残留的血块中，经过一段时间逐渐转化而成脊椎术后瘢痕组织，瘢痕组织沿着术后椎板缺口进入脊柱管腔内，并与脊椎管腔内的神经组织形成粘连，而此粘连不仅使得与之粘连的脊椎硬脑膜出现增厚，同时亦使马尾内的神经根产生病理性变化，严重影响脊柱外科手术的远期效果，而且给再次手术带来困难。这势必会延长治疗时间，增加患者的伤痛。因此，如何有效地预防术后硬膜外瘢痕粘连是脊柱外科领域亟待解决的课题。近年来，国内外学者在基础实验和临床实践方面进行了大量的研究，取得了一定的进展。为此，我们与华南农业大学制药工程系合作研制一种新型的载药缓释膜片系统，并经以下系列实验研究证明：这一新型缓释膜片系统具有良好的生物相容性，可在局部缓释丝裂霉素，有效地抑制脊柱术后硬膜外瘢痕的增生。实验分三个部分进行观察研究：课题研究第一部分：壳聚糖／聚乙二醇琥珀酸酯薄膜释药系统的制备及其与肌成纤维细胞生物相容性的研究。目的：制备防粘连壳聚糖／聚乙二醇琥珀酸酯薄膜并观察其在体外与肌成纤维细胞的生物相容性。方法：实验于2006-05／12在南方医科大学附属珠江医院中心实验室完成。实验材料：在透析后的壳聚糖与聚乙二醇琥珀酸酯或聚乙二醇共混后置入冻干机冻干制得壳聚糖／聚乙二醇琥珀酸酯薄膜或壳聚糖／聚乙二醇膜，并将新生2～5d的SD大鼠骨骼肌成纤维细胞种植于膜片上。实验评估：①MTT法测定肌成纤维细胞接种在不同膜片上12h的吸光光度值，计算相对贴附率。相对贴附率=不同膜的A_490nm／培养板的A_490nm×100％。②MTT法测定肌成纤维细胞在不同膜片上的生长1，3，5d后的吸光光度值。③相差显微镜下观察肌成纤维细胞的生长形貌。应用SPSS13.0软件对细胞贴附率结果行单项方差分析及LSD法两两比较和对细胞生长情况行重复测量方差分析（α=0.05）。结果：①肌成纤维细胞在不同膜片上的贴附率：肌成纤维细胞在壳聚糖／聚乙二醇琥珀酸酯薄膜上能良好粘附、增殖，而在壳聚糖／聚乙二醇膜、壳聚糖膜上粘附性差。联合培养12h，5d后MTT法结果显示，壳聚糖／聚乙二醇琥珀酸酯组的A值分别为0.074±0.009，0.141±0.031，分别为壳聚糖组的6.17倍和6.13倍（P=0.000）。②肌成纤维细胞的生长特性：肌成纤维细胞在壳聚糖／聚乙二醇琥珀酸酯膜上的活性最高，增殖能力最强，增长速度最快，其次为壳聚糖／聚乙二醇膜，但两者比较差异有显著性意义（P=0.046），而细胞在壳聚糖膜上的增殖能力较低，膜上细胞数目较少，与其他组比较差异有显著性意义（P=0.000）。③肌成纤维细胞与不同膜片联合培养1，3，5d时的生长形貌：壳聚糖膜上细胞未贴壁生长，为透明的圆球形，呈游离状态，未能很好舒展，且有些皱缩，生长活力也不旺盛；细胞与壳聚糖／聚乙二醇膜、壳聚糖／聚乙二醇琥珀酸酯膜片联合培养的生长情况要明显好于壳聚糖膜，细胞相互融合成片，多呈长梭形，细胞间隙狭窄，紧密排列成束，成指纹状结构且聚集生长的趋势也更明显。结论：将接支琥珀酰基的聚乙二醇与壳聚糖共混组成的网状系统改进了膜片的力学性能，提高了膜片的柔韧性，使其成膜性更好；壳聚糖／聚乙二醇琥珀酸酯薄膜具有良好的生物相容性，肌成纤维细胞在壳聚糖／聚乙二醇琥珀酸酯薄膜上的粘附及生长情况明显好于壳聚糖薄膜。课题研究第二部分：壳聚糖／聚乙二醇琥珀酸酯丝裂霉素C释药系统的研制与体外释放实验目的：研制壳聚糖／聚乙二醇琥珀酸酯（Chitosan-Polyethlyene glycols-Succinate，CH／PEG-SA）丝裂霉素C（Mitomytin C，MMC）局部药物释放系统，观察其体外释药效果。方法：体外释药测定药物释放浓度与时间的变化曲线，探讨膜片结构与释药的关联性。实验数据应用SPSS13.0统计软件处理，用回归分析和曲线拟合丝裂霉素C标准品浓度与紫外吸收光度值的标准曲线，建立回归方程。结果：根据实验结果绘制的丝裂霉素C标准曲线，曲线回归方程为：y=0.593x³-2.563x²+25.944x-0.236，确定系数为1.000。药物缓释膜片3个试样中丝裂霉素C均能从膜片向PBS液中扩散，具有明显缓释作用。释放量逐渐增加，于第12天时维持释放量达最大，为14.9616μg／mL，其后又于第18天和第32天时出现两次释放高峰，分别为14.4824μg／mL和11.4092μg／mL，其余时间以较低浓度间断释放维持，且释放量逐渐减少，于第60天时三周累积释放量仍有0.1793μg／mL的释放量，明显高于成纤维细胞50％抑制率质量浓度(ID₅₀，10.4713μ／L)。结论：该膜片之所以能保持长时间的药物释放，与它的结构有关：CH／PEG-SA是在聚乙二醇的末端接支共聚琥珀酸，通过在聚乙二醇末端的羟基上引入羰基和羧基：HO-（CH₂CH₂O）n-H（聚乙二醇）+HOOCCH₂CH₂COOH（琥珀酸）→HOOC CH₂CH₂COO-（CH₂CH₂O）n-OCCH₂CH₂COOH。而MMC本身又有3个羰基结构，利用羰基和羧基与壳聚糖分子中氨基间的分子作用力，既提高膜片的柔韧性，又改善复合材料的力学性能，使其成膜性更好，释放性能更显著，能更有效地避免药物突释，保持长时间的药物释放。课题研究第三部分：壳聚糖／聚乙二醇琥珀酸酯丝裂霉素C薄膜释药系统预防SD大鼠椎板切除术后硬膜外瘢痕粘连形成的实验研究目的：研究壳聚糖／聚乙二醇琥珀酸酯丝裂霉素C薄膜释药系统对硬膜外瘢痕粘连的治疗作用。方法：SD大鼠30只，随机分为6组，每组5只。选用SD大鼠制作腰椎椎板切除模型，将30只SD大鼠称重，按体重大小顺序编号，按随机数目表法随机分为Ⅰ～Ⅵ组。Ⅰ组植入20mg CH膜片；Ⅱ组植入20mg CH／PEG膜片；Ⅲ组植入20mg CH／PEG-SA膜片；Ⅳ组用浓度为0.05mg／mLMMC溶液浸润5min；Ⅴ组植入20mg CH／PEG-SA／MMC膜片；Ⅵ组无任何植入。治疗术后4周取材，通过免疫组化、组织学检查观察比较硬膜外瘢痕的增生情况，应用SPSS13.0软件对大体观察结果行多个独立样本非参数（Kruskal Wallis Test）检验（α=0.05）；对免疫组化检验结果单项方差分析（one-way ANOVA）及LSD法，以P＜0.05为具有显著性差异，比较上述各组方法对硬膜外瘢痕的治疗作用。结果：不同组膜片对硬膜外瘢痕粘连的大体观察疗效差异有显著性意义（x²=24.120、P=0.000）。不同膜片组硬膜外瘢痕组织中羟脯氨酸含量比较有显著性差异（F=12.085、P=0.000），Ⅰ～Ⅴ组羟脯氨酸含量均低于Ⅵ组，有显著性差异（P值分别为0.001、0.017、0.000、0.000、0.000），说明各组均有抑制瘢痕组织增生的作用；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组三组比较，羟脯氨酸含量无显著性差异（P值分别为0.177、0.880、0.136），说明三组膜片对硬膜外瘢痕组织的抑制作用相当；Ⅳ、Ⅴ组两组比较，羟脯氨酸含量无显著性差异（P=0.654），但与Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组比较均有显著性差异（其中与Ⅳ组比较P值分别为0.032、0.001、0.045，与Ⅴ组比较P值分别为0.012、0.000、0.017），说明该CH／PEG-SA／MMC膜释药系统与单独用丝裂霉素C在抑制瘢痕的量上无显著差别，但两者的效果均好于其他组。结论：①在椎板切除后，将CH／PEG-SA／MMC膜片植入椎板缺损处，能有效地减少硬膜外瘢痕中羟脯氨酸（Hyp）的含量，且可以长期释放少剂量MMC，是抑制椎板切除术后硬膜外瘢痕粘连的理想方法，能达到减毒增效的作用。②传统的单纯局部应用MMC方法虽然较对照组好且与CH／PEG-SA／MMC膜无显著性差异，但不能确保长期有效治疗硬膜外瘢痕，且无法控制其短时间大剂量使用时本身的毒副作用。③单纯局部应用CH膜片仅起到机械屏障作用，有限地阻隔椎板后方瘢痕组织的侵入，但无法阻止炎症过程中成纤维细胞向创口内聚集、增殖、合成、分泌胶原纤维并形成瘢痕组织。综上所述，壳聚糖／聚乙二醇琥珀酸酯丝裂霉素C局部释药系统的制备过程简单，药物缓释性能较为理想，在椎板切除处有良好的可塑性，可以预想该缓释凝胶膜是一种预防瘢痕粘连的良好辅助治疗手段。