两性离子聚合物抗腹膜粘连能力及机制研究

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腹膜粘连是受损腹膜在组织修复过程中,由于凝血及炎症刺激导致的纤维蛋白溶解失衡,过量纤维蛋白于创面处积累,随后胶原蛋白沉积,在两创面之间形成增生组织,限制了腹腔内器官的正常活动,从而引起慢性腹痛、肠梗阻以及女性不育等问题。作为盆腹腔手术后的常见并发症,腹膜粘连给患者带来痛苦的同时,占用了大量的医疗资源。目前,针对腹膜粘连的药物及屏障的研究广泛开展,但在临床应用上能够有效起到抗粘连效果的产品非常有限。近年来,两性离子材料作为一种具有抗蛋白质非特异性吸附能力的生物相容性材料,被应用于药物载体、医用植入体等生物医学领域,并被证实在促进伤口恢复以及抑制炎症等方面都具有一定的效果。两性离子还具有很强的水合能力,这也是其发挥抗蛋白质非特异吸附能力和保持生物相容性的基础。两性离子的这些性能,赋予了其在体内作为抗粘连屏障的可能。本文将以典型的两性离子聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯(pSBMA)为主要研究对象,并向聚合物中引入了带有双酰胺键的单体N-丙烯酰甘氨酸酰胺(N-acryloyl glycinamide,NAGA)以增加pSBMA于组织表面的黏附能力,评价了其作为屏障材料的抗粘连效果,考察了其在动物体内的生物相容性,并从其在伤口表面的黏附能力、与纤维蛋白原的相互作用、对炎症信号的调节能力等方面,探讨了其发挥抗粘连效果的潜在机制。主要内容和结论如下。1.以过硫酸铵为引发剂,采用自由基聚合的方法制备了羧酸甜菜碱基聚合物pSBMA和p(SBMA-co-NAGA)。实验发现,当SBMA与NAGA单体的投料比为1:1时,能够在35-40℃之间发生相转变,表现出温敏性能。体外实验表明,两种聚合物浓度低于2mg/mL时对人髓系白血病单核细胞(THP-1)、小鼠巨噬细胞(Ana-1),人脐静脉内皮细胞(HUVEC)都不具有杀伤性。血常规和血液生化结果显示,向体重为200±20 g的大鼠体内注射浓度为20%wt的聚合物-生理盐水溶液400 μL,不会引起全身性炎症以及肝肾功能损伤。由此证明羧酸甜菜碱基聚合物具有良好的生物相容性,可以用作体内抗腹膜粘连屏障材料。2.通过建立大鼠腹膜粘连模型,评估了聚合物体内抗粘连效果。较生理盐水组,pSBMA聚合物溶液以及p(SBMA-co-NAGA)聚合物凝胶组,都表现出了抗腹膜粘连能力,降低了术后14天时的腹膜粘连程度,且p(SBMA-co-NAGA)聚合物凝胶组的抗粘连效果优于pSBMA聚合物溶液组。3.向聚合物中引入修饰了双键的荧光分子罗丹明B(RhB-HEMA),来测试聚合物对盲肠组织的黏附能力,结果表明,浸泡于荧光标记的两种聚合物分子中的盲肠组织漂洗9天后,引入NAGA单体的聚合物分子在盲肠组织表面的黏附率较pSBMA组提高了 38%。低场核磁测试表明,NAGA单体的引入赋予了聚合物更强的水合能力。此外,浊度及扫描电镜表征结果证明聚合物改变了纤维蛋白原的聚集状态,形成了更大的微观凝块结构。因此,我们认为,作为一种物理屏障,聚合物最终以分子团的形式黏附于创面上,与创面直接接触的聚合物分子促进了创面处纤维蛋白的聚集,加速了创面的闭合,防止过量纤维蛋白原渗出,同时通过水合作用力将创面附近“游离”的聚合物分子“锁定”在创面处,并通过其良好的水合作用,在创面处形成水合层,即起到屏障作用,又保持了创面间润滑,防止了创面间粘连的产生。4.聚合物作为抗粘连屏障在体内的使用,不会引起全身性的炎症反应,pSBMA组减少了造模损伤处的炎性细胞浸润水平。在体外实验中,聚合物浓度达到5mg/mL时表现出抑制Ana-1细胞的增殖的能力;并且在炎症因子(LPS)诱导巨噬细胞极化时,使Ana-1细胞趋向M2极化。同时三苯基膦衍生化反应标定结果显示,pSBMA和pSN11与过氧化氢有一定的反应能力,消耗了体系中的过氧化氢。由此我们认为pSBMA和pSN11是通过降低体内的氧化应激,来起到调节组织周围炎症的作用。
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