新型生物可降解泪道支架的制备与实验研究

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目的:调控共聚单体组分制备符合泪道需要的生物可降解中空支架,研究力学性能、生物降解性与生物相容性,评价该支架应用于泪道系统的安全性和可行性。  方法:选用聚己内酯(Polycaprolactone,PCL)、聚乙二醇(Polyethylene Glycol,PEG)对左旋聚乳酸(Poly L Lactic Acid,PLLA)材料进行改性,采用熔融共混挤出的方法制备出不同组成配比的生物可降解泪道支架。选取三种:纯PLLA支架、PLLA:PCL6:4支架、PLLA:PCL6:4+15%PEG支架,观察表面形貌,测量长度、直径并检测物理力学性能。用PBS缓冲液浸泡,通过形态观察、称重、测定缓冲液pH及差示扫描量热分析(Differential Scanning Calorimetry,DSC)、凝胶渗透色谱分析(Gel Permeation Chromatography,GPC)来检测体外降解行为。采用完全随机方法将32只(64眼)兔分为A、B、C、D四组,每组8只(16眼),A组置入纯PLLA支架,B组置入PLLA:PCL6:4支架,C组置入PLLA:PCL6:4+15%PEG支架,D组置入硅胶管作为对照组,另取4只兔(8眼)为正常兔。观察每组兔临床表现及并发症,进行泪道冲洗和荧光素排泄检查,于术后1周、4周、10周、16周,随机抽取各组兔2只(4眼),取出支架,同前方法观察支架体内降解行为,并与体外降解做对比分析。进一步行泪道内窥镜检查,处死后取泪道组织进行光镜与电镜病理学检查。  结果:制备出不同配比组成的中空泪道支架,外直径0.8~1.1mm、壁厚0.14~0.38m,可支撑泪道,引流泪液。一般形态和力学性能检测显示PLLA:PCL6:4支架、PLLA:PCL6:4+15%PEG支架较纯PLLA支架断面粗糙,脆性降低,不易断裂。体外PBS缓冲液浸泡和体内置入兔泪道降解过程中,缓冲液pH先下降后稳定在6.85左右,支架大体形态与表面结构逐渐破坏,失重率逐渐增加,直径、长度逐渐减小,结晶度先增大后减小,分子量逐渐减少,体内降解各指标变化更显著,且随着PEG的混入,降解速度明显提高,兔泪道置管16周时PLLA:PCL6:4+15%PEG的泪道支架失重率达55.08%,外直径从初始1.01mm减少至0.60mm,长度从初始1.68mm减少至1.37mm,结晶度从初始15.6%先增加后降至6.9%,分子量从初始5.8×104g/mol降低至2.7×104g/mol,中空结构破坏呈糊状,失去支撑强度和力度,残余碎片将吸收消失。  兔泪道置入支架后1周时各组兔无溢泪,冲洗均通畅;内窥镜下泪道管壁光滑;病理切片示为管腔正常或扩大,上皮增生,少量炎性细胞。4~10周炎症总体呈加重趋势,临床表现局部组织刺激症状,A、B组出现少量并发症,冲洗通畅率相应下降,内窥镜下A、B、D组略粗糙,C组粘膜较光滑,膜样物及瘢痕也较其他组少;病理切片示炎性细胞浸润较前加重,部分纤维结缔组织增生,C组较其他组轻微。16周时 A、B、C可降解组区别于不可降解D组,局部刺激症状减轻,泪道冲洗大部分恢复通畅;内窥镜下A、B、C组粘膜基本恢复光滑,膜样物及瘢痕减少,D组粘膜大片灰白色膜状物和致密的纤维组织块;病理切片示A、B组泪道粘膜轻度修复,管腔略窄,炎性细胞减少,局部纤维化,C组泪道粘膜修复程度明显,基本正常,D组粘膜损伤加重,管腔狭窄,上皮结构萎缩,炎症反应与纤维化程度更加严重。10周、16周时各组兔泪道组织扫描电镜与透射电镜均未发现严重的结构破坏和缺失,大部分表面微绒毛结构存在,无毒性反应,仅有炎症刺激所致细胞超微结构改变。  结论:单一成分材料难以满足泪道需要,通过PCL、PEG可对PLLA进行增韧改性,调控共聚单体组分,熔融共混挤出的方法成功制备中空可降解泪道支架。可降解泪道支架体内降解速度明显较体外快,且混入PEG可加速降解,PLLA:PCL6:4+15%PEG支架降解速度适宜,力学强度的衰减与泪道修复愈合期基本匹配。支架置入兔泪道可引起不同程度的组织异物炎症反应,随着支架降解,组织修复和局部炎症反应减轻;而且可降解泪道支架无毒性反应,具有较好的生物相容性。PLLA:PCL6:4+15%PEG支架降降解速度、力学性能及生物相容性更符合生物降解泪道支架的需要。
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