Langer院士最新Nature Biomedical Engineering,深究植入材料此特性!
奇物论
2021-06-25
硅胶乳房假体自 1960 年代开始使用,最早的版本具有光滑的表面。然而,使用这些植入物时,患者经常会出现称为包膜挛缩的并发症,其中植入物周围会形成疤痕组织并挤压它,造成疼痛或不适以及植入物的明显变形。这些植入物也可能在植入后翻转,需要通过手术调整或移除。在 1980 年代后期,一些公司开始制造表面更粗糙的植入物,希望能降低包膜挛缩率并使它们更好地“粘”在组织上并保持原位。为此,他们通过创建一个峰值延伸到表面上方数百微米的表面来做到这一点。然而,在2019年,FDA要求乳房植入物制造商回忆由于乳房植入物相关的间变性大细胞淋巴瘤(免疫系统的癌症)的风险而在美国销售的所有高度纹理化的乳房植入物(约80微米)。植入物的表面形貌会极大地影响免疫反应对它的感知,这对植入物的设计有重要影响。鉴于此,麻省理工学院Robert Langer院士、Joshua C. Doloff和Omid Veiseh等人系统地分析了这些植入物中发现的不同表面结构如何影响不良反应的发展,这在极少数情况下可能会发展成一种不寻常的淋巴瘤。成果发表在Nature Biomedical Engineering上。在2015 年,时任Langer 实验室博士后的 Veiseh 和 Doloff 开始测试五种具有不同表面设计的市售植入物,以了解它们如何与周围组织和免疫系统相互作用。其中包括先前召回的高度纹理的一种,一种完全光滑的,另三种介于两者之间。图|人体尺寸植入物与微型植入物模拟物的粗糙度和化学成分在对兔子的一项研究中,研究人员发现,暴露于最粗糙的植入物表面的组织显示出巨噬细胞活动增加的迹象。所有植入物都以不同的方式刺激了称为 T 细胞的免疫细胞。该研究发现,表面较粗糙的植入物会刺激更多的促炎性 T 细胞反应。在非光滑植入物中,粗糙度最小(4 微米)的植入物刺激似乎抑制组织炎症的T细胞。研究结果表明,较粗糙的植入物会摩擦周围组织并引起更多刺激。这可以解释为什么较粗糙的植入物会导致淋巴瘤:假设是一些质地脱落并被困在附近的组织中,在那里引发慢性炎症,最终可能导致癌症。研究人员还在老鼠身上测试了这些植入物的微型版本。他们使用与制造人类尺寸版本相同的技术制造这些植入物,并表明质地更丰富的植入物会引起更多的巨噬细胞活性、更多的疤痕组织形成和更高水平的炎性T细胞。研究人员还对来自这些组织的免疫细胞进行了单细胞 RNA 测序,以确认这些细胞表达了促炎基因。另一方面,与粗糙度较高或表面完全光滑的植入物相比,具有独特表面结构的植入物,包括平均约4微米的表面粗糙度的优化程度或“最佳点”以及其他特定特征,似乎可以显著减少疤痕和炎症的数量。
在进行了动物实验后,研究人员分析了大量癌症组织样本库的样本,以研究人类患者对不同类型的硅胶乳房植入物的反应。在这些样本中,研究人员发现了他们在动物研究中看到的相同类型免疫反应的证据。在他们的发现中,他们观察到多年来作为高质地植入物宿主的组织样本显示出慢性、长期免疫反应的迹象。他们还发现,植入物质地更丰富的患者的疤痕组织更厚。综上,通过在老鼠、兔子和人类(组织样本)身上做全面的比较,确实提供了一个更为有力和实质性的证据,证明这些样本是如何相互比较的。希望该数据集能帮助其他研究人员优化硅胶乳房植入物和其他类型的医用硅胶植入物的设计,以获得更好的安全性。首次证明一个最佳的表面结构允许尽可能少的炎症和异物反应,这项工作是对整个医疗器械行业的重大贡献。Doloff,J.C., Veiseh, O., de Mezerville, R. et al. The surface topography of siliconebreast implants mediates the foreign body response in mice, rabbits and humans.Nat Biomed Eng (2021).https://doi.org/10.1038/s41551-021-00739-4
版权声明:
本平台根据相关科技期刊文献、教材以及网站编译整理的内容,仅用于对相关科学作品的介绍、评论以及课堂教学或科学研究,不得作为商业用途。