小说Bioceramic尿道膨胀剂引起改善宿主组织反应大鼠模型

文摘

目标。测试物理特性和宿主反应bioceramic粒子,silica-calcium磷酸(SCPC10)和方石英,在大鼠动物模型和比较他们的生物相容性和当前临床应用尿道膨胀材料。材料和方法。这部小说膨胀材料,SCPC10和方石英,悬浮在透明质酸钠盐和注射到老鼠的中期尿道。额外的动物被注射填充材料目前在临床使用。生理反应是评估使用排泄试验,和宿主组织反应是评估使用硬组织的组织学和免疫组织化学分析。遥远的器官进行评估粒子的存在或其组件。结果。尿道组织的组织学分析五个月后注射表明SCPC10和方石英诱导一种更健壮的成纤维细胞的组织细胞的反应,促进集成和封装的粒子聚集,导致一个更大的膨化效果。浓度的钙、钠、硅和磷离子实验动物组织与控制。结论。尿道的并排检查膨胀剂使用鼠动物模型和硬组织组织学技术相比,两个新开发的生物活性陶瓷颗粒的三个目前使用膨胀剂。本地主机组织bioceramic粒子的反应和膨化效果优越的同时拥有一个类似的安全性。

1。介绍

每年大约130000执行外科手术治疗压力性尿失禁(隋)在美国1]。尿道膨胀疗法(UBT)于1990年代,但经常失去声望由于三个主要原因:首先,令人失望的长期功效;第二,并发症相关的本地主机组织反应和遥远的组织迁移;第三,一个戏剧性的增加聚丙烯网的使用。隋治疗使用网格,在某些情况下,导致了严重的,有时甚至不可逆的并发症导致FDA警告在2008年首次发布,然后在2011年再次(2,3]。后续的警告,有死灰复燃的兴趣其他形式的治疗隋(4]。提供了解决其局限性,UBT代表一个理想的治疗手术候选人差,并发症的患者,将它们放置在一个高风险类别麻醉,以及选择对一个更复杂的外科手术的患者(5]。

相关并发症的治疗中使用合成材料隋突出临床前研究的必要性。实验动物模型可以用来帮助评估和解决的基本问题与UBT有关,没有一个理想的填充材料。尿道填充剂应该是稳定的,容易注入,nonimmunogenic,永久,nonmigratory, nonerosive,轻松存储和处理,应具备较高的安全性6]。所有这些属性可以测试在实验室动物;然而只有少数这样的临床前研究已在执行日期(7,8]。我们最近的老鼠模型描述尿道膨胀剂的临床前测试,包括硬微粒填充治疗(9]。在这项研究中,我们提出一个临床前实验比较两个新的生物活性陶瓷膨胀材料三个膨胀剂最常用的治疗隋。

我们测试了这两个新膨胀材料silica-calcium磷酸(SCPC10)和方石英。这两种生物活性陶瓷颗粒在骨再生(广泛的研究10]。先前的研究证明,生物陶瓷刺激组织附件通过血清蛋白吸附的多孔表面,形成组织,细胞附件(11]。生物陶瓷的化学稳定性取决于化学成分和结晶阶段,可以通过热处理和紧凑的压力控制在生产过程中(12]。此外,我们使用透明质酸钠盐的新配方,玻璃酸钠、透明质酸(HA)、优化的粘度,能被人体吸收,只留下粒子注射部位,在那里他们可以直接与组织互动。我们暂停了两个不同的实验,bioceramic粒子在HA和注射到老鼠的近端尿道。作为对照,我们使用膨胀材料,目前在临床用途:硅粒子(Macroplastique Uroplasty Inc .,明尼阿波利斯,美国),calcium-hydroxyapatite粒子(Natic Copatite,波士顿科学,妈,美国),和聚丙烯酰胺水凝胶(Bulkamid Contura国际、Soeborg、丹麦)。我们使用硬组织组织学技术评估粒子完整性,公司,和宿主组织反应。此外,我们收获的远端器官和测试它们存在的粒子和/或微量的组件。

2。材料和方法

个体膨胀剂被注入到近端尿道21岁女Wistar鼠。6每个实验组动物被注射了SCPC10或方石英,三个每组动物注射Coaptite, Bulkamid或Macroplastique。从三个健康的动物器官收获作为正常对照组。

2.1。制备Bioceramic粒子,哈哈

哈,在重蒸馏的水(ddH准备₂O),用作两个实验暂停媒体膨胀剂。根据我们先前的研究中,我们使用HA(分子量900 kDa)与bioceramic粒子浓度2.5% HA的比例1:4 (9]。暂停混合物在高压蒸汽灭菌20分钟在121°C。粘度的2.5% HA解决方案之前大约80000 cP杀菌和下降到大约30000 cP杀菌由于分子量低一些,这是由于燥热引起解聚的分子。pH值的材料是7.2之后,仍然在生理范围内溶解在水里。消毒后,解决方案是混合在一个混合板12小时,或直到bioceramic粒子均匀地分布在整个悬架媒体。

2.2。注射

女性Wistar鼠,6 - 7个月大(查尔斯河实验室、Saint-Constant,魁北克,加拿大),保持在标准实验室条件下有免费的食物和水。佛蒙特大学的制度动物保健和使用委员会批准了所有动物过程,和适当的措施,以减少疼痛和不适的动物。吸入麻醉下,通过降低腹部中线切口,中期尿道是直言不讳地解剖暴露注射部位。使用直接可视化操作显微镜,尿道填充剂被注入中期尿道的墙壁。这种注射技术以前描述的深度(9]。故事被送往总值记录任何异常。

2.3。组织收集

五个月后注射,在一般的吸入麻醉,中线腹部切口和尿道被曝光。切除尿道后,肺部,肾脏,肝脏,脾脏被收获试验水平的粒子离子。立即组织都是固定在一个酒精固定剂,为手部HistoChoice (Amresco,梭伦,哦),在室温下为7天。

2.4。组织学分析

尿道标本处理使用新技术,促进免疫组织化学分析组织包含硬粒子(13- - - - - -15]。它包含嵌入的标本树脂和削减部分使用锯切片机(Leitz则1600年,位于德国)。这个方法以前详细描述(9]。使用主要鼠单克隆抗体免疫组织化学染色法进行特定的肿瘤坏死因子-α(TNF -αAbcam有限公司,英国剑桥)。额外的部分是用染色染色表面染色(16]。病理学家评估尿道截面来确定珠形态和宿主组织反应。

2.5。扫描电子显微镜(SEM)

Bioceramic粒子与SEM分析了前悬挂和注入。大小、形状和填充材料的完整性进行评估。

2.6。评价遥远的器官为粒子的存在及其组件

组织消化后,过滤,离心,肝脏,肾脏,脾脏,肺显微镜下检查整个粒子的存在。随后,HNO器官消化在70%₃和硅的浓度,P, Ca, Na用电感耦合等离子体发射光谱测量。一个控制实验是并行运行利用正常的器官,noninjected动物。

2.7。统计分析

量化值作为意味着±标准错误的意思。所有统计计算进行使用GraphPad棱镜(美国圣地亚哥,CA)。使用双尾学生的配对数据进行评估t以及。单向方差分析是用于多个组的比较。P值≤0.05被认为是具有统计学意义。

3所示。结果

3.1。SEM Bioceramic粒子的评价

方石英粒子是立方形的形状、截面尺寸为75 - 200微米。显著变化之间的形状和大小是指出SCPC10粒子,它显示一个与多个孔的形状(图1)。

3.2。术中检查

体内检查操作显微镜下的方石英SCPC10粒子注入5月后并没有透露任何异常。没有脓肿形成的迹象,急性炎症改变,或绚丽的疤痕的宿主组织指出。这些观察与那些获得后立即注入。

3.3。组织学检查

3.3.1。SCPC10

横截面上的注射部位显示接合的尿道粘膜,粒子位于黏膜下层和尿道平滑肌。表面不规则的单个粒子被发现在大功率光学显微镜。胶原纤维周围密集粒子质量。疣状并没有透露活跃的巨噬细胞,一个健壮的异物反应,或疤痕的迹象。成纤维细胞的增殖在单个粒子导致1.5 - 2倍体积比注入粒子质量(图2)。

3.3.2。方石英

粒子聚集被认为分散在整个尿道横断面图。总量是多面形状和融入周围的组织由于轻微的宿主反应。周围成纤维细胞的增殖之间的粒子质量和单个粒子。这种扩散导致体积仅2 - 3倍注入粒子质量,指出在尿道腔。一些周围散布在成纤维细胞,表明一种温和的组织细胞的反应。动脉外膜中的粒子被视为质量以及尿道(图的黏膜下层3)。SCPC10和方石英,总的来说,一个小主机没有绚丽的瘢痕组织反应是可视化使用光学显微镜。巨噬细胞和宿主组织炎症反应是排除-肿瘤坏死因子α染色。

3.3.3。Coaptite

bioceramic粒子相比,少成纤维细胞的变化与质量效应。增加的体积大约是双重的。成纤维细胞的增殖是更多的本地化和结节,周围环绕着巨大细胞。注入的材料主要是在总量中所看到的,与每个总包含一个变量的材料数量。也有骨料与巨细胞散布周围。每个单独的羟磷灰石钙粒子的轮廓相对统一。Coaptite显示calcium-hydroxyapatite均匀大小的微粒(70 - 125微米)周围成纤维细胞和胶原蛋白(图4)。

3.3.4。Bulkamid

有两种截然不同的类型的宿主组织反应:分散成纤维细胞的变化和结节性聚合物与温和的成纤维细胞的增殖。弥漫性改变周围成纤维细胞,导致体积增加大约三倍。结节性类型的反应导致体积增加约2倍。结节的体积效应和成纤维细胞的反应组织变化与Coaptite相似。有一个大变化的大小结节性聚合传播在整个组织。分布的填充剂的动脉外膜和黏膜下层。唯一的组织变革指出Bulkamid是温和的成纤维细胞的增殖(图5)。

3.3.5。Macroplastique

这种填充剂也表现出两种截然不同的反应类型注射材料:结节性聚合物和一种更加分散成纤维细胞的反应。结节性聚合的物质似乎有些band-like,部分折叠到本身,主要由组织细胞包围。这导致增加体积约为1.5倍。更分散的反应主要是成纤维细胞的反应轻微,薄扩散注入珠周围的群众。注射材料聚集在大小和形状之间存在着显著的差异。个人硅胶珠子大小不同的8倍。粒子在collagen-encapsulated集群组织轻度纤维母细胞生长(图的证据6)。

3.4。遥远的器官的评价

没有粒子探测到在遥远的器官。动物注射方石英,Macroplastique似乎更高的硅浓度在肺部;然而,离子浓度在所有的器官在生理范围内。跟踪组件(硅、磷、钙、钠元素)从SCPC10和方石英显示可比其他注射膨胀剂浓度和健康、完整的控制(图7)。

4所示。讨论

尿道膨化疗法的使用大幅下降,在过去的二十年里,在某种程度上,由于增加anti-incontinence程序使用聚丙烯网的使用。众所周知,这种疗法并不适合每一位病人,可以伴随严重并发症(17,18]。UBT并发症都与合成材料的降解,导致局部炎症改变,或遥远的迁移的材料或其组件19,20.]。UBT-induced并发症最为明显使用聚四氟乙烯(聚四氟乙烯),推广在1970年代(21]。铁氟龙不是一个生物惰性物质,导致明显的疤痕以及异物肉芽肿反应本地和冷淡地从粒子的迁移22,23]。

我们比较两种类型的生物活性陶瓷颗粒,悬浮在透明质酸钠,膨胀材料目前临床使用,和评估这些材料引起并发症的倾向由于本地主机组织反应和遥远的迁移。玻璃酸钠是透明质酸的钠盐。这是一个自然的,线性的,无支链的多糖属于一类nonsulphated葡糖氨基葡聚糖。天然存在于人体中,尤其是在玻璃体和滑液,和皮肤的细胞外基质的重要组成部分。它被证明是最优暂停媒体。高粘度防止堵塞的针和促进统一的粒子悬浮。倾向于吸收允许bioceramic粒子的表面,以更好地与宿主组织,防止迁移和提供一个最佳膨化质量。透明质酸能被人体吸收的速率是特定于组织的,取决于特定组织的体液流以及粘度。一个额外的好处是,它不显著改变其属性在杀菌过程中(24]。

注射SCPC10粒子显示成纤维细胞的增殖,这是需要粒子的质量。重大粒径的变化提出了担忧,他们可能会迁移到遥远的器官,这是以前记录的颗粒小于80微米(25]。然而,没有证据表明移民的粒子或其组件在本研究中被记录下来。与常用的膨胀剂相比,SCPC10和方石英产生了一种更健壮的成纤维细胞的组织细胞的反应,进而帮助集成和封装粒子聚集。体内,这个属性有效锚粒子在目标组织并生成更大的膨胀效果。方石英,相同的固有属性SCPC10但在形状和大小显示更多的规律性,诱导较强的成纤维细胞的增殖,进而导致更大的膨化效果。显微镜检查的组织注射方石英最相似的响应与Macroplastique但显示一些重要的差异。Macroplastique粒子聚集被一层薄薄的封装成纤维细胞的组织细胞的反应引起的质量效果。当比较所有粒子类型,圆颗粒引起的成纤维细胞的组织反应。

相当水平的钙、钠、和P离子被发现在遥远的所有实验动物的器官。动物注射SCPC10健康水平可比Si, noninjected控制和动物注射方石英,Macroplastique似乎更高浓度的硅比控制。然而,浓度在所有器官在生理范围内(26]。粒子迁移与之前介绍了膨胀剂代表了主要的并发症,已严重的甚至是致命的后果(27]。对某些物质(聚四氟乙烯、Durasphere和自体脂肪),迁移后才被发现广泛的临床使用。测试粒子离子的存在是一个新颖的方法,提供了额外的证据,这些新材料的安全。没有粒子及其组件在遥远的器官,显示在我们的研究中,提供了最初的安全数据。然而,实验使用啮齿动物模型不提供最后的临床安全的保证。我们计划用大型动物重复这些临床前试验。

在这项研究中,我们进行了一个全面的,尿道膨胀剂的对比利用先前建立大鼠动物模型结合硬组织的组织学和免疫组织化学分析。在此基础上,两个新开发的生物活性陶瓷颗粒,悬浮在透明质酸钠,比较目前三尿道膨胀剂使用。本地主机组织反应和膨胀的影响SCPC10和方石英都优越的同时也拥有类似的安全性。虽然进一步的研究是必要的,这个研究表明,方石英,悬浮在透明质酸钠,提供优质的膨化效果和可以提供改进的,持久的成功治疗尿道膨胀所需的长期反应。

相互竞争的利益

Ole m·达尔德生物制药的员工,这是营销透明质酸。德生物制药提供免费的透明质酸和专业知识。没有剩余的特约作者有任何利益冲突,包括特定的经济利益或关系和从属关系相关讨论的主题或材料。

确认

这项研究是由外科学系,佛蒙特州大学和格兰特LH 13068教育部的,捷克共和国。

引用

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