液体栓塞材料2-聚甲基丙烯酸羟乙酯的实验研究

摘要

目前脑动静脉畸形(artedovenousmalformation，AVM)的治疗是以手术切除、血管内栓塞及放射治疗为主要治疗手段的综合治疗，血管内栓塞治疗在脑AVM的治疗中占有重要的地位。除脑AVM本身血管构筑特性外，栓塞材料的选用对治疗效果有着直接影响。目前临床上应用的栓塞材料包括：颗粒材料聚乙烯醇(polyvinylalcohol，PVA)、粘性液体材料α-氰丙烯酸正丁酯(n-butylcyanoacrylate，NBCA)，以及近年来开始使用的非粘附性液体材料乙烯.乙烯醇共聚物(ethylenevinylalcohol，EVAL)。颗粒在畸形血管团中弥散差，治疗效果不满意。临床上使用时间最长且应用最广的是NBCA，虽具有栓塞牢固，持久等优点，但它不易操作，且有“粘管”缺点。NBCA栓塞后病灶较硬，不易切除。而Onyx(EVAL的商品名)虽有非粘性特性，操控较简单，但它以二甲基亚砜(dimethylsulfoxide，DMSO)为溶剂，DMSO具有较明显的血管毒性，可能损伤血管周围的脑组织，因此Onyx的安全性受到质疑。因此，寻找既具备较好的栓塞性能，又有良好的生物相容性栓塞材料具有重要意义。我们与武汉工程大学联合开发出一种新型液体栓塞材料2-聚甲基丙烯酸羟乙酯(2-poly-hydroxyethyl-methacrylate，2-P-HEMA)，此材料利用乙醇为溶剂，避免了DMSO的毒性。本课题拟通过研究2-P-HEMA的物理性质、生物相容性以及血管内栓塞实验，来评价其栓塞性能，为进一步的临床应用研究提供实验依据。 本课题分四个部分进行研究。 第一部分：液体栓塞材料2-P-HEMA物理性质的实验研究 目的： 研究栓塞材料2-P-HEMA的在乙醇及DMSO溶液中的溶解性能、在水中的固化特性以及固化速度，了解是否达到液体栓塞材料的基本条件，为进一步动物实验提供基础。 方法： 1、分别测定2-P-HEMA在不同溶度的乙醇溶液、乙醇/碘比醇溶液、DMSO溶液及DMSO/碘比醇溶液中的溶解性； 2、分别配制2％、3.5％、5％、6.5％、8％、9.5％等浓度2-P-HEMA的乙醇溶液、乙醇/碘比醇溶液、乙醇/三氧化二铋溶液、及DMSO/碘比醇溶液，并分别标记组别：1A至6A、1B至6B、1C至6C、1D至6D； 3、分别测定以上各组材料在静止盐水中的凝固时间；4、分别测定各组材料在流动盐水的凝固时间。 结果： 1、2-P-HEMA在纯乙醇中溶解度很低，在80％以下乙醇浓度中溶解度明显增大，但在20％以下浓度的乙醇中的溶解度较低。2-P-HEMA在纯DMSO溶液中溶解度较高，随着DMSO浓度的降低，2-P-HEMA的溶解度降低。加入显影剂(碘比醇、Bi2O3等)不影响2-P-HEMA在乙醇及DMSO溶液中的溶解度。 2、2-P-HEMA的乙醇或DMSO溶液注入水中呈絮状固化。以乙醇为溶剂的各组中，低浓度(2％)与高浓度(9.5％)材料在静止水中的凝固时间较中间浓度(3.5％～8.0％)长，以DMSO为溶剂的材料在静止水中的凝固时间随浓度增高而延长。加入显影剂(碘比醇、Bi2O3等)不影响凝固时间。 3、2-P-HEMA的乙醇或DMSO溶液注入流动水中，较快发生固化，凝固时间明显短于在静止水中时。 结论： 1、2-P-HEMA能溶于20％～80％浓度乙醇或30％浓度以上的DMSO溶液中。加入碘比醇或Bi2O3等显影剂不影响溶解度。 2、2-P-HEMA的乙醇或DMSO溶液注入水中能固化，在静止水中的固化速度明显慢于在流动水中，显影剂不影响固化速度。 第二部分：液体栓塞材料2-P-HEMA的生物相容性研究 目的： 对2-P-HEMA进行生物相容性研究，为临床应用的安全性提供依据。 方法： 分别对2-P-HEMA进行以下各项实验：Ames致突变实验、体外细胞毒性实验、全身急性、亚急性及慢性毒性实验、溶血实验、出血和凝血时间测定、凝血功能实验等。 结果： 1、Ames实验：2-P-HEMA材料各浓度浸提液的突变比值(MR)均小于2，阳性对照组MR值均大于2，提示此材料无致突变作用。 2、体外细胞毒性实验：材料浸提液各实验组L929细胞生长无明显抑制现象，对细胞毒性为Ⅰ级，表明此材料无细胞毒性。 3、全身急性、亚急性及慢性毒性实验：三种实验中实验组动物一般情况好，无腹泻、运动减少、体重下降等异常情况，各标本组织学检查无细胞变性坏死及炎性细胞浸润，结果提示此材料无全身的毒性作用。 4、溶血实验：各浓度材料浸提液无未导致溶血，表明材料无溶血毒性。 5、出血、凝血时间测定：材料的各浓度浸提液组小鼠出血、凝血功能均在正常范围，表明其对出血及凝血时间无明显影响。 6、凝血功能测定：各实验组对血液的凝血功能各项指标均在正常范围，此材料不影响大鼠的凝血功能。 结论：2-P-HEMA具有良好的生物相容性，无细胞毒性，无致突变，不引起动物全身毒性反应，且血液相容性好，达到了体内置入材料的安全要求。 第三部分：液体栓塞剂2-P-HEMA血管内栓塞效应的实验研究 目的： 通过应用2-P-HEMA栓塞兔肾动脉、颈外动脉及股动脉，评价2-P-HEMA的短期栓塞及长期栓塞效应。 方法： 1、短期栓塞：分别对兔肾动脉、颈外动脉及股动脉进行短期栓塞实验。按栓塞材料的浓度，将肾动脉栓塞实验的动物分为三大组(2％、5％及8％浓度组)。动物麻醉后，手术显露并切开股动脉，插管一侧肾动脉，每大组分别栓塞第一部分中配制好的栓塞剂(B、C、D组材料)。栓塞完成后处死动物，取肾脏组织及肾动脉，进行大体和光镜检查。兔颈外动脉栓塞采用解剖颈总动脉，插管至一侧上颌动脉，注射3B材料，兔股动脉栓塞采用顺行穿刺股动脉置管，注射3B材料，分别在透视下观察栓塞程度； 2、长期栓塞：按股动脉插管法，注射3B材料栓塞兔一侧肾动脉，分别于术后一周、一个月及三个月行肾动脉彩超检查及造影复查，处死动物，取肾脏及肾动脉进行大体及光镜检查。 结果： 1、中低浓度各亚组材料能顺利通过微导管，注射阻力小，无粘管现象。高浓度各亚组注射阻力大，不易通过微导管。各组材料在透视下显影良好。 2、中低浓度各亚组均能完全栓塞肾动脉及其分支，部分动脉肾动脉栓塞时出现材料“再塑形”现象。 3、长期栓塞动物多普勒彩超检查未能检测到肾脏血流，肾脏体积逐渐缩小，复查造影未见肾动脉再通。 4、肾脏标本可见肾脏动脉腔内填充有栓塞材料，自肾动脉至肾小球动脉内均可见到栓塞材料。早期肾间质内轻度炎性反应，血管壁无破坏，后期肾脏体积缩小，肾组织凝固性坏死，周边炎性细胞浸润，血管内膜轻度增厚。 结论： 1、合适浓度2-P-HEMA既能有效栓塞兔肾动脉及其它动脉，又能顺利通过微导管，且无“粘管”现象。2、远期栓塞可靠，无血管再通。术后病理反应轻微，无明显毒性反应。 第四部分：液体栓塞剂2-P-HEMA栓塞脑AVM动物模型的实验研究 目的： 1、建立三种不同流量的脑AVM动物模型。 2、使用2-P-HEMA栓塞三种不同流量的脑AVM动物模型，探讨其栓塞不同流量脑AVM的技术可行性、栓塞有效性及安全性。 方法： 1、动物模型的建立：6只动物随机分成低流量组、中流量组及高流量组。低流量模型利用猪天然颅底异网(retemirabile，RMB)，2只中流量组动物采用结扎右侧颈总动脉，造成右侧颈外动脉由对侧咽升动脉经双侧RMB供血，增大了双侧RMB的血流。2只高流量组动物行右侧颈总动脉.颈外静脉吻合术，形成以左侧咽升动脉为供血动脉，双侧RMB为畸形团，右颈总动脉-右颈外静脉为引流静脉的脑AVM模型。 2、脑AVM栓塞：各组动物采用股动脉插管法，将微导管置于左侧咽升动脉内，注射栓塞材料栓塞RMB。各组分别于术后第一个月及三个月复查造影。动物处死后取双侧RMB行组织学检查。 结果： 1、中高流量组动物手术操作顺利，成功建立了中、高流量脑AVM模型。高流量组一只动物出现吻合口狭窄。 2、全部6只动物均顺利完成栓塞，复查造影未见RMB显影。栓塞均在未更换导管情况下完成栓塞，未发性堵管及粘管现象。中高流量组动物栓塞后短期内处死，低流量组动物1个月及3个月后复查造影，见栓塞完全，无血管再通。栓塞材料在RMB内弥散铸型好，无严重炎性反应。 结论： 1、通过利用猪天然RMB、结扎猪一侧颈总动脉，以及颈部动静脉吻合，能够建立不同流量的脑AVM模型。 2、2-P-HEMA能够有效栓塞不同流量的AVM模型，操作方便、安全性高，有望成为一种新型的脑AVM的非粘附性液体栓塞材料。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

第一部分液体栓塞材料2-P-HEMA物理性质的实验研究

1.实验材料、主要仪器与药品试剂

2.实验方法

2.1在乙醇/DMSO溶液中溶解度的测定

2.2配制不同浓度的溶液

2.3在静止水中凝固时间的测定

2.4在流动盐水中凝固时间的测定

3.实验数据处理

4.结果

4.1在乙醇/DMSO溶液中的溶解度

4.2在静止水中凝固时间的测定

4.3在流动盐水中凝固时间的测定

讨论

结论

参考文献

附图

第二部分液体栓塞材料2-P-HEMA生物相容性的研究

1.实验材料、主要仪器与药品试剂

2.实验方法

3.实验数据处理

4.结果

讨论

结论

参考文献

第三部分液体栓塞剂2-P-HEMA血管内栓塞效应的实验研究

1.实验器械与材料

1.1主要仪器与器材

1.2栓塞材料

1.3主要药物

2.实验方法

2.1实验动物及分组

2.2实验前准备、体位及麻醉

2.3兔肾动脉栓塞

2.4兔颈外动脉栓塞：

2.5兔股动脉栓塞

3.结果

3.1兔肾动脉栓塞实验

3.2兔颈外动脉栓塞：

3.3兔股动脉栓塞

讨论

结论

参考文献

附图

第四部分液体栓塞剂2-P-HEMA栓塞脑AVM动物模型的实验研究

1.实验器械与材料

1.1主要仪器与器材

1.2栓塞材料

1.3主要药物

2.实验方法

2.l实验动物及分组

2.2动物模型建立

2.3脑AVM模型栓塞

4.结果

4.1麻醉

4.2手术操作

4.3术后颈部动脉多普勒超声检查

4.4颈总动脉造影及RMB栓塞

4.5随访及复查DSA

4.6病理学检查

讨论

结论

参考文献

附图

综述一血管内颗粒栓塞材料的研究进展

综述二血管内液体栓塞材料研究进展(一)

综述三血管内液体栓塞材料研究进展(二)

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

论文统计学审稿证明