引用本文: 陳卓杰, 程茜, 俞曉芳, 何玉倉, 李力群. 生長因子緩釋微球復合體在脂肪移植領域的研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2017, 31(11): 1402-1406. doi: 10.7507/1002-1892.201703125 復制
先天性畸形、創傷及腫瘤切除等原因造成的軟組織缺損和凹陷畸形的整復,以及近年來輪廓重塑、面部年輕化等美容治療,均需使用軟組織填充物[1]。以往使用的同種異體填充物可能引發不良反應,而自體脂肪相較于前者具有無免疫排斥反應、充盈外形好、成本低等優點,已廣泛用于軟組織填充[2]。但脂肪移植術后存在高吸收率和各種并發癥如液化、鈣化和壞死等問題,限制了其臨床的廣泛應用。自體脂肪移植后,及時再血管化是影響其成活的關鍵[3-5]。在脂肪移植物中添加促進血管生成的生長因子,可以促進其血管化,減少脂肪細胞的吸收,提高成活率。學者們通過在脂肪移植物中直接加入生長因子[6-7]或采用生長因子基因導入方式[8],來促進移植物早期的血管化,但直接加入生長因子不能持續有效地促進血管化,基因導入也可能會引起突變而致癌。
緩釋技術可解決生長因子直接加入的持續性問題和基因導入的安全性問題。將生長因子包埋于不同材料的高分子聚合物中,即為緩釋微球。藥物緩釋載體材料包括天然高分子材料和合成高分子材料。常用天然高分子材料有藻酸鹽、膠原/明膠、殼聚糖、葡聚糖、透明質酸(hyaluronic acid,HA)、絲素蛋白(silk fibroin,SF)、魚精蛋白;常用的合成高分子材料主要有聚乳酸(polylactic acid,PLA)、PLA-羥基乙酸共聚物[poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA]、聚乙丙交酯-聚乙二醇共聚物[poly(lactic-co-glycolic acid)-polyethylene glycol,PLGA-PEG]等。現根據緩釋微球材料分類對生長因子緩釋微球復合體在脂肪移植領域的研究進展作一綜述。
1 天然高分子材料
1.1 藻酸鹽
常用的藻酸鹽主要有藻酸鈉(sodium alginate,SA)和藻酸鈣(calcium alginate,CA)。CA 是 SA 的置換物,藻酸鹽微球以其良好的生物相容性在藥物緩釋系統方面發揮著重要作用[9]。Ding 等[10]將 CA 與 VEGF 相復合構成緩釋系統,并將其與脂肪顆粒混合后一同注入裸鼠背部皮下,結果顯示移植物質量和血管密度均高于單純脂肪移植組,提示了以 CA 為載體構建的復合物能促進移植后脂肪組織血管的生成,從而提高脂肪移植的成活率。Moya 等[11]在脂肪組織工程的血管蒂模型中加入包埋有 FGF-1 的 CA 緩釋微球(實驗組),觀察模型中的新生血管與脂肪細胞,并與直接注入 FGF-1 的對照組比較后發現,實驗組新生血管密度明顯高于對照組,更進一步證明了以 CA 為載體構建的生長因子緩釋微球能促進血管化的過程。Lee 等[12]比較了 VEGF-CA 和 bFGF-CA 促進 SCID 小鼠脂肪組織血管新生的能力,發現 VEGF-CA 誘導的新生血管密度大于 bFGF-CA,提示 VEGF-CA 促進血管生成的效應優于 bFGF-CA。
1.2 膠原/明膠
膠原屬于細胞外基質的結構蛋白質,其具有優良的生物相容性、適宜的可降解性及弱抗原性等特征,在組織工程中常被用作支架材料。膠原支架為種子細胞提供了獲取營養、生長和代謝的良好微環境。在緩釋系統領域,膠原被用作緩釋載體,其形式有多種,如膜、海綿、片等。明膠是膠原在酸、堿、酶等的作用下發生化學變化或在光、紫外線、熱等物理條件作用下的變性產物,明膠在緩釋系統領域常被制成緩釋微球[13-15]。Kimura 等[16]將膠原海綿支架與含有 bFGF 的明膠微球混合后一同植入兔腹部皮下,通過組織學評估發現,其脂肪組織再生量顯著多于單獨的膠原支架或 bFGF 微球,表明膠原支架和 bFGF 明膠微球的組合在誘導原位脂肪組織脂肪再生中是有效的。Hiraoka 等[17]發現在脂肪墊缺損的大鼠模型中共同植入 bFGF 明膠緩釋微球與膠原海綿支架,有利于脂肪組織早期血管化并促進脂肪再生,明膠緩釋微球的含水量在 98% 時,新生脂肪組織量最多。Kimura 等[18]將 bFGF 與明膠混合制成 bFGF 明膠緩釋微球,與基底膜提取物(Matrigel)一同植入小鼠背部皮下,4 周后在植入部位形成新的脂肪組織,表明 bFGF 明膠緩釋微球能夠有效地誘導脂肪再生并保持其體積。在其后的實驗中[19],進一步證明了 bFGF 明膠緩釋微球能夠誘導前脂肪細胞向成熟脂肪細胞分化。
1.3 殼聚糖
殼聚糖又稱幾丁聚糖,是 N-乙酰胺基葡萄糖和脫乙酰胺基葡萄糖兩種單體的共聚物[20]。Zhang 等[21]將裝載有 VEGF 的殼聚糖緩釋微球與人脂肪顆粒混合后注入免疫缺陷裸鼠的背部(實驗組),植入后第 3、6、12 周觀測移植物質量、組織學形態與血管密度,并與對照組(單純脂肪組、脂肪+空白微球組、脂肪+空白 VEGF 組)比較。實驗組移植物質量第 12 周時明顯大于各對照組;移植物組織學形態觀察見第 12 周時實驗組有大量正常形態的脂肪組織,而各對照組出現了纖維化;移植物血管密度觀察示,實驗組第 6 周開始血管密度大于各對照組;實驗組移植物質量和血管形成顯著優于各對照組,并呈時間依賴性趨勢改變。提示裝載有 VEGF 的殼聚糖緩釋微球能夠顯著促進脂肪顆粒移植物血管形成和提高脂肪細胞成活率。
1.4 葡聚糖
葡聚糖是以葡萄糖為基本組成單位的多糖。葡聚糖無毒性且具有良好的黏附性、相容性和降解性,因此是良好的微球制備原料[22]。伍俊妍等[23]將 bFGF 葡聚糖緩釋微球與 SD 大鼠自體脂肪顆粒混合后注入 SD 大鼠背部皮下(實驗組),24 周后檢測移植物體積和組織學變化,并與單純脂肪移植組比較;結果顯示,實驗組保存了最大的終體積,以脂肪細胞再生、血管豐富和均一膠原沉積為主要特征,提示 bFGF 在葡聚糖顆粒緩釋體系中能顯著提高脂肪移植物終體積。靳元嶸等[24]為研究 bFGF 葡聚糖緩釋體對脂肪移植物早期血運重建的影響,將 bFGF 葡聚糖緩釋體混合 SD 大鼠自體脂肪顆粒注入右側背部皮下,在左側背部皮下注入 bFGF 和自體脂肪顆粒的混合物作為對照組。通過墨汁灌注微血管顯像法觀測移植物內部早期血管生成密度,發現 bFGF 葡聚糖緩釋體可以更好地促進脂肪移植體早期血運的重建。在其另一個實驗中,用類似實驗方法比較了 VEGF 葡聚糖緩釋微球與 bFGF 葡聚糖緩釋微球對脂肪移植物早期血運重建及前脂細胞再生的效應;結果顯示 VEGF 緩釋體和 bFGF 緩釋體促進早期血運重建作用無明顯差異,bFGF 緩釋體保存了最大殘留體積,其原因可能與 bFGF 對前脂細胞的激活效應有關[25]。
1.5 HA
HA 又名玻尿酸,天然 HA 分子結構幾乎沒有物種間以及組織特異性差異,所以純 HA 沒有免疫原性。HA 在醫學美容領域已被廣泛用于軟組織填充[26]。近年來,HA 緩釋體也得到了學者們的關注。趙威[27]將 HA 與 VEGF 構建成復合緩釋體注入大鼠自體脂肪顆粒移植模型(實驗組),植入后 7、14、28 d 測量脂肪成活率,5、9、14 d 計數毛細血管,并與對照組(單純脂肪組、脂肪+空白 VEGF 組)比較;結果顯示,實驗組脂肪成活率、毛細血管數量均顯著大于對照組,表明 HA-VEGF 可以更好地促進移植脂肪血管再生,并提高其成活率。該研究證明了 HA 對 VEGF 具有緩釋作用,提高了 VEGF 在組織局部的存留時間,放大了其生物學效應。
1.6 SF
SF 是一種源于蠶絲的天然高分子材料,主要由甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸等 18 種氨基酸組成,具有良好的生物相容性、可降解性和理化性能,易于加工成各種形態(如膜、微球、凝膠、支架),被廣泛應用于手術縫合線、組織工程材料、藥物緩釋載體等[28-29]。Zhou 等[30]制備了 SF 和 HA 的復合膜,將 VEGF 包埋入復合膜中,通過改變 HA 的含量和溫度可以控制降解速率,分析不同 HA 含量和溫度對 VEGF 的釋放速率影響,結果顯示 37℃ 條件下 5%HA-SF 膜釋放 VEGF 速度更快,HA-SF 復合物應用于移植脂肪物可以促使其早期快速血管化,降低脂肪吸收率。Hanken 等[31]將 FGF-2、VEGF 單獨或聯合裝載至 SF 支架后,檢測其對于前脂肪細胞生長與分化能力的影響,發現裝載有生長因子的 SF 支架能夠促進前脂肪細胞的生長與分化。劉雨[32]將裝載 bFGF 的 SF 材料和未裝載 bFGF 的 SF 材料植入 SD 大鼠真皮,比較兩種材料對大鼠背部缺損真皮修復的效果,發現裝載 bFGF 的 SF 材料能引導新生血管長入、誘導真皮組織再生,并能逐步被生物降解,新生組織形態接近正常真皮組織,能夠支持大鼠真皮組織細胞的再生和刃厚皮缺損的修復,表現出良好的促細胞生長作用。
1.7 魚精蛋白
魚精蛋白是從魚類新鮮成熟精子中提取的一種堿性蛋白質的硫酸鹽,近年來成為了新興的美容產品,也可制成魚精蛋白緩釋微球用于脂肪顆粒移植[33]。Nakamura 等[34]將法安明/魚精蛋白微球(fragmin/protamine microparticle,F/P MP)與 FGF-2 制成 F/P MP-F 緩釋微球,與鼠自體脂肪顆粒混合后注入其背部(實驗組),30、120 d 時觀察 F/P MP-F 緩釋微球對脂肪移植物成活、肉芽形成和毛細血管形成的影響,并與單獨含有 FGF-2、F/P MP 或 PBS 的對照移植物進行比較。結果發現,實驗組脂肪移植物很少吸收,肉芽組織形成較少,新生毛細血管顯著增多;而對照組在 30 d 時移植物明顯吸收,并且液化壞死區域明顯增大。提示 F/P MP-F 緩釋微球通過提高脂肪細胞成活率和加速血管生成來改善軟組織重建中的移植物體積保留。
2 合成高分子材料
2.1 PLA
PLA 在體內降解為乳酸,乳酸是生物機體內正常的糖代謝產物,它易從體內排出而不積蓄。PLA分子無毒、無刺激性和免疫原性,可安全用于體內。目前 PLA 已廣泛應用于醫用手術縫合線及注射用微囊、微球等[35]。Li 等[36]構建了 VEGF-PLA 緩釋微球,與 SVF 細胞及人脂肪顆粒混合后注入游離脂肪移植的裸鼠模型(實驗組),并設置對照組(單純脂肪組、脂肪+SVF 組),2 個月后將裸鼠處死并取下移植物稱重,觀察其組織學形態并計算血管密度。結果發現,實驗組移植物質量以及新生血管密度均顯著大于對照組,實驗組壞死和纖維化顯著少于對照組。提示通過添加 VEGF-PLA 緩釋微球以及 SVF 細胞,可以提高移植的脂肪組織成活和質量。表明將緩釋技術與細胞輔助脂肪移植相結合,可能更有利于提高移植脂肪成活率。察鵬飛[37]通過超聲乳化法成功制備 bFGF-PLA 緩釋微球,并測試了其對于脂肪來源干細胞(adipose-derived stem cells,ADSCs)體外增殖和成脂分化的影響,發現 bFGF-PLA 緩釋微球能夠增強 ADSCs 的成脂分化,其對 ADSCs 促增殖的合適濃度是 3 mg/mL,在此基礎上增加濃度促增殖作用不再相應增強。
2.2 PLGA
PLGA 可被人體正常代謝,最終降解產物是水和 CO2,其具有良好的生物相容性,不會引起明顯的炎性反應、免疫反應和細胞毒性反應,已被用于緩釋微球的制備[38]。Chung 等[39]將 VEGF-PLGA 復合體混合人脂肪顆粒后植入裸鼠背部(實驗組),并設置對照組(單純脂肪組、脂肪+空白微球組),第 3 周和第 6 周后將裸鼠處死,取下移植物稱重并測定體積,計算血管數量、直徑以及橫截面積。發現第 6 周實驗組移植物的質量與體積顯著大于對照組,第 3 周和第 6 周 CD31+ 成像顯示實驗組血管形成顯著大于對照組,證明了 VEGF-PLGA 緩釋微球對于移植脂肪可促進其血管新生,提高脂肪保留率。Marra 等[40]先將前脂肪細胞培養在小腸黏膜下層顆粒中,隨后加入包埋有 FGF-2 的 PLGA 緩釋微球(實驗組),14 d 后觀察到前脂肪細胞數量以及血管數量均顯著大于對照組(空白組、空白微球組、單純 FGF-2 組),提示 FGF-PLGA 緩釋體能夠持續加強移植物血管化,有助于前脂肪細胞成活。
2.3 PLGA-PEG
對 PLGA 進行表面修飾可改變其表面性質,如親水性等。通過將 PLGA 與 PEG 共聚合成 PLGA-PEG,將 PLGA 和 PEG 的優點結合起來,可有效延長在體內時間[41]。Yuksel 等[42]的研究制備了含有胰島素和/或 IGF-1 的 PLGA-PEG 微球,然后將 16 只大鼠平均分成 4 個研究組(胰島素微球組、IGF-1 微球組、胰島素+IGF-1 微球組、空白微球組),將對應微球分別植入大鼠腹壁的深層肌肉筋膜。4 周后除空白微球組外,其余組均觀察到腹壁上脂肪組織的多個異位島形成,組織切片圖像分析亦顯示腹壁上新生的脂肪組織顯著增加。表明含有胰島素和/或 IGF-1 的 PLGA-PEG 微球有持續促進脂肪新生的作用。Yuksel 等[43]的另一個實驗將含有不同生長因子的 PLGA-PEG 微球分為 5 個實驗組(胰島素微球組、IGF-1 微球組、bFGF 微球組、胰島素+IGF-1 微球組、胰島素+IGF-1+bFGF 微球組),并分別與 SD 大鼠的內臟脂肪混合,同時設置 2 個對照組(單純脂肪組、脂肪+空白微球組)。12 周后取移植物比較分析質量、脂肪細胞面積百分比、體積保留指數和細胞組成。發現與對照組相比,所有實驗組均有效維持了脂肪移植物的重量和體積;實驗組間比較顯示,單獨或聯合用胰島素和 IGF-1 治療可增加脂肪細胞面積百分比。表明局部長期遞送生長因子的 PLGA-PEG 微球具有增加移植脂肪成活率的潛力。此外,遞送的生長因子類型可以影響移植脂肪組織的細胞/基質組成比。
3 總結與展望
如何提高移植脂肪的成活率并減少相關并發癥的發生,已成為脂肪移植領域的研究重點。其中,生長因子緩釋微球復合體技術是研究熱點之一,緩釋微球中的生長因子可通過滲透及擴散等方式從天然高分子聚合物或合成高分子聚合物中以一定濃度緩慢釋放出來,從而維持較高作用濃度,持續發揮其成血管化的效應,有利于移植脂肪血運的重建,進而提高脂肪成活率并減少并發癥的發生。生長因子緩釋微球復合體研究方向包括以下方面:① 聯合兩種或多種生長因子構建緩釋微球復合體;② 兩種或多種生長因子順序釋放作用于移植脂肪血管生成的不同時期;③ 混合/雜交緩釋系統的構建并交替釋放生長因子;④ 生長因子在緩釋微球中最合適的濃度;⑤ 如何控制緩釋微球復合體的釋放速度以及持續時間;⑥ 緩釋微球復合體突釋問題。
先天性畸形、創傷及腫瘤切除等原因造成的軟組織缺損和凹陷畸形的整復,以及近年來輪廓重塑、面部年輕化等美容治療,均需使用軟組織填充物[1]。以往使用的同種異體填充物可能引發不良反應,而自體脂肪相較于前者具有無免疫排斥反應、充盈外形好、成本低等優點,已廣泛用于軟組織填充[2]。但脂肪移植術后存在高吸收率和各種并發癥如液化、鈣化和壞死等問題,限制了其臨床的廣泛應用。自體脂肪移植后,及時再血管化是影響其成活的關鍵[3-5]。在脂肪移植物中添加促進血管生成的生長因子,可以促進其血管化,減少脂肪細胞的吸收,提高成活率。學者們通過在脂肪移植物中直接加入生長因子[6-7]或采用生長因子基因導入方式[8],來促進移植物早期的血管化,但直接加入生長因子不能持續有效地促進血管化,基因導入也可能會引起突變而致癌。
緩釋技術可解決生長因子直接加入的持續性問題和基因導入的安全性問題。將生長因子包埋于不同材料的高分子聚合物中,即為緩釋微球。藥物緩釋載體材料包括天然高分子材料和合成高分子材料。常用天然高分子材料有藻酸鹽、膠原/明膠、殼聚糖、葡聚糖、透明質酸(hyaluronic acid,HA)、絲素蛋白(silk fibroin,SF)、魚精蛋白;常用的合成高分子材料主要有聚乳酸(polylactic acid,PLA)、PLA-羥基乙酸共聚物[poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA]、聚乙丙交酯-聚乙二醇共聚物[poly(lactic-co-glycolic acid)-polyethylene glycol,PLGA-PEG]等。現根據緩釋微球材料分類對生長因子緩釋微球復合體在脂肪移植領域的研究進展作一綜述。
1 天然高分子材料
1.1 藻酸鹽
常用的藻酸鹽主要有藻酸鈉(sodium alginate,SA)和藻酸鈣(calcium alginate,CA)。CA 是 SA 的置換物,藻酸鹽微球以其良好的生物相容性在藥物緩釋系統方面發揮著重要作用[9]。Ding 等[10]將 CA 與 VEGF 相復合構成緩釋系統,并將其與脂肪顆粒混合后一同注入裸鼠背部皮下,結果顯示移植物質量和血管密度均高于單純脂肪移植組,提示了以 CA 為載體構建的復合物能促進移植后脂肪組織血管的生成,從而提高脂肪移植的成活率。Moya 等[11]在脂肪組織工程的血管蒂模型中加入包埋有 FGF-1 的 CA 緩釋微球(實驗組),觀察模型中的新生血管與脂肪細胞,并與直接注入 FGF-1 的對照組比較后發現,實驗組新生血管密度明顯高于對照組,更進一步證明了以 CA 為載體構建的生長因子緩釋微球能促進血管化的過程。Lee 等[12]比較了 VEGF-CA 和 bFGF-CA 促進 SCID 小鼠脂肪組織血管新生的能力,發現 VEGF-CA 誘導的新生血管密度大于 bFGF-CA,提示 VEGF-CA 促進血管生成的效應優于 bFGF-CA。
1.2 膠原/明膠
膠原屬于細胞外基質的結構蛋白質,其具有優良的生物相容性、適宜的可降解性及弱抗原性等特征,在組織工程中常被用作支架材料。膠原支架為種子細胞提供了獲取營養、生長和代謝的良好微環境。在緩釋系統領域,膠原被用作緩釋載體,其形式有多種,如膜、海綿、片等。明膠是膠原在酸、堿、酶等的作用下發生化學變化或在光、紫外線、熱等物理條件作用下的變性產物,明膠在緩釋系統領域常被制成緩釋微球[13-15]。Kimura 等[16]將膠原海綿支架與含有 bFGF 的明膠微球混合后一同植入兔腹部皮下,通過組織學評估發現,其脂肪組織再生量顯著多于單獨的膠原支架或 bFGF 微球,表明膠原支架和 bFGF 明膠微球的組合在誘導原位脂肪組織脂肪再生中是有效的。Hiraoka 等[17]發現在脂肪墊缺損的大鼠模型中共同植入 bFGF 明膠緩釋微球與膠原海綿支架,有利于脂肪組織早期血管化并促進脂肪再生,明膠緩釋微球的含水量在 98% 時,新生脂肪組織量最多。Kimura 等[18]將 bFGF 與明膠混合制成 bFGF 明膠緩釋微球,與基底膜提取物(Matrigel)一同植入小鼠背部皮下,4 周后在植入部位形成新的脂肪組織,表明 bFGF 明膠緩釋微球能夠有效地誘導脂肪再生并保持其體積。在其后的實驗中[19],進一步證明了 bFGF 明膠緩釋微球能夠誘導前脂肪細胞向成熟脂肪細胞分化。
1.3 殼聚糖
殼聚糖又稱幾丁聚糖,是 N-乙酰胺基葡萄糖和脫乙酰胺基葡萄糖兩種單體的共聚物[20]。Zhang 等[21]將裝載有 VEGF 的殼聚糖緩釋微球與人脂肪顆粒混合后注入免疫缺陷裸鼠的背部(實驗組),植入后第 3、6、12 周觀測移植物質量、組織學形態與血管密度,并與對照組(單純脂肪組、脂肪+空白微球組、脂肪+空白 VEGF 組)比較。實驗組移植物質量第 12 周時明顯大于各對照組;移植物組織學形態觀察見第 12 周時實驗組有大量正常形態的脂肪組織,而各對照組出現了纖維化;移植物血管密度觀察示,實驗組第 6 周開始血管密度大于各對照組;實驗組移植物質量和血管形成顯著優于各對照組,并呈時間依賴性趨勢改變。提示裝載有 VEGF 的殼聚糖緩釋微球能夠顯著促進脂肪顆粒移植物血管形成和提高脂肪細胞成活率。
1.4 葡聚糖
葡聚糖是以葡萄糖為基本組成單位的多糖。葡聚糖無毒性且具有良好的黏附性、相容性和降解性,因此是良好的微球制備原料[22]。伍俊妍等[23]將 bFGF 葡聚糖緩釋微球與 SD 大鼠自體脂肪顆粒混合后注入 SD 大鼠背部皮下(實驗組),24 周后檢測移植物體積和組織學變化,并與單純脂肪移植組比較;結果顯示,實驗組保存了最大的終體積,以脂肪細胞再生、血管豐富和均一膠原沉積為主要特征,提示 bFGF 在葡聚糖顆粒緩釋體系中能顯著提高脂肪移植物終體積。靳元嶸等[24]為研究 bFGF 葡聚糖緩釋體對脂肪移植物早期血運重建的影響,將 bFGF 葡聚糖緩釋體混合 SD 大鼠自體脂肪顆粒注入右側背部皮下,在左側背部皮下注入 bFGF 和自體脂肪顆粒的混合物作為對照組。通過墨汁灌注微血管顯像法觀測移植物內部早期血管生成密度,發現 bFGF 葡聚糖緩釋體可以更好地促進脂肪移植體早期血運的重建。在其另一個實驗中,用類似實驗方法比較了 VEGF 葡聚糖緩釋微球與 bFGF 葡聚糖緩釋微球對脂肪移植物早期血運重建及前脂細胞再生的效應;結果顯示 VEGF 緩釋體和 bFGF 緩釋體促進早期血運重建作用無明顯差異,bFGF 緩釋體保存了最大殘留體積,其原因可能與 bFGF 對前脂細胞的激活效應有關[25]。
1.5 HA
HA 又名玻尿酸,天然 HA 分子結構幾乎沒有物種間以及組織特異性差異,所以純 HA 沒有免疫原性。HA 在醫學美容領域已被廣泛用于軟組織填充[26]。近年來,HA 緩釋體也得到了學者們的關注。趙威[27]將 HA 與 VEGF 構建成復合緩釋體注入大鼠自體脂肪顆粒移植模型(實驗組),植入后 7、14、28 d 測量脂肪成活率,5、9、14 d 計數毛細血管,并與對照組(單純脂肪組、脂肪+空白 VEGF 組)比較;結果顯示,實驗組脂肪成活率、毛細血管數量均顯著大于對照組,表明 HA-VEGF 可以更好地促進移植脂肪血管再生,并提高其成活率。該研究證明了 HA 對 VEGF 具有緩釋作用,提高了 VEGF 在組織局部的存留時間,放大了其生物學效應。
1.6 SF
SF 是一種源于蠶絲的天然高分子材料,主要由甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸等 18 種氨基酸組成,具有良好的生物相容性、可降解性和理化性能,易于加工成各種形態(如膜、微球、凝膠、支架),被廣泛應用于手術縫合線、組織工程材料、藥物緩釋載體等[28-29]。Zhou 等[30]制備了 SF 和 HA 的復合膜,將 VEGF 包埋入復合膜中,通過改變 HA 的含量和溫度可以控制降解速率,分析不同 HA 含量和溫度對 VEGF 的釋放速率影響,結果顯示 37℃ 條件下 5%HA-SF 膜釋放 VEGF 速度更快,HA-SF 復合物應用于移植脂肪物可以促使其早期快速血管化,降低脂肪吸收率。Hanken 等[31]將 FGF-2、VEGF 單獨或聯合裝載至 SF 支架后,檢測其對于前脂肪細胞生長與分化能力的影響,發現裝載有生長因子的 SF 支架能夠促進前脂肪細胞的生長與分化。劉雨[32]將裝載 bFGF 的 SF 材料和未裝載 bFGF 的 SF 材料植入 SD 大鼠真皮,比較兩種材料對大鼠背部缺損真皮修復的效果,發現裝載 bFGF 的 SF 材料能引導新生血管長入、誘導真皮組織再生,并能逐步被生物降解,新生組織形態接近正常真皮組織,能夠支持大鼠真皮組織細胞的再生和刃厚皮缺損的修復,表現出良好的促細胞生長作用。
1.7 魚精蛋白
魚精蛋白是從魚類新鮮成熟精子中提取的一種堿性蛋白質的硫酸鹽,近年來成為了新興的美容產品,也可制成魚精蛋白緩釋微球用于脂肪顆粒移植[33]。Nakamura 等[34]將法安明/魚精蛋白微球(fragmin/protamine microparticle,F/P MP)與 FGF-2 制成 F/P MP-F 緩釋微球,與鼠自體脂肪顆粒混合后注入其背部(實驗組),30、120 d 時觀察 F/P MP-F 緩釋微球對脂肪移植物成活、肉芽形成和毛細血管形成的影響,并與單獨含有 FGF-2、F/P MP 或 PBS 的對照移植物進行比較。結果發現,實驗組脂肪移植物很少吸收,肉芽組織形成較少,新生毛細血管顯著增多;而對照組在 30 d 時移植物明顯吸收,并且液化壞死區域明顯增大。提示 F/P MP-F 緩釋微球通過提高脂肪細胞成活率和加速血管生成來改善軟組織重建中的移植物體積保留。
2 合成高分子材料
2.1 PLA
PLA 在體內降解為乳酸,乳酸是生物機體內正常的糖代謝產物,它易從體內排出而不積蓄。PLA分子無毒、無刺激性和免疫原性,可安全用于體內。目前 PLA 已廣泛應用于醫用手術縫合線及注射用微囊、微球等[35]。Li 等[36]構建了 VEGF-PLA 緩釋微球,與 SVF 細胞及人脂肪顆粒混合后注入游離脂肪移植的裸鼠模型(實驗組),并設置對照組(單純脂肪組、脂肪+SVF 組),2 個月后將裸鼠處死并取下移植物稱重,觀察其組織學形態并計算血管密度。結果發現,實驗組移植物質量以及新生血管密度均顯著大于對照組,實驗組壞死和纖維化顯著少于對照組。提示通過添加 VEGF-PLA 緩釋微球以及 SVF 細胞,可以提高移植的脂肪組織成活和質量。表明將緩釋技術與細胞輔助脂肪移植相結合,可能更有利于提高移植脂肪成活率。察鵬飛[37]通過超聲乳化法成功制備 bFGF-PLA 緩釋微球,并測試了其對于脂肪來源干細胞(adipose-derived stem cells,ADSCs)體外增殖和成脂分化的影響,發現 bFGF-PLA 緩釋微球能夠增強 ADSCs 的成脂分化,其對 ADSCs 促增殖的合適濃度是 3 mg/mL,在此基礎上增加濃度促增殖作用不再相應增強。
2.2 PLGA
PLGA 可被人體正常代謝,最終降解產物是水和 CO2,其具有良好的生物相容性,不會引起明顯的炎性反應、免疫反應和細胞毒性反應,已被用于緩釋微球的制備[38]。Chung 等[39]將 VEGF-PLGA 復合體混合人脂肪顆粒后植入裸鼠背部(實驗組),并設置對照組(單純脂肪組、脂肪+空白微球組),第 3 周和第 6 周后將裸鼠處死,取下移植物稱重并測定體積,計算血管數量、直徑以及橫截面積。發現第 6 周實驗組移植物的質量與體積顯著大于對照組,第 3 周和第 6 周 CD31+ 成像顯示實驗組血管形成顯著大于對照組,證明了 VEGF-PLGA 緩釋微球對于移植脂肪可促進其血管新生,提高脂肪保留率。Marra 等[40]先將前脂肪細胞培養在小腸黏膜下層顆粒中,隨后加入包埋有 FGF-2 的 PLGA 緩釋微球(實驗組),14 d 后觀察到前脂肪細胞數量以及血管數量均顯著大于對照組(空白組、空白微球組、單純 FGF-2 組),提示 FGF-PLGA 緩釋體能夠持續加強移植物血管化,有助于前脂肪細胞成活。
2.3 PLGA-PEG
對 PLGA 進行表面修飾可改變其表面性質,如親水性等。通過將 PLGA 與 PEG 共聚合成 PLGA-PEG,將 PLGA 和 PEG 的優點結合起來,可有效延長在體內時間[41]。Yuksel 等[42]的研究制備了含有胰島素和/或 IGF-1 的 PLGA-PEG 微球,然后將 16 只大鼠平均分成 4 個研究組(胰島素微球組、IGF-1 微球組、胰島素+IGF-1 微球組、空白微球組),將對應微球分別植入大鼠腹壁的深層肌肉筋膜。4 周后除空白微球組外,其余組均觀察到腹壁上脂肪組織的多個異位島形成,組織切片圖像分析亦顯示腹壁上新生的脂肪組織顯著增加。表明含有胰島素和/或 IGF-1 的 PLGA-PEG 微球有持續促進脂肪新生的作用。Yuksel 等[43]的另一個實驗將含有不同生長因子的 PLGA-PEG 微球分為 5 個實驗組(胰島素微球組、IGF-1 微球組、bFGF 微球組、胰島素+IGF-1 微球組、胰島素+IGF-1+bFGF 微球組),并分別與 SD 大鼠的內臟脂肪混合,同時設置 2 個對照組(單純脂肪組、脂肪+空白微球組)。12 周后取移植物比較分析質量、脂肪細胞面積百分比、體積保留指數和細胞組成。發現與對照組相比,所有實驗組均有效維持了脂肪移植物的重量和體積;實驗組間比較顯示,單獨或聯合用胰島素和 IGF-1 治療可增加脂肪細胞面積百分比。表明局部長期遞送生長因子的 PLGA-PEG 微球具有增加移植脂肪成活率的潛力。此外,遞送的生長因子類型可以影響移植脂肪組織的細胞/基質組成比。
3 總結與展望
如何提高移植脂肪的成活率并減少相關并發癥的發生,已成為脂肪移植領域的研究重點。其中,生長因子緩釋微球復合體技術是研究熱點之一,緩釋微球中的生長因子可通過滲透及擴散等方式從天然高分子聚合物或合成高分子聚合物中以一定濃度緩慢釋放出來,從而維持較高作用濃度,持續發揮其成血管化的效應,有利于移植脂肪血運的重建,進而提高脂肪成活率并減少并發癥的發生。生長因子緩釋微球復合體研究方向包括以下方面:① 聯合兩種或多種生長因子構建緩釋微球復合體;② 兩種或多種生長因子順序釋放作用于移植脂肪血管生成的不同時期;③ 混合/雜交緩釋系統的構建并交替釋放生長因子;④ 生長因子在緩釋微球中最合適的濃度;⑤ 如何控制緩釋微球復合體的釋放速度以及持續時間;⑥ 緩釋微球復合體突釋問題。