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为解决现有可吸收骨蜡物理性能有限、骨粘附性差、止血质量低等问题,研究人员开展了新型可吸收骨蜡(OSSTOP)的研究。通过实验对比,发现 OSSTOP 在粘附力、止血性能等方面优于现有产品,有望改善临床骨止血效果,提高便利性与生物相容性。
在外科手术领域,骨头一旦遭受手术切口或外伤性骨折,出血问题便接踵而至,尤其是像脊柱、胸骨这类血管丰富的骨头,出血情况更为严重。骨蜡,作为骨科、胸科和神经外科手术中不可或缺的骨止血材料,其重要性不言而喻。传统的不可吸收骨蜡,如 1892 年 Parker 和 Horsley 描述的由蜂蜡、异丙基棕榈酸酯和石蜡制成的产品,虽然能起到止血作用,但它无法被人体代谢或吸收,会长期滞留在应用部位,进而引发诸多并发症,像抑制骨形成、导致感染以及引发异物反应等。
随着医学的发展,可吸收骨蜡应运而生。其中,由 poloxamer 多嵌段共聚物(CAS No. 9003 - 11 - 6,也叫 pluronic、聚氧丙烯 - 聚氧乙烯嵌段共聚物等)制成的可吸收骨蜡,能满足在体内形成物理屏障、生物相容性好且可被吸收或排出等要求。然而,这类可吸收骨蜡也存在明显的缺陷,比如物理性能有限,在与血液和体液接触时会迅速溶解,难以维持物理屏障,致使止血效果大打折扣;而且在使用过程中,大量骨蜡会粘附在手术手套上,不仅操作不便,还容易从出血部位脱落。
为了攻克这些难题,韩国 HansBiomed Co. Ltd. 的研究人员展开了一项极具意义的研究。他们精心研发出一种新型可吸收骨蜡 ——OSSTOP,通过将两种不同分子量范围的 poloxamer 多嵌段共聚物(PEG - PPG - PEG)混合溶解制成。该研究成果发表在《BIOMATERIALS RESEARCH》上,为骨止血领域带来了新的希望。
在研究过程中,研究人员运用了多种关键技术方法。首先,通过热合成法制备 OSSTOP,将液体和粉末状的 poloxamer 按特定比例混合,加热溶解后倒入模具成型。其次,利用凝胶渗透色谱(GPC)和差示扫描量热法(DSC)分别测定合成前后 poloxamer 的分子量分布和热性能变化。再者,开展动物实验,以 Sprague - Dawley(SD)大鼠和新西兰白兔为实验对象,评估 OSSTOP 在体内的止血性能、吸收降解能力以及生物安全性。
研究结果如下:
- 物理性质:在不同混合比例下,poloxamer 形成的固体块物理性质各异。当液体 poloxamer 混合比例在 15% - 55% 时,能形成具有良好可用性和粘附性的固体块。其中,Group B(PEG - ran - PPG:P 338 = 25%:75%)的物理性质与商业化骨蜡相似,被选定为 OSSTOP 的配方。通过 GPC 和 DSC 分析证实,OSSTOP 在热合成过程中分子量稳定,热性能良好。与商业化骨蜡 OSTENE 和 NOVOSEAL 相比,OSSTOP 对骨表面的粘附力更强(分别为 100.24 ± 8.27 N、74.25 ± 2.92 N、77.24 ± 5.38 N),溶解时间更晚,且所需的捏合力量适中(分别为 3.17 ± 0.19 N、4.07 ± 0.33 N、1.47 ± 0.12 N) 。
- 细胞毒性:依据 ISO 10993 - 5 和 ISO 10993 - 12 标准对 OSSTOP 进行细胞毒性评估,结果显示,无论使用极性还是非极性溶剂洗脱,测试物质都不会导致培养细胞的细胞质颗粒分离、细胞裂解或细胞生长抑制,其细胞毒性反应等级被判定为 “Grade 0”,表明 OSSTOP 具有良好的生物安全性。
- 骨切除出血区域评估:在大鼠骨切除出血区域实验中,OSSTOP 展现出卓越的性能。在可用性 / 铺展性方面,所有 OSSTOP 样本均被评为 “Grade 3”,明显优于 NOVOSEAL(5 个样本为 “Grade 2”)和 OSTENE(1 个 “Grade 1” 样本,1 个 “Grade 2” 样本,6 个 “Grade 3” 样本),且不会粘附在手套上,便于成型和定量应用。在止血性能上,OSSTOP 和 OSTENE 的多数样本在 5 分钟评估中达到 “Grade 4”,而 NOVOSEAL 部分样本止血性能较低。在止血维持能力上,OSSTOP 的平均止血维持时间长达 56.8 ± 8.8 分钟,远高于 NOVOSEAL(18.6 ± 26.0 分钟)和 OSTENE(22.5 ± 19.1 分钟)。
- 吸收 / 降解能力:在骨截肢出血部位移植实验中,术后 1 天,OSTENE 和 OSSTOP 在缺陷处均有少量残留,OSSTOP 上方还出现未粘附在周围组织的凝血块,该凝血块在术后 3 天被吸收。术后 7 天和 14 天,所有组的骨缺陷均被肉芽组织或骨再生修复。在长期观察实验中,将 OSSTOP 植入新西兰白兔股骨 13 周,期间无动物死亡,也未观察到与植入材料相关的异常症状,各项检测指标均在正常范围内,表明 OSSTOP 长期使用安全可靠。
- 组织病理学评估:对皮质骨缺陷的组织病理学评估显示,OSSTOP 组与对照组、OSTENE 组在炎症反应和组织再生方面相似,这意味着 OSSTOP 不会抑制骨再生。
综合研究结论和讨论部分,新型可吸收骨蜡 OSSTOP 凭借其独特的配方和优良的性能,在物理性质、止血性能、生物安全性等方面均优于现有的商业化可吸收骨蜡。它能够有效粘附在出血骨和骨截肢部位表面,发挥出色的物理止血作用,同时具备更高的可用性 / 铺展性、止血性能和止血维持能力。此外,OSSTOP 已获得韩国食品药品安全部(MFDS)的人体应用批准,并在医疗器械良好生产规范(GMP)设施中生产,其合成和成型过程有望实现自动化生产,这无疑为临床骨止血治疗带来了新的选择,对推动医学领域的发展具有重要意义。不过,其临床适用性仍需进一步深入研究和评估。