Langer院士最新Nature Biomedical Engineering，深究植入材料此特性！
奇物論
2021-06-25
硅膠乳房假體自 1960 年代開始使用，最早的版本具有光滑的表面。然而，使用這些植入物時，患者經常會出現稱為包膜攣縮的并發癥，其中植入物周圍會形成疤痕組織并擠壓它，造成疼痛或不適以及植入物的明顯變形。這些植入物也可能在植入后翻轉，需要通過手術調整或移除。在 1980 年代后期，一些公司開始制造表面更粗糙的植入物，希望能降低包膜攣縮率并使它們更好地“粘”在組織上并保持原位。為此，他們通過創建一個峰值延伸到表面上方數百微米的表面來做到這一點。然而，在2019年，FDA要求乳房植入物制造商回憶由于乳房植入物相關的間變性大細胞淋巴瘤（免疫系統的癌癥）的風險而在美國銷售的所有高度紋理化的乳房植入物（約80微米）。植入物的表面形貌會極大地影響免疫反應對它的感知，這對植入物的設計有重要影響。鑒于此，麻省理工學院Robert Langer院士、Joshua C. Doloff和Omid Veiseh等人系統地分析了這些植入物中發現的不同表面結構如何影響不良反應的發展，這在極少數情況下可能會發展成一種不尋常的淋巴瘤。成果發表在Nature Biomedical Engineering上。
在2015 年，時任Langer 實驗室博士后的 Veiseh 和 Doloff 開始測試五種具有不同表面設計的市售植入物，以了解它們如何與周圍組織和免疫系統相互作用。其中包括先前召回的高度紋理的一種，一種完全光滑的，另三種介于兩者之間。
圖|人體尺寸植入物與微型植入物模擬物的粗糙度和化學成分在對兔子的一項研究中，研究人員發現，暴露于最粗糙的植入物表面的組織顯示出巨噬細胞活動增加的跡象。所有植入物都以不同的方式刺激了稱為 T 細胞的免疫細胞。該研究發現，表面較粗糙的植入物會刺激更多的促炎性 T 細胞反應。在非光滑植入物中，粗糙度最?。? 微米）的植入物刺激似乎抑制組織炎癥的T細胞。研究結果表明，較粗糙的植入物會摩擦周圍組織并引起更多刺激。這可以解釋為什么較粗糙的植入物會導致淋巴瘤：假設是一些質地脫落并被困在附近的組織中，在那里引發慢性炎癥，最終可能導致癌癥。研究人員還在老鼠身上測試了這些植入物的微型版本。他們使用與制造人類尺寸版本相同的技術制造這些植入物，并表明質地更豐富的植入物會引起更多的巨噬細胞活性、更多的疤痕組織形成和更高水平的炎性T細胞。研究人員還對來自這些組織的免疫細胞進行了單細胞 RNA 測序，以確認這些細胞表達了促炎基因。另一方面，與粗糙度較高或表面完全光滑的植入物相比，具有獨特表面結構的植入物，包括平均約4微米的表面粗糙度的優化程度或“最佳點”以及其他特定特征，似乎可以顯著減少疤痕和炎癥的數量。
在進行了動物實驗后，研究人員分析了大量癌癥組織樣本庫的樣本，以研究人類患者對不同類型的硅膠乳房植入物的反應。在這些樣本中，研究人員發現了他們在動物研究中看到的相同類型免疫反應的證據。在他們的發現中，他們觀察到多年來作為高質地植入物宿主的組織樣本顯示出慢性、長期免疫反應的跡象。他們還發現，植入物質地更豐富的患者的疤痕組織更厚。綜上，通過在老鼠、兔子和人類（組織樣本）身上做全面的比較，確實提供了一個更為有力和實質性的證據，證明這些樣本是如何相互比較的。希望該數據集能幫助其他研究人員優化硅膠乳房植入物和其他類型的醫用硅膠植入物的設計，以獲得更好的安全性。首次證明一個最佳的表面結構允許盡可能少的炎癥和異物反應，這項工作是對整個醫療器械行業的重大貢獻。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
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