动物源性生物敷料的研究进展

来源:用户上传      作者:

　　摘要 烧伤、创伤、溃疡等造成的皮肤损伤患者数量庞大，若创面不能及时覆盖，将造成体液丢失、感染、疼痛、伤口经久不愈，并可能形成严重疤痕乃至残疾。随着科学技术的发展，人们对敷料的要求也不仅仅局限于对于伤口的覆盖，敷料更应该辅助伤口的愈合。与其他材料敷料相比，动物源性生物敷料与创面相容性更好，能与创面紧密连接，保持湿润，缩短修复时间，促进伤口的修复。本文就动物源性生物敷料，尤其是猪源性生物敷料分类、特点、应用及研究进展进行综述。关键词创面愈合;动物源性生物敷料;组织工程生物敷料
　　皮肤损伤可能由皮肤机械性创伤、手术、烧伤、血液循环不畅、老化引起。全世界每年有>1100万严重烧伤患者，若创面不能及时覆盖将造成体液丢失、感染、疼痛、伤口经久不愈，并可能形成严重瘢痕乃至残疾。早在远古时期，人们就已经懂得用植物的叶子、动物皮，甚至沙上、雪等覆盖人体创面，以起到止血和保护受伤部位的作用[1]。随着对伤口愈合研究的不断深入，人们逐渐认识到覆盖创面的敷料不仅仅是为了物理保护，还必须能促进创面愈合。随着材料科学的发展，可用作敷料的生物材料日益增多，敷料的种类划分方法也多种多样[2]，其根据材料可分为传统敷料和生物敷料。传统敷料指惰性敷料，如纱布、棉垫、绷带等，虽然能够暂时覆盖创面，阻止细菌入侵，但是会粘连新生的肉芽组织，需要经常更换，且无法主动参与到伤口的修复中，给患者带来了巨大的痛苦。牛物敷料是Winter在20世纪60年代初提出的创伤修复“湿润愈合”理论基础上发展起来的，主要从保持愈合环境湿润、低氧或无氧微酸环境、酶学清创功能、疼痛减轻4个方面促进伤口愈合，具有良好的组织相容性、可降解性、保湿性等优势;根据敷料材质来源可分为天然牛物敷料和人工合成敷料。其中天然生物辅料又可细分为动物源性牛物敷料和非动物源性生物敷料[3]。动物源性生物敷料能够更好地贴附在伤口上，保持伤口的湿润，促进伤口的愈合，主要包括各种动物皮肤基质敷料以及动物来源的组织工程敷料等。本文将论述常见的动物源性生物敷料，主要是猪源性生物敷料的分类、特点和应用。
　　初期动物源性生物敷料
　　动物源性生物敷料是目前临床应用较为广泛的一类生物敷料，报道应用过鼠、兔、猫、鸡、鸽、蛙皮等，但临床效果均不满意，无法推广应用。猪皮的临床应用则取得了成功。
　　猪皮敷料：猪皮敷料是目前最常用的异种皮敷料。猪皮与人皮生物相关性较为接近，胶原成分相似，质地柔软且来源广泛，能较好地贴附于创面，起到减少体内水分、营养物质丢失，以及控制感染的作用，因而猪源性的生物敷料是同种皮良好的替代品。但由于猪皮的毛囊中含有细菌和毒素，存在异种抗原，易出现感染和导致严重的排斥反应，需借助一些其他方法来解决，如采用低温冷冻、戊二醛处理、60Co照射及辐射氟银皮等，其目的是杀灭猪皮上的微生物，防止感染。猪皮敷料的产品类型有多种，包括新鲜猪皮、辐照猪皮、浸银猪皮（AgSD）等。①新鲜猪皮：这是最早应用于创面覆盖的猪皮敷料，容易获取，价格低廉。在植皮前1d完成产品的制备。一般应用于Ⅱ度烧伤的创面及断层皮片供皮区的覆盖，但存在抗菌性差、无法抵御细菌感染的缺点。②辐照猪皮：是我国应用较为广泛的一种猪皮敷料，是将猪皮经过60Co照射后形成无菌的状态，降低其抗原性。辐照猪皮与创面的黏附时间较短，透水性差，需要皮下引流来保持创面的清洁。主要用于浅Ⅱ度烧伤创面的覆盖，能够保持创面的湿度和温度，有利于创面上皮生长，减轻疼痛，但是对深Ⅱ度烧伤应谨慎使用，不适用于Ⅲ度烧伤以及全层皮肤缺损。③浸银猪皮：普通的猪皮抗菌作用微弱，而浸银猪皮能起到一定的抗菌消炎、防止感染的作用。但是浸银猪皮内的银离子对于创面有刺激性，使创面蛋白渗出较多，与创面的黏附性较差。一般应用于浅Ⅱ度烧伤的创面。④其他猪皮产品：除了上述猪皮敷料外，还有冷冻猪皮、戊二醛猪皮、甘油猪皮等。这些天然的猪皮敷料都是临时使伤口封闭，过一段时间会被机体的免疫系统排斥而脱落，都是属于临时性的敷料。优点是来源广泛、成本低、便于保存。缺点是排异反应明显，黏附性差。
　　其他动物皮敷料：（1）羊膜敷料[4]：1910年，Davis首先将羊膜敷料用于皮肤移植，开创了羊膜敷料临床应用的先河。羊膜是一种位于胚胎绒毛膜表面的一种半透明薄膜，由内外两层构成，外层是疏松结缔组织，内层是上皮细胞组织，没有血管、神经和淋巴，含胶原、糖蛋白、蛋白多糖等多种成分，能够表达多种生长因子，有利于细胞的生长，与胎儿皮肤的结构十分相似，是一种良好的皮肤替代物。羊膜敷料能发挥重要的药理作用：①促进上皮细胞的生长，加速创面愈合;②减少创面感染，羊膜孔隙数平均2 x 105/mm2，孔径0.3 -3.4μm，<5μm，细菌不易通过;③排斥反应较小，经戊二醛处理的羊膜敷料基本无免疫原性;④减轻瘢痕形成;⑤减轻疼痛，减少创面渗出，减轻全身性反应。但是羊膜质脆，用在关节区域创面易碎裂;不耐压;创面渗出多时容易溶失;且保湿性较差。羊膜敷料可作为一种保护性牛物敷料應用于浅Ⅱ度烧伤。（2）鱼皮敷料：鱼皮薄而厚度均匀，南表皮层和真皮层构成，没有皮下脂肪层和皮下结缔组织，不含毛囊和汗腺，而毛囊和汗腺孔是细菌的通道，因此用鱼皮敷料覆盖烧伤创面可以达到更为严密的封闭效果，避免外界感染，促进创面的愈合。鱼皮与创面有较强的黏附性，对浅Ⅱ度新鲜创面和切、削痂后移植自体皮片的创面均具有良好的保护作用。但应用鱼皮时应注意：①清创要尽可能彻底;②贴敷时应将鱼皮充分展开铺平;③鱼皮贴敷创面后的前几日要加压包扎;④鱼皮贴敷时应在相邻边缘适当重叠覆盖，以防止裸露处局部感染。鱼皮的使用主要集中在沿海地区，存在一定的地域局限性，目前应用较少，主要应用于浅度烧伤的新鲜创面，且鱼皮面积较小，不适用于大面积创伤。近期研究表明，以鳕鱼皮明胶以及海藻酸钠为原料经戊二醛交联制备的复合止血敷料具有良好的牛物降解性，不会引起严重的炎性反应，是潜在的可吸收性止血敷料[5]。（3）青蛙皮敷料：青蛙皮有较好的透水性和透视性，排斥小，抗感染能力较强，可抑制创面的炎症，能促进创面的愈合，可使多余的渗出液及时排除，同时保持一定的体液，使创面具有一定的湿度。但与创面结合紧密，祛除较难，会引起疼痛。虽然青蛙皮用于烧伤创面早有报道，但应用较少，且与鱼皮敷料一样不适用于大面积创伤。 　　脱细胞基质动物源性组织工程生物敷料
　　脱细胞基质的发展经过了漫长的过程。1985年Heck等将由自体表皮和异体真皮构成的复合皮肤应用于大鼠和烧伤患者的创面覆盖，成功修复了创面且没有出现明显排异。随后的研究也表明，引起异体和异种皮肤移植免疫排斥反应的主要是皮肤中的细胞成分，比如表皮细胞、成纤维细胞、内皮细胞等，进而推动了低免疫原性脱细胞真皮基质研究。
　　脱细胞是经过一系列物理、化学、生物学方法祛除组织中的细胞成分，降低其免疫原性。在脱细胞的过程中，一方面要尽可能完全祛除细胞，一方面又要减少对组织的损伤，尽可能保持组织完整的结构。经脱细胞产牛的细胞外基质（ECM）材料，主要成分是胶原、蛋白多糖、纤连蛋白等。此外，ECM中还含有VEGF、bFGF、EGF等，能够促进组织的修复、重建与血管新生。α-半乳糖基抗原（α-gal）是存在于除旧世纪灵长目以外的哺乳动物体内的异种抗原，人类因为无α-gal抗原，在肠道微生物抗原的刺激下能够产生天然的抗gal抗体。α-gal被认为是异种移植最主要的异种抗原。脱细胞过程虽然祛除了细胞中的α-gal抗原，但细胞外基质中仍存在少量α-gal抗原。α-gal抗原可以通过α-半乳糖苷酶祛除。此外，随着转基因技术的发展，以基因敲除技术对猪进行基因改造，使其不表达α-gal抗原，这极大促进了异种移植的发展。
　　猪源性脱细胞基质：①脱细胞猪真皮基质：脱细胞真皮基质（ADM）最初应用于烧伤领域，目前，其应用已经扩张到腹壁修复、口腔修复、乳房重塑、美容等其他领域。与普通的猪皮敷料相比，脱细胞猪皮敷料可以加快创面的愈合，减轻瘢痕和炎性反应，也减轻了患者的经济负担。国外有许多脱细胞猪皮产品，StratticeTM是去细胞的猪真皮基质，没有经过交联，而且祛除了α-gal抗原，经过电子束辐射灭菌，主要应用于烧伤、全层皮肤的缺损、乳房重塑以及软组织的修复。PermacolTM，是主要成分为胶原和弹性纤维的猪的脱细胞真皮基质，经过HDMI的交联，主要用于全层皮肤缺损的治疗。EZ-dermTM是经过乙醛交联的猪脱细胞真皮基质，美国FDA批准其应用于Ⅱ度烧伤以及静脉性溃疡、压力性溃疡和糖尿病溃疡。国内较为常见的是江苏优创生产的异种脱细胞真皮基质敷料，经过脱细胞和交联的方法，祛除和遮蔽了大部分的抗原，同时交联也增强了猪皮的机械强度，但是交联也增加了敷料的细胞毒性，应用于浅Ⅱ度烧（烫）伤创面、供皮区创面、深度烧伤切（削）痂创面、肉芽创面等创面的覆盖治疗。②脱细胞小肠黏膜下基质（SIS）：猪小肠黏膜比猪真皮薄，其脱细胞处理的过程更温和且作用时间较短，与猪的脱细胞真皮基质一样，经过脱细胞处理，可以应用于真皮替代以及软组织修复，比如动脉、膀胱、肌腱等。Oasis woundmatrixTM祛除了猪小肠黏膜的细胞成分，保留了胶原、弹性纤维、生长因子等，应用于部分或者全层皮肤的缺损以及各种溃疡。③转基因猪皮敷料：通过转基因技术敲除异种抗原，降低敷料的免疫原性或者诱导免疫耐受是一直以来的研究热点问题。美国最早进行α-gal敲除猪的研究，但市场上尚无此类敷料，主要是由于成本昂贵。在国内，重庆大清医诚公司牛产的转入人诱导免疫耐受基因（CTLA4lg）的猪皮产品，诱导T淋巴细胞的免疫耐受，从而降低免疫排斥反应，应用于烧伤患者的皮肤移植。④猪源性复合牛物敷料：此类生物敷料主要是由猪源性的胶原和其他材料组成，主要用于覆盖Ⅱ度创面。BiobraneTM是由网状的尼龙膜和硅膜组成，尼龙膜里含有猪源性的I型胶原多肽，因为胶原的存在，BiobraneTM可以更好地结合到创面上。当患者皮肤再牛后，可以轻松地将BiobraneTM从创面上取下。BiobraneTM常用于清洁的Ⅱ度创面以及供皮区的覆盖。TranscyteTM与BiobraneTM类似，也是由涂有猪胶原蛋白的尼龙膜组成，胶原蛋白中还含有新生儿包皮成纤维细胞，这些细胞可以增值并合成一些基质蛋白（胶原、纤连蛋白、糖胺聚糖和蛋白聚糖）以及生长因子，这些能够促进患者的上皮细胞迁移到创伤处。TranscyteTM用于自体皮肤移植前临时性封闭深Ⅱ度和全层皮肤损伤。TranscyteTM需要低温保存，成本较高一些。无论是BiobranerTM还是TranscyteTM，其所含有的猪源性的胶原都能加快创面的愈合，保持湿润。
　　其他动物来源：除了猪源性脱细胞基质外，常见的还有牛源性脱细胞基质。MATRIDERM？为牛的真皮脱细胞基质，常用于全层的皮肤损伤以及糖尿病足溃疡等慢性损伤的修复。PriMatrixTM和SurgiMend@都是胎牛的脱细胞真皮基质，PriMatrixTM主要用于创伤的处理，SurgiMend？主要用于手术修复损伤的软组织膜。除了天然的牛源性脱细胞基质，还有一些牛源复合生物敷料。与猪源性复合牛物敷料类似，INTEGRATM由硅膜和牛肌腱来源的胶原组成，经戊二醛交联，常用于修复全层皮肤损伤以及糖尿病足溃疡和动静脉溃疡等慢性损伤。
　　展望
　　理想的敷料应该具备以下几点：①有良好的抗菌性，覆盖和保护创面不受感染;②有良好的组织相容性，不发牛排异反应，对人体无刺激;③维持湿润、低氧的环境，促进创面愈合;④减轻患者疼痛，减少瘢痕形成。
　　随着组织工程技术的发展，尤其是脱细胞和转基因技术的发展，极大地推动了创面敷料的发展。转基因技术的发展，特别是敲除各种能引起免疫排斥的异种抗原以及诱导免疫耐受的转基因猪的培育，也极大地促进了异种移植的发展。对于皮肤来说，未来的动物源性生物敷料，尤其是猪源性生物敷料不仅能封闭伤口，促进创伤愈合，同时应该具有较低的免疫原性，甚至可以永久替代皮肤，减轻患者伤痛。我国皮肤创伤患者基数庞大，研发高质量的敷料不仅有巨大的经济效益，更是有深远的社会意义。
　　参考文献
　　[1]王刚，侯忐飞，李洪，等创伤敷料的研究进展[J].中国药房，2011，22（13）：1217-1220.
　　[2]徐良恒，舸黎，生物敷料的原理、种类及应用[J].皮肤病与性病，2013，35（3）：148-150.
　　[3]李晓明，刘苹，张波.创面敷料的研究现状[J].重庆医学，2017，46（20）：2851-2853.
　　[4] 周建红，徐刚.烧伤创面外用生物敷料的研究现状[J].中国组织工程研究与临床康复，2007，11 （22）：4405-4408.
　　[5] 刘晗，王月坤，侯虎，等.可吸收性鳕鱼皮明胶复合止血敷料的制备及性能研究[J].中國海洋药物，201 8，37（4）：45-51.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/6/view-14994372.htm