蓝绿弱激光对植入式葡萄糖传感器外膜材料生物相容性的影响

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由于人们生活水平的提高,糖尿病患者的数量也在不断增加,由糖尿病引起的并发症威胁病人生命。现在医学上主要利用手指采血来进行血糖测量,然而一天内血糖含量是变化的,长时间的间断测量已经不能满足人们需求。所以实时监控血糖并配合降血糖药物来控制血糖浓度是非常重要的,这就需要一种可长期植入的葡萄糖传感器。  研究人员在体内皮肤或肌肉植入传感器来测试血糖浓度的过程中,发现在传感器周围会引起一些强烈的组织化学反应,比如较严重的炎症反应,水肿、坏死等,对人体组织造成危害而且会阻碍葡萄糖浓度的测量。为了解决这个问题,近些年研究将传感器加入膜材料后再进行植入,发现能改善整个植入式传感器生物相容性及在体性能,现在很多天然的或人工的材料像多孔壳聚糖膜已经用来作为植入物的保护膜,虽然这些材料通常被认为生物适应性好,不过很多研究表明用这些材料制造的设备有一些生物相容性问题。  研究人员已经利用超声、光照等外界物理因素米促进皮肤损伤、创伤修复和缓解病痛,已经取得了较好的效果。通过对其作用机制和作用效果的认识,发现外界物理刺激适用于缓解传感器植入后的体内排异反应,说明其在促进传感器的生物相容性方面有非常大的潜力。  目的:  壳聚糖CS(chitosan)是一种天然高分子多糖,具有良好的生物降解性和生物相容性,在组织工程和生物材料研究领域发挥重要作用。本实验制备了多孔壳聚糖材料PCSM(porous chitosan membrane),分别将其和离子交换膜材料(Nation)植入大鼠皮下组织,利用蓝绿弱激光进行照射,观察各照射周期激光对生物材料生物相容性的影响。  材料与方法:  1、实验材料试剂与主要仪器  实验的材料包括:壳聚糖粉末(脱乙酰度92.5%,浙江金壳生物化学有限公司)、离子交换膜Nation膜(杜邦公司)。主要的仪器包括:数显恒温磁力搅拌器(97-1型)、显微图像采集(OLYMPUS BX51)、绿色发光二极管、蓝色激光笔。应用软件主要包括:图像分析软件IPP(Image-Pro Plus6.0)、统计学分析软件(SPSS16.0)。  2、实验方法  本实验制备了孔径大小合适的多孔壳聚糖膜,将其和Nation膜分别植入大鼠皮下后,利用不同能量的蓝绿弱激光照射植入部位的皮肤,在照射7天、15天、30天、60天、90天后分别取出组织,利用形态学方法测量材料周围纤维包膜的厚度、炎症细胞的多少和血管增生情况,并利用免疫组织化学方法观察血管内皮生长因子VEGF的各阶段表达情况。  结果:  1、由于植入后短期内发生炎症反应,我们对短期植入的材料周围炎症反应程度进行分析,发现Nation膜周围的炎症反应比同时期PCSM的弱;蓝绿光照射组一定照射剂量下炎症细胞百分比小于对照组;  2、研究显示PCSM在植入30天后才逐渐形成纤维包膜,Nation形成纤维包膜比PCSM稍早,包膜层比较薄、致密,易于区分,我们对30天及以后的材料周围纤维包膜的厚度进行研究,发现蓝绿光照射组包膜厚度在一定情况下比对照组小,但是效果不太显著;  3、对多孔壳聚糖和Nation膜周围的血管面积比进行研究,发现照射组能减小短期植入的血管密度,对长期血管密度的影响较小;  4、免疫组化结果显示VEGF在短期内活动比较旺盛,长期植入后VEGF表达减少。  结论:  通过本实验的结果比较,得出蓝绿弱激光会减轻外膜材料植入后的异物反应,对植入式葡萄糖传感器外膜材料的生物相容性有积极的影响,说明弱激光在植入式葡萄糖传感器生物相容性研究上有很大的应用前景。
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