可降解材料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)醫(yī)用生物安全性研究.pdf

1、第一部分聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的體外細胞相容性評價
　　 目的:體外細胞生物學相容性評價是醫(yī)用材料生物相容性評價體系中的一項重要內(nèi)容，具有操作簡便、敏感性高和研究周期短等優(yōu)點，廣泛應用于材料臨床應用前的生物安全性評價。本部分采用體外細胞共培養(yǎng)的方法，研究聚丁二酸丁二醇酯[poly(butylene succinate)，PBS]的細胞相容性，并為后續(xù)研究奠定基礎。
　　 方法:以THP-1細胞和CHO細胞作為實驗細胞

2、，分別與不同濃度的PBS材料浸提液(0 mg/ml、25 mg/ml、50 mg/ml、100 mg/ml、200 mg/ml)體外共培養(yǎng)48小時，同時將細胞直接種植于材料表面培養(yǎng)24小時和72小時，利用相差顯微鏡和掃描電鏡分別觀察細胞形態(tài)變化和材料表面粘附的細胞數(shù)量及延展性;通過MTT實驗分別研究不同濃度的材料浸提液(3.1 mg/ml、6.2 mg/ml、12.5 mg/ml、25 mg/ml、50 mg/ml、100mg/ml、2

3、00mg/ml)對實驗細胞的毒性;采用EdU方法評價最大濃度PBS浸提液(200 mg/ml)共培養(yǎng)后的細胞相對增殖率，流式細胞儀技術（Flow Cytometry，F(xiàn)CM）和Hoechst33342染色方法檢測最大濃度PBS浸提液共培養(yǎng)24小時、48小時和72小時后的細胞凋亡情況。
　　 結果:①各濃度浸提液共培養(yǎng)48小時后，兩種細胞相差顯微鏡下形態(tài)正常，增殖旺盛;PBS材料表面粘附的細胞數(shù)量隨時間延長逐漸增多，延展性良好，但

4、在培養(yǎng)72小時后，少數(shù)THP-1細胞形態(tài)呈現(xiàn)三角形或不規(guī)則改變。
　　 ②與最大濃度PBS材料浸提液共培養(yǎng)72小時后，CHO細胞和THP-1細胞的相對存活率分別為（93.2±2.3）％和（81.2±5.3）％，與相同實驗條件醫(yī)用級L-PLA浸提液組結果無統(tǒng)計學差異，(P＞0.05);且PBS材料浸提液對實驗細胞均不存在半數(shù)細胞增殖抑制濃度(50％concentration of inhibition，IC50)。
　　

5、③與最大濃度PBS材料浸提液共培養(yǎng)的CHO細胞，隨時間延長均出現(xiàn)不同程度細胞凋亡;THP-1細胞也出現(xiàn)不同程度細胞凋亡，其中72小時時細胞凋亡率明顯高于24小時和48小時，(P＜0.05)。
　　 結論:本實驗條件下，PBS材料浸提液對CHO細胞和THP-1細胞的形態(tài)、增殖/凋亡影響較小，顯示出良好的體外細胞相容性;但相同條件下，THP-1細胞對該材料具有較強的敏感性。
　　 第二部分聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的體外遺傳

6、毒性研究
　　 目的:遺傳毒性評價是生物材料長期臨床應用安全的基本保證，主要包括致癌性和致突變性，是材料生物相容性研究的一項重要內(nèi)容。本部分通過體外細胞共培養(yǎng)方法，研究聚丁二酸丁二醇酯[poly（butylene succinate），PBS]的體外遺傳毒性。
　　 方法:在代謝活化系統(tǒng)存在和缺乏條件下，分別檢測最大濃度(200mg/ml) PBS材料浸提液共培養(yǎng)24小時和48小時后CHO細胞的染色體畸變;以ZnSO4·

7、7H2O的IC25(22ug/ml)劑量作為陽性對照，吖啶橙（Acridine Orange，AO）染色研究最大濃度PBS材料浸提液對CHO細胞的微核形成影響。以實時定量聚合酶鏈式反應(RealTime Quantitative Polymerase Chain Reaction，RT-qPCR)和蛋白免疫印跡(Westernblotting，WB)方法分別檢測PBS材料浸提液共培養(yǎng)后CHO細胞P53、Survivn基因及蛋白的表達變化

8、;以RT-qPCR方法檢測PBS材料浸提液對THP-1細胞凋亡相關基因Bax、Bc1-2、Smac和IAP-1的表達變化。
　　 結果:①代謝活化系統(tǒng)存在和缺乏條件下，PBS材料浸提液誘發(fā)CHO細胞的染色體畸變率均小于5％，對該細胞無致突變性。
　　 ②CHO細胞最大濃度PBS浸提液共培養(yǎng)72小時后出現(xiàn)微核的細胞數(shù)為（1.62±1.01），與F12/DMEM組和L-PLA組相比均無差異（P＞0.05），明顯低于ZnSO4

9、·7H2O IC10劑量組(25.45±3.23)，(P＜0.05)。
　　 ③浸提液共培養(yǎng)后CHO細胞P53、Survivn基因及蛋白表達與F12/DMEM對照組相比，均沒有明顯變化(P＞0.05)。
　　 ④浸提液共培養(yǎng)后THP-1細胞凋亡相關基因與RPMI-1640對照組相比，抗凋亡基因Bc1-2表達下調(P＜0.05)，促凋亡基因Bax表達上調(P＜0.05)，而IAP-1和Smac基因表達則無明顯變化，(P＞0

10、.05)。
　　 結論:本實驗條件下，PBS材料浸提液對CHO細胞的染色體行為作用較小，無致突變性，不影響其癌相關基因和蛋白表達變化。該材料浸提液不誘發(fā)THP-1細胞抗凋亡基因的過表達，無致癌性;促凋亡基因Bax上調，抗凋亡基因Bc1-2下調可能是其誘發(fā)該細胞凋亡的分子機制。
　　 第三部分聚丁二酸丁二醇酯(PBS)體內(nèi)毒性研究
　　 目的:動物體內(nèi)實驗依然是目前評價生物材料安全性的重要手段，其結果更具有科學性和

11、可信度。本部分以ICR小鼠為研究對象，以灌胃染毒方法研究聚丁二酸丁二醇酯[poly(butylene succinate)，PBS]的急慢性毒性，以及骨髓染色體畸變和淋巴細胞微核形成的影響，并進一步驗證體外評價的實驗結果。
　　 方法:將ICR小鼠分為生理鹽水組、L-PLA浸提液組、PBS浸提液組和環(huán)磷酰胺陽性對照組，以小鼠最大灌胃容量染毒7天，通過小鼠一般情況，組織病理、骨髓染色體畸變和淋巴細胞微核評價PBS材料的體內(nèi)毒性。<

12、br>　　 結果:染毒期間PBS材料浸提液組小鼠一般情況良好，重要臟器無病理變化;其染色體畸變率為（4.4±1.6）％，與生理鹽水組和L-PLA浸提液組相比無統(tǒng)計學差異(P＞0.05); PBS浸提液組小鼠淋巴細胞的微核細胞數(shù)為（5.52±4.01），與生理鹽水組和L-PLA組相比無差異(P＞0.05)，明顯低于環(huán)磷酰胺對照組(31.84±5.37)(P＜0.05)。
　　 結論;本實驗條件下，PBS材料對ICR沒有毒性和致突