美國(guó)每年約有40萬(wàn)人接受硅膠乳房植入手術(shù)。但是，這些植入物安全嗎?該國(guó)食品和藥物監(jiān)督管理局(FDA)數(shù)據(jù)顯示，由于疤痕組織的積累和其他并發(fā)癥，大多數(shù)植入物需要在10年內(nèi)更換。
為此，麻省理工學(xué)院等機(jī)構(gòu)研究人員對(duì)5種植入物的形貌等特征進(jìn)行了研究，系統(tǒng)分析了不同表面結(jié)構(gòu)是如何影響不良反應(yīng)發(fā)展的，以便找出何種植入物設(shè)計(jì)可能較安全。相關(guān)論文6月21日刊登于《自然—生物醫(yī)學(xué)工程》。
美麗有風(fēng)險(xiǎn)
硅膠被廣泛用于慢性植入，并且被普遍認(rèn)為是安全的。為了減輕人體對(duì)硅膠植入物的免疫反應(yīng)，設(shè)計(jì)人員已經(jīng)采取了諸多措施，例如改變表面化學(xué)性質(zhì)的化學(xué)修飾、水凝膠涂層、等離子體處理，以及改變表面特征的形貌和粗糙度。
其中，硅膠乳房植入物自20世紀(jì)60年代開(kāi)始使用，最早版本的表面十分光滑。然而，植入者常會(huì)出現(xiàn)一種名為包膜攣縮的并發(fā)癥——植入物周?chē)纬砂毯劢M織并擠壓它，導(dǎo)致疼痛以及植入物變形。并且植入物也可能發(fā)生翻轉(zhuǎn)，需要手術(shù)調(diào)整或移除。
20世紀(jì)80年代末，一些公司開(kāi)始制造表面粗糙的植入物，有的甚至有數(shù)百微米厚的紋理，從而希望能夠減少包膜攣縮發(fā)生率，并使其更好地與組織“黏”在一起，固定在原地。
然而，2019年，F(xiàn)DA要求一家乳房植入物制造商召回所有在美國(guó)銷(xiāo)售的高紋理乳房植入物(約80微米)，原因是增加了與乳房植入物相關(guān)的間變性大細(xì)胞淋巴瘤(一種免疫系統(tǒng)癌癥)風(fēng)險(xiǎn)。
目前，新一代乳房植入物粗糙度輕微(平均約4微米)，而且接觸點(diǎn)的數(shù)量、分布和尺寸已優(yōu)化到細(xì)胞尺寸，旨在防止這些并發(fā)癥。即便如此，F(xiàn)DA資料顯示，所有的隆胸手術(shù)都有風(fēng)險(xiǎn)，包括間變性大細(xì)胞淋巴瘤、通常被稱(chēng)為乳房植入物疾病的全身性癥狀以及包膜攣縮等。
除了愛(ài)美人士，一些腫瘤患者甚至殘障人士則不得不使用植入物。因此，未來(lái)需要設(shè)計(jì)更多的生物相容性植入物。
“可以說(shuō)，基于科學(xué)的植入物設(shè)計(jì)十分重要，它可以為患者提供更安全的產(chǎn)品。”Establishment Labs公司Roberto de Mezerville說(shuō)。
光滑、粗糙都不佳
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》從麻省理工學(xué)院獲悉，該校教授Robert Langer、約翰斯·霍普金斯大學(xué)助理教授Joshua Doloff、萊斯大學(xué)助理教授Omid Veiseh等人一直在探索植入物表面是如何與周?chē)M織和免疫系統(tǒng)相互作用的。
論文作者之一Veiseh告訴記者：“植入物表面形貌可以極大影響免疫反應(yīng)對(duì)其感知。因此，植入物的設(shè)計(jì)對(duì)使用安全性有重要影響。我們希望這篇論文能幫助整形外科醫(yī)生評(píng)估和更好地理解植入物的選擇如何影響患者健康。”
他們首先測(cè)試了5種市面上出售的植入物，包括之前被召回的高紋理、完全光滑的植入物，以及3個(gè)粗糙度介于二者之間的植入物。其中兩個(gè)植入物具有新型表面結(jié)構(gòu)，一個(gè)是4微米的粗糙度，另一個(gè)是15微米。
“我們使用了與目前市場(chǎng)上已批準(zhǔn)的商業(yè)植入物相同的基材/化學(xué)成分，希望我們的數(shù)據(jù)盡可能與臨床相關(guān)。”Doloff告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。
在一項(xiàng)兔子研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，最粗糙植入物周?chē)M織顯示出巨噬細(xì)胞活性增加的跡象。巨噬細(xì)胞是一種能清除外來(lái)細(xì)胞和碎片的免疫細(xì)胞。而且，所有的植入物都刺激了名為T(mén)細(xì)胞的免疫細(xì)胞，但方式不同。粗糙表面的植入物刺激了更多的促炎T細(xì)胞反應(yīng)。
這些發(fā)現(xiàn)表明，粗糙的植入物會(huì)與周?chē)M織摩擦，造成更大刺激。這或許可以解釋為什么粗糙的植入物可能導(dǎo)致淋巴瘤：一些表面顆粒脫落并被困在附近的組織中，引發(fā)慢性炎癥，最終導(dǎo)致癌癥。
研究人員還在老鼠身上測(cè)試了這些植入物的微縮版本，最終也得出了類(lèi)似結(jié)論。例如，更粗糙的植入物激發(fā)了更多的巨噬細(xì)胞活性、更高水平的炎癥T細(xì)胞，并形成更多的疤痕組織。他們還對(duì)這些免疫細(xì)胞進(jìn)行了單細(xì)胞RNA測(cè)序，以確認(rèn)細(xì)胞表達(dá)了促炎基因。
“雖然完全光滑的表面植入物也導(dǎo)致了更高水平的巨噬細(xì)胞反應(yīng)和纖維化，但很明顯，在小鼠中，粗糙植入物對(duì)單個(gè)細(xì)胞壓力更大，并表達(dá)了更多的促炎表型。”Doloff說(shuō)。
選擇應(yīng)謹(jǐn)慎
在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)之后，研究人員分析了來(lái)自MD安德森癌癥中心的大量癌癥組織樣本，以研究人體對(duì)不同類(lèi)型的硅膠乳房植入物的反應(yīng)。
在這些樣本中，研究人員看到了與動(dòng)物研究相同類(lèi)型的免疫反應(yīng)。他們觀察到，多年來(lái)，高紋理植入物使用者的組織樣本顯示出慢性、長(zhǎng)期免疫反應(yīng)的跡象;這些患者的疤痕組織更厚。
“我們?cè)谛∈蟆⑼米雍腿祟?lèi)中看到一致和相似的效果。雖然有人可能會(huì)說(shuō)存在物種特異性差異，但免疫和纖維化反應(yīng)的保守程度是相當(dāng)顯著的。”Doloff說(shuō)，“相比而言，4微米粗糙度的植入物在減少異物反應(yīng)、纖維囊形成和炎癥免疫反應(yīng)方面是最佳的。原因可能是此類(lèi)表面結(jié)構(gòu)類(lèi)似細(xì)胞的表面，使細(xì)胞能以不同的方式感知它們。”
研究人員希望，該成果可以幫助其他研究人員優(yōu)化硅膠乳房植入物和其他類(lèi)型醫(yī)用硅膠植入物設(shè)計(jì)，以獲得更好的安全性。
“我們希望能夠帶來(lái)新的材料科學(xué)方法，更好地理解隆胸領(lǐng)域的生物相容性問(wèn)題。我們也希望該研究有利于設(shè)計(jì)更安全、更有效的植入物。”該研究資深作者Langer說(shuō)。
下一步，研究人員計(jì)劃分析可以減少瘢痕和炎癥的最佳植入物能否在癌癥患者中發(fā)揮作用。因?yàn)樵缙诘陌┌Y治療手段，如化療、放療或其他介入手術(shù)，會(huì)導(dǎo)致纖維化以及更高的植入失敗率。
