何牧野 王涵 曲明悅 王春仁

【提要】 內(nèi)鏡黏膜下手術(shù)治療的發(fā)展使得早期消化道腫瘤以及息肉手術(shù)治療變得更加簡(jiǎn)單便捷，極大地減輕了患者的術(shù)后痛苦與經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。黏膜下注射能有效預(yù)防術(shù)中穿孔，是內(nèi)鏡黏膜下手術(shù)的主要步驟，可明顯減少手術(shù)時(shí)間。普通的生理鹽水作為黏膜下注射液雖然安全廉價(jià)，但形成的隆起效果差、隆起時(shí)間不持久。生物材料有良好的生物相容性、較低的毒副作用，可以形成有黏附性的液體，是黏膜下注射液良好的選擇之一。本文對(duì)生物材料作為內(nèi)鏡黏膜下注射液的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

內(nèi)鏡黏膜下切除術(shù)(EMR)與內(nèi)鏡黏膜下剝離術(shù)(ESD)是在內(nèi)鏡下對(duì)消化道早期腫瘤或息肉進(jìn)行摘除的手術(shù)。相比于普通外科手術(shù)，具有患者術(shù)后痛苦小、術(shù)后恢復(fù)好、住院時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。黏膜下注射是內(nèi)鏡黏膜下手術(shù)的主要步驟，良好的黏膜下注射液可避免手術(shù)操作穿孔、手術(shù)操作困難等問題。生理鹽水安全性高、價(jià)格低廉，是常用的黏膜下注射液，但形成隆起效果差、擴(kuò)散快，需多次注射，使得生理鹽水不能成為最佳的黏膜下注射液。近年來，新型黏膜下注射劑的研究眾多，主要有二氧化碳[1]、異丙烷[2]等無機(jī)化合物，甘油[3]等有機(jī)物，自體血[4]、明膠[5]、透明質(zhì)酸[6]等生物材料，其中生物材料應(yīng)用最為廣泛。生物材料是一類用于診斷、治療、修復(fù)或替換人體組織、器官或增進(jìn)其功能的新型高技術(shù)材料[7]，在人體內(nèi)具有良好的生物相容性，較少產(chǎn)生毒副作用，被廣泛應(yīng)用于骨、心臟、牙齒等部位。內(nèi)鏡黏膜下注射液必須具備組織無毒性，且有一定的黏性，能形成持久的下墊，生物材料完全可以滿足以上要求。生物材料種類繁多，本文從合成材料、天然材料及其衍生物、復(fù)合材料三個(gè)方面綜述了生物材料作為內(nèi)鏡黏膜下注射液的應(yīng)用研究進(jìn)展，期望為其臨床應(yīng)用提供一定的依據(jù)。

1 合成材料

1.1 泊洛沙姆

泊洛沙姆是白色或微黃色半透明蠟狀固體，是由聚氧乙烯和聚氧丙烯組成的嵌段共聚物，泊洛沙姆具有一定的熱敏性，根據(jù)聚氧乙烯和聚氧丙烯比例的不同可分為不同類型，其中聚氧乙烯的含量超過30%以上的泊洛沙姆具有一定的水溶性。

泊洛沙姆188中的聚氧乙烯在共聚物中的占比為80%，易溶于水，在20%～30%濃度和室溫下能成凝膠狀態(tài)。泊洛沙姆188具有一定的安全性、表面活性、可增加細(xì)胞膜通透性、穩(wěn)定修復(fù)細(xì)胞膜[8-9]的優(yōu)點(diǎn)，是常用的藥物輔料。最新研究的一種主要成分為泊洛沙姆188與染料亞甲基藍(lán)的乳劑(Eleview)[10]，其氧乙烯的氫鍵能與細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)合，使得Eleview能與細(xì)胞基質(zhì)相互作用，產(chǎn)生一定的黏附性。黏膜下注射該乳劑能大大縮短手術(shù)時(shí)間，一般使用生理鹽水的手術(shù)時(shí)間是60～140 min，而使用Eleview的平均手術(shù)時(shí)間為12.5 min，且所需用量較小。使用泊洛沙姆188作為黏膜下注射劑有一定可行性，對(duì)于EMR術(shù)Eleview無需多次注射，但行ESD術(shù)時(shí)則需要注射3～5次。但是，Eleview注射后容易產(chǎn)生氣泡，使得視野模糊，價(jià)錢也較為昂貴[11]。

1.2 聚乙二醇馬來酸檸檬酸鹽

聚乙二醇馬來酸檸檬酸鹽(PEGMC)，是一種檸檬酸(CA)衍生的原位交聯(lián)可生物降解聚合物，該聚合物主要由馬來酸(MA)、聚乙二醇(PEG)、檸檬酸(CA)三者合成而來。PEGMC在體外表現(xiàn)出優(yōu)異的細(xì)胞和組織相容性，其降解產(chǎn)物的毒性較小。PEGMC與其他生物材料聯(lián)合制成的復(fù)合材料可用于骨科修復(fù)、創(chuàng)面修復(fù)、藥物傳遞等領(lǐng)域[12-14]。Tran等[15]研發(fā)了一種主要含有PEGMC的聚合物iDEEP，該聚合物分為A液與B液，其中A液為PEGMC，B液中主要含有胃黏膜保護(hù)藥瑞巴派特。當(dāng)AB液混合時(shí)，黏膜下注射的液體會(huì)固化，并且釋放瑞巴派特，起到一定的胃黏膜保護(hù)作用。iDEEP作為黏膜下注射液，注射效果好于0.4%透明質(zhì)酸，iDEEP-A液的注射難度與透明質(zhì)酸相同，而AB液混合后4 min才能完全固化。

2 天然材料及其衍生物

2.1 多糖類

2.1.1 殼聚糖

殼聚糖是甲殼素脫乙?；纬傻奈镔|(zhì)，主要存在于貝類等軟體動(dòng)物的外殼或節(jié)肢動(dòng)物的外骨骼[16]。殼聚糖作為甲殼素脫乙?；漠a(chǎn)物，不能完全溶于水。殼聚糖具有高黏著性、止血、抗菌、低毒性等優(yōu)點(diǎn)[17]，只能在酸性條件下溶于水，不能直接作為生物材料用于醫(yī)療。殼聚糖的衍生物改變了殼聚糖原有的性能，增加了殼聚糖的生物相容性、抗菌性、不同pH值下的水溶性，可作為傷口敷料[18]。殼聚糖衍生物也可用作黏膜下注射劑，Yoshida等[19]、Ishizuka等[20]研發(fā)的光交聯(lián)殼聚糖衍生物，殼聚糖游離氨基上結(jié)合了2%乳糖基團(tuán)和2.5%的光反應(yīng)疊氮基團(tuán)，使殼聚糖能在中性PH值條件下完全溶于水。光交聯(lián)殼聚糖在紫外照射過后，能形成完全不溶于水的水凝膠，該水凝膠用于黏膜下注射效果較好。光交聯(lián)殼聚糖需要紫外光照射才能形成凝膠，但紫外光照射不均勻時(shí)則較難使所有部位完全凝膠化。

2.1.2 海藻酸鹽

海藻酸鹽(SA)是一種甘露糖醛酸與古羅糖醛酸組成的共聚物。SA主要存在于褐藻、假單胞菌中，SA與殼聚糖[21]、聚丙烯酰胺[22]等材料復(fù)合使用可作為一種傷口的敷料并能起到很好的止血和促進(jìn)傷口愈合的作用。SA具有促進(jìn)傷口止血和愈合的作用，其毒性低且遇Ca2+能形成彈性凝膠。SA的安全性很高，作為黏膜下注射劑具有一定的可行性。目前的研究證明，0.6%～4%的海藻酸鈉黏膜下注射效果均優(yōu)于生理鹽水，其中0.6%的SA注射后隆起高度持續(xù)時(shí)間均明顯好于0.4%透明質(zhì)酸，而注射難度低于其他濃度的SA溶液和0.4%的透明質(zhì)酸。0.6%成為黏膜下注射SA的最佳濃度[23-25]且不會(huì)造成組織損傷。Uemura等[26]將0.6%SA應(yīng)用于胃和食管腫瘤行ESD術(shù)的患者，發(fā)現(xiàn)對(duì)比0.4%透明質(zhì)酸，0.6%SA的有效率明顯提高。0.6%SA對(duì)于較大較深的腫瘤切除率好于0.4%透明質(zhì)酸，并且二者超80%的患者無需二次注射，且SA可降低術(shù)中患者出血率。

2.1.3 透明質(zhì)酸

透明質(zhì)酸(SH)是一種最早從牛眼睛玻璃體中提取出來的酸性黏多糖，由D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺組成。SH主要用于眼科、整形外科以及骨關(guān)節(jié)炎的治療，具有高保濕、促進(jìn)細(xì)胞損傷修復(fù)、生物相容性好等特點(diǎn)[27]。高濃度的SH具有一定的彈性和黏附性。Yamamoto等[28]確定了SH最佳的注射濃度為0.4%，臨床常用0.4%的SH作為黏膜注射液。0.4% SH是目前臨床上應(yīng)用最為廣泛的替代生理鹽水的黏膜下注射液，其黏膜下注射難度低，隆起效果好，切除有效率高。但SH原材料中提取較少，價(jià)格昂貴，限制了其作為黏膜下注射液的進(jìn)一步發(fā)展。

2.1.4 纖維素

纖維素是天然高分子化合物，常存在于植物的細(xì)胞壁中，不溶于水，在水中會(huì)發(fā)生一定程度的溶脹。纖維素發(fā)生酯化、醚化等反應(yīng)形成纖維素衍生物，能溶解于水并具有黏連性，常用作藥物輔料起到藥物增稠賦形、控釋緩釋等作用[29]。

羧甲基纖維素鈉(SCMC)是一種纖維素羧甲基醚，溶于水中可形成高黏稠度液體，常作為增稠劑應(yīng)用，具有一定的安全性，目前未證明其對(duì)動(dòng)物有毒性，SCMC還可預(yù)防術(shù)后黏連[30-31]。SCMC的水溶液可以作為黏膜下注射液，能夠形成持久的較好的下墊，剝離后可見黏膜下明顯的血管，很少出現(xiàn)出血穿孔的情況，使ESD手術(shù)操作變得簡(jiǎn)單。研究表明，SCMC最佳注射濃度在1.5%～3.0%， Yamasaki等[32]最早使用2.5% SCMC行黏膜下注射，使用18G穿刺針進(jìn)行注射，隨后發(fā)現(xiàn)1.5%、3.0% SCMC形成的黏膜下墊厚度相似，效果相同，但1.5%的注射難度較小，因此1.5%的注射濃度為最適宜注射濃度[33]。SCMC水溶液作為黏膜下注射液，黏性較高，能在ESD術(shù)后停留在創(chuàng)面，降低其術(shù)中和術(shù)后出血率。

羥丙基甲基纖維素(HPMC)是一種纖維素混合醚，易溶于水，在一定溫度下能形成凝膠，其黏稠度越高，水溶性越低。HPMC溶液具有一定的黏彈性并且價(jià)格低廉易得，能替代SH用于眼科治療或者藥物運(yùn)載材料[34]。Feitoza等[35]首次證明0.83%的HPMC使用球囊注射器注射形成的下墊能持續(xù)45 min，并且1周后觀察黏膜下組織損傷很小。在此基礎(chǔ)上，Arantes等[36]發(fā)現(xiàn)，使用0.4%的HPMC行黏膜下注射也具有一定的可行性，不會(huì)造成組織損傷，且注射難度低于0.83%的HPMC。HPMC作為黏膜下注射劑具有和SH相同的效果，且價(jià)格遠(yuǎn)比后者便宜，但HPMC存在潛在的抗原抗體反應(yīng)[37]，相對(duì)于其他黏膜下注射材料，HPMC不具有太大優(yōu)勢(shì)。

2.1.5 淀粉

淀粉是植物經(jīng)光合作用形成的多聚葡萄糖的高分子化合物，不溶于水、無毒、具有吸濕性，將溶于水的淀粉加熱后能形成糊狀物。淀粉經(jīng)過酯化和醚化反應(yīng)形成的衍生物具有較好的溶脹度和黏稠性。

羧甲基淀粉(CMS)是淀粉羧甲基醚，應(yīng)用于胃腸道藥物的輔料。CMS的自組裝現(xiàn)象和氫鍵離子化作用，使其遇水能溶脹形成凝膠[38]。EndoClot?SIS多糖注射液正是以CMS作為多糖粉，溶于生理鹽水，注射在胃黏膜下，最終凝膠化，能夠保持一個(gè)持久的、提升較高的黏膜下墊，且組織未出現(xiàn)損傷[39]。CMS便宜易得，但在混合注射時(shí)需要專用的注射器進(jìn)行注射，目前EndoClot?SIS尚未在臨床上使用，具體臨床應(yīng)用效果有待于今后的報(bào)道。

羥乙基淀粉(HES)是將天然支鏈淀粉羥乙基化形成的一種淀粉衍生物，廉價(jià)且安全。該溶液澄清且?guī)в叙ば裕芍委熀皖A(yù)防血容量不足，用于稀釋等容血液。HAES滿足黏膜下注射液的基本要求，能形成具有黏性的膠體液。在 Fasoulas等[40]研究中，6%的HES溶液用于內(nèi)鏡黏膜下切除術(shù)，黏膜下注射能形成持久下墊，易于手術(shù)操作，減少手術(shù)時(shí)間且安全性較高。將多種注射液用于ESD術(shù)中，比較發(fā)現(xiàn)6%的HES溶液在形成隆起的效果方面與Eleview相同，優(yōu)于高滲葡萄糖和HPMC等注射液。

2.2 蛋白類

2.2.1 明膠

明膠是一種由動(dòng)物皮膚、骨、肌膜等結(jié)締組織中的膠原部分降解而成的白色或淡黃色、半透明、微帶光澤的薄片或粉粒，是天然高分子材料之一。明膠可降解，溶于熱水中能吸水溶脹。常用在止血、緩釋材料、組織修復(fù)、血液替代等多個(gè)方面[41]。

琥珀酰明膠(SG)作為一種改良的明膠，將明膠中N12基團(tuán)用琥珀酸酐替代[42]，使之電解質(zhì)與pH值更適宜，因其對(duì)血液凝血效果影響較小，安全性較高，目前主要用作血漿替代品起到擴(kuò)大血容的作用[43]。因SG具有一定的黏彈性，Moss等[44]首次在豬結(jié)腸上將其作為EMR術(shù)的黏膜下注射液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。與普通生理鹽水相比，SG黏膜下注射時(shí)，切割范圍更大，術(shù)中未出現(xiàn)延遲性出血，但出現(xiàn)了穿孔的現(xiàn)象，術(shù)后10 d觀察未發(fā)現(xiàn)有炎癥反應(yīng)，具有一定可行性。Moss等[5]在患者身上使用SG行黏膜下注射，注射壓力較小，減半了內(nèi)鏡切除術(shù)(ER)的操作時(shí)間，提高了操作效率。部分患者對(duì)SG存在過敏現(xiàn)象，雖然黏膜下注射的量較少，但也存在部分患者手術(shù)中突發(fā)低血壓的現(xiàn)象。

2.2.2 彈性蛋白

彈性蛋白是一種細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，主要存在于動(dòng)物結(jié)締組織中，不溶于水，具有彈性、延展性，應(yīng)用于組織工程支架和真皮替代物等方面[45]。

彈性蛋白樣多肽(ELPS)是一類由彈性蛋白衍生的人工重復(fù)多肽，內(nèi)含5種氨基酸，即纈氨酸-脯氨酸-甘氨酸-纈氨酸-甘氨酸(VPGVG)重復(fù)序列。ELPS具有熱響應(yīng)性，在溫度升高時(shí)可疏水自締合，從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z態(tài)，并具有一定的黏彈性，可以通過用其他氨基酸替代其5肽重復(fù)序列中第4個(gè)氨基酸纈氨酸來改變其躍遷溫度(Tt)，即由溶到不溶，由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z態(tài)的溫度。ELPS具有很好的生物相容性，能滿足黏膜下注射液的要求[46-47]。Liu等[48]通過改變ELPS的躍遷溫度，使其低于人體溫度37 ℃，從而實(shí)現(xiàn)黏膜下層注射凝膠化，形成持久下墊，形成的隆起效果好于SH，而價(jià)格比SH低廉。高濃度ELPS注射難度較高，濃度為500 mmlo/L的ELPS注射難度較低，與甘油果糖相同，且操作時(shí)500 mmol/Ld的ELPS可以很好地分離固有肌層與黏膜層，因此操作起來比甘油果糖速度更快，可有效降低術(shù)中穿孔率。目前，ELPS的研究尚且處于實(shí)驗(yàn)階段，還未進(jìn)入臨床應(yīng)用研究階段。

2.2.3 纖維蛋白

纖維蛋白原是纖維蛋白前體，是血液中的糖蛋白，具有良好的止血作用，與凝血酶混合形成的纖維蛋白膠，能用于ESD術(shù)后潰瘍出血的治療[49]，纖維蛋白原混合物(內(nèi)含纖維蛋白原、靛藍(lán)胭脂紅、生理鹽水與腎上腺素)具有一定的黏連性，有微血管止血作用，在EMR手術(shù)過程中血液外滲較少，使得視野較為清晰[50]，纖維蛋白混合物雖然在手術(shù)過程中能起到一定的止血作用，但形成的隆起效果一般，作為血漿制品價(jià)格昂貴，也存在傳染病風(fēng)險(xiǎn)[51]。

3 復(fù)合材料

3.1 泊洛沙姆188與泊洛沙姆407復(fù)合材料

泊洛沙姆407易溶于水和95%的乙醇，其中聚氧乙烯在共聚物中占比為70%左右，其水溶液具有反向熱凝膠作用，其形成凝膠的溫度較低，25 ℃時(shí)形成凝膠的濃度在20%左右[52]。由泊洛沙姆407與泊洛沙姆188組成的熱敏二原水凝膠，在25 ℃～30 ℃能從液態(tài)成為凝膠肽。Zhu等[53]的研究在于尋找二原凝膠中泊洛沙姆407與泊洛沙姆188的含量配比，結(jié)果證明泊洛沙姆407與泊洛沙姆188含量配比為17%:0.5%時(shí)，注射壓力小于其他含量配比的二原凝膠，但目前尚未進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn)。

3.2 聚乳酸-乙醇酸與聚乙二醇復(fù)合材料

聚乙二醇(PEG)是環(huán)氧乙烷和水或乙二醇聚合而來的物質(zhì)，易溶于水，形成黏性液體，常用于潤滑劑、栓劑、片劑等方面的制備[54]。聚乳酸-乙醇酸(PLGA)由乳酸和羥基乙酸兩個(gè)單體聚合而來，不溶于水，能形成黏稠液體，在高溫下能轉(zhuǎn)變成凝膠態(tài)，主要用于藥物輸送[55]。PEG和PLGA兩者均具有生物相容性，并且PEG與PLAG形成的共聚物可降解。聚乙二醇-(聚乳酸-乙醇酸)(PEG-PLGA)共聚物形成的凝膠中加入胸腺肽β4(球形肌動(dòng)蛋白結(jié)合肽)作為黏膜下注射液用于食管ESD術(shù)，可以預(yù)防食管狹窄[56]。PLAG-PEG-PLAG本身具有親水性，通過改變其末端基團(tuán)可以使其在一定溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)槟z態(tài)，從而制備成在人體溫度下成為凝膠態(tài)的三嵌段共聚物[57]。PLGA-PEG-PLGA因其熱敏性在臨床上常應(yīng)用于組織工程、藥物輸送等方面。Yu等[58]研究通過調(diào)節(jié)三嵌段共聚物結(jié)構(gòu)使其溶膠-凝膠溫度控制在33 ℃，在迷你豬胃中進(jìn)行黏膜下注射，發(fā)現(xiàn)其隆起效果一開始與甘油果糖、透明質(zhì)酸相同，但一段時(shí)間后隆起效果明顯好于其他兩種注射液，相關(guān)研究尚處于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段。

3.3 透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素和泊洛沙姆407復(fù)合材料

硫酸軟骨素是共價(jià)連接在蛋白質(zhì)上形成蛋白聚糖的一類酸性黏多糖，存在于人和其他動(dòng)物軟骨中，其易溶于水，其水溶液具有黏稠性，臨床上常用于治療關(guān)節(jié)炎、預(yù)防心血管疾病[59]。透明質(zhì)酸由于較高的成本，直接作為黏膜下注射液過于昂貴，可在透明質(zhì)酸的基礎(chǔ)上添加其他生物材料。Fernández-Esparrach等[60]、Córdova等[61]將Norgine公司生產(chǎn)的有透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素和泊洛沙姆407等3種材料的復(fù)合材料Ziverel稀釋成50%、80%進(jìn)行豬胃黏膜下注射的體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示Ziverel能夠形成長久的下墊并且未發(fā)生組織損傷，使用此復(fù)合材料能夠安全進(jìn)行EMR術(shù)，并不會(huì)影響早期愈合，但該復(fù)合材料中含有透明質(zhì)酸，有誘發(fā)腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)。

4 總結(jié)

目前黏膜下注射液中的生物材料主要分為合成材料、天然材料及其衍生物、復(fù)合材料。這些生物材料大多是一些藥用輔料、溶脹劑、血漿替代品、創(chuàng)面修復(fù)敷料。生物材料作為黏膜下注射液，具有較高的生物相容性，不會(huì)造成組織損傷，能彌補(bǔ)其他黏膜下注射液的不足，在此基礎(chǔ)上用于黏膜下注射的生物材料均能產(chǎn)生持久的黏膜下隆起，是良好的黏膜下注射劑。表1中羅列了目前應(yīng)用于黏膜下注射的生物材料的信息，包括目前研究常用的注射針規(guī)格、應(yīng)用的手術(shù)類型和器官、優(yōu)缺點(diǎn)、安全性等方面。生物材料的應(yīng)用目前仍然存在一些問題，例如價(jià)格昂貴、熱敏材料容易在注射過程中固化堵塞注射針、不能完全避免術(shù)中術(shù)后出血和術(shù)后穿孔的可能、應(yīng)用器官單一等。應(yīng)用于黏膜下注射的材料中，Eleview、海藻酸鹽、透明質(zhì)酸、羥乙基淀粉等是目前應(yīng)用較為廣泛且效果較好的黏膜下注射液，但Eleview、透明質(zhì)酸價(jià)格過于昂貴，相比較而言，廉價(jià)的海藻酸鹽和羥乙基淀粉更有臨床應(yīng)用推廣的可行性。其他黏膜下注射液中，具有較好的黏膜下隆起效果且價(jià)廉者目前尚缺乏臨床實(shí)驗(yàn)，仍然需要進(jìn)一步研究。

表1 各黏膜下注射材料對(duì)比