研究小組係統分析了矽膠乳房植入物表麵形貌如何影響健康。圖片來源：麻省理工學院

■本報記者 唐鳳

美國每年約有40萬(wan) 人接受矽膠乳房植入手術。但是，這些植入物安全嗎？該國食品和藥物監督管理局（FDA）數據顯示，由於(yu) 疤痕組織的積累和其他並發症，大多數植入物需要在10年內(nei) 更換。

為(wei) 此，麻省理工學院等機構研究人員對5種植入物的形貌等特征進行了研究，係統分析了不同表麵結構是如何影響不良反應發展的，以便找出何種植入物設計可能較安全。相關(guan) 論文6月21日刊登於(yu) 《自然—生物醫學工程》。

美麗(li) 有風險

矽膠被廣泛用於(yu) 慢性植入，並且被普遍認為(wei) 是安全的。為(wei) 了減輕人體(ti) 對矽膠植入物的免疫反應，設計人員已經采取了諸多措施，例如改變表麵化學性質的化學修飾、水凝膠塗層、等離子體(ti) 處理，以及改變表麵特征的形貌和粗糙度。

其中，矽膠乳房植入物自20世紀60年代開始使用，最早版本的表麵十分光滑。然而，植入者常會(hui) 出現一種名為(wei) 包膜攣縮的並發症——植入物周圍形成疤痕組織並擠壓它，導致疼痛以及植入物變形。並且植入物也可能發生翻轉，需要手術調整或移除。

20世紀80年代末，一些公司開始製造表麵粗糙的植入物，有的甚至有數百微米厚的紋理，從(cong) 而希望能夠減少包膜攣縮發生率，並使其更好地與(yu) 組織“黏”在一起，固定在原地。

然而，2019年，FDA要求一家乳房植入物製造商召回所有在美國銷售的高紋理乳房植入物（約80微米），原因是增加了與(yu) 乳房植入物相關(guan) 的間變性大細胞淋巴瘤（一種免疫係統癌症）風險。

目前，新一代乳房植入物粗糙度輕微（平均約4微米），而且接觸點的數量、分布和尺寸已優(you) 化到細胞尺寸，旨在防止這些並發症。即便如此，FDA資料顯示，所有的隆胸手術都有風險，包括間變性大細胞淋巴瘤、通常被稱為(wei) 乳房植入物疾病的全身性症狀以及包膜攣縮等。

除了愛美人士，一些腫瘤患者甚至殘障人士則不得不使用植入物。因此，未來需要設計更多的生物相容性植入物。

“可以說，基於(yu) 科學的植入物設計十分重要，它可以為(wei) 患者提供更安全的產(chan) 品。”Establishment Labs公司Roberto de Mezerville說。

光滑、粗糙都不佳

《中國科學報》從(cong) 麻省理工學院獲悉，該校教授Robert Langer、約翰斯·霍普金斯大學助理教授Joshua Doloff、萊斯大學助理教授Omid Veiseh等人一直在探索植入物表麵是如何與(yu) 周圍組織和免疫係統相互作用的。

論文作者之一Veiseh告訴記者：“植入物表麵形貌可以極大影響免疫反應對其感知。因此，植入物的設計對使用安全性有重要影響。我們(men) 希望這篇論文能幫助整形外科醫生評估和更好地理解植入物的選擇如何影響患者健康。”

他們(men) 首先測試了5種市麵上出售的植入物，包括之前被召回的高紋理、完全光滑的植入物，以及3個(ge) 粗糙度介於(yu) 二者之間的植入物。其中兩(liang) 個(ge) 植入物具有新型表麵結構，一個(ge) 是4微米的粗糙度，另一個(ge) 是15微米。

“我們(men) 使用了與(yu) 目前市場上已批準的商業(ye) 植入物相同的基材/化學成分，希望我們(men) 的數據盡可能與(yu) 臨(lin) 床相關(guan) 。”Doloff告訴《中國科學報》。

在一項兔子研究中，研究人員發現，最粗糙植入物周圍組織顯示出巨噬細胞活性增加的跡象。巨噬細胞是一種能清除外來細胞和碎片的免疫細胞。而且，所有的植入物都刺激了名為(wei) T細胞的免疫細胞，但方式不同。粗糙表麵的植入物刺激了更多的促炎T細胞反應。

這些發現表明，粗糙的植入物會(hui) 與(yu) 周圍組織摩擦，造成更大刺激。這或許可以解釋為(wei) 什麽(me) 粗糙的植入物可能導致淋巴瘤：一些表麵顆粒脫落並被困在附近的組織中，引發慢性炎症，最終導致癌症。

研究人員還在老鼠身上測試了這些植入物的微縮版本，最終也得出了類似結論。例如，更粗糙的植入物激發了更多的巨噬細胞活性、更高水平的炎症T細胞，並形成更多的疤痕組織。他們(men) 還對這些免疫細胞進行了單細胞RNA測序，以確認細胞表達了促炎基因。

“雖然完全光滑的表麵植入物也導致了更高水平的巨噬細胞反應和纖維化，但很明顯，在小鼠中，粗糙植入物對單個(ge) 細胞壓力更大，並表達了更多的促炎表型。”Doloff說。

選擇應謹慎

在動物實驗之後，研究人員分析了來自MD安德森癌症中心的大量癌症組織樣本，以研究人體(ti) 對不同類型的矽膠乳房植入物的反應。

在這些樣本中，研究人員看到了與(yu) 動物研究相同類型的免疫反應。他們(men) 觀察到，多年來，高紋理植入物使用者的組織樣本顯示出慢性、長期免疫反應的跡象；這些患者的疤痕組織更厚。

“我們(men) 在小鼠、兔子和人類中看到一致和相似的效果。雖然有人可能會(hui) 說存在物種特異性差異，但免疫和纖維化反應的保守程度是相當顯著的。”Doloff說，“相比而言，4微米粗糙度的植入物在減少異物反應、纖維囊形成和炎症免疫反應方麵是最佳的。原因可能是此類表麵結構類似細胞的表麵，使細胞能以不同的方式感知它們(men) 。”

研究人員希望，該成果可以幫助其他研究人員優(you) 化矽膠乳房植入物和其他類型醫用矽膠植入物設計，以獲得更好的安全性。

“我們(men) 希望能夠帶來新的材料科學方法，更好地理解隆胸領域的生物相容性問題。我們(men) 也希望該研究有利於(yu) 設計更安全、更有效的植入物。”該研究資深作者Langer說。

下一步，研究人員計劃分析可以減少瘢痕和炎症的最佳植入物能否在癌症患者中發揮作用。因為(wei) 早期的癌症治療手段，如化療、放療或其他介入手術，會(hui) 導致纖維化以及更高的植入失敗率。

相關(guan) 論文信息：https://doi.org/10.1038/s41551-021-00739-4