聚丙烯酰胺凝胶的最佳聚合条件_韦佳良

聚丙烯酰胺凝胶的最佳聚合条件
韦佳良，蒙志斌，范立维，马亦龙，欧盛秋，赵昌(广西医科大学附属肿瘤医院，南宁530021)
摘要：目的探讨聚丙烯酰胺凝胶的最佳聚合条件。

方法体外建立模拟循环模型，将30%丙烯酰胺贮存液
分别配制成浓度为6%、7%、8%、9%的聚丙烯酰胺凝胶试验液，在37ħ恒温环境下，寻找凝胶聚合最适浓度、四甲基乙二胺（TEMED ）ʒ10%过硫酸铵（AP ）值及最适推注速度。

结果
37ħ条件下，TEMEDʒAP 分别为1ʒ5、1ʒ10、
1ʒ15，凝胶浓度为6%时的聚合时间分别为（43．3ʃ1．9）、（117．6ʃ3．0）、（433．0ʃ17．0）s ，凝胶浓度为7%时的聚合时间分别为（30．2ʃ1．4）、
（33．8ʃ1．9）、（47．0ʃ2．0）s ，凝胶浓度为8%时的聚合时间分别为（20．3ʃ1．2）、（22．4ʃ1．4）、（25．0ʃ1．1）s ，凝胶浓度为9%时的聚合时间分别为（18．3ʃ1．2）、（26．1ʃ1．3）、（29．5ʃ1．3）s 。

凝胶聚合时间＜45s 、45 50s 、＞50s 时聚合有效率分别为6．67%、90%、10%，两两比较，P 均＜0．01。

凝胶溶液最适推注速度为0．1mL /s 。

结论
聚丙烯酰胺凝胶的最佳聚合条件为37ħ环境下，利用30%丙烯酰胺贮存液配制
成7%丙烯酰胺凝胶溶液，取TEMEDʒAP =1ʒ15，推注速度为0．1mL /s 。

关键词：聚丙烯酰胺；凝胶；栓塞剂；聚合时间控制doi ：10．3969/j．issn．1002-266X．2014．19．010中图分类号：Ｒ654．1
文献标志码：A
文章编号：1002-
266X （2014）19-0031-03基金项目：广西自然科学基金项目（2010GXNSFA013245）。

通信作者：蒙志斌
随着医学影像设备、导管技术发展和应用，经血管介入栓塞技术引起人们的广泛关注。

其中，血管栓塞剂一直是研究的热门课题。

在血管介入治疗中栓塞剂种类较多，目前栓塞剂多采用PVA 颗粒、明胶海绵颗粒、碘油以及无水乙醇等，但栓塞效果均不理想。

寻找栓塞效果确切、适合临床的栓塞剂是提
高肿瘤介入栓塞疗效的关键［1］。

聚丙烯酰胺凝胶因有良好的生物组织相容性，且无毒、不易降解，曾广泛用于人体软组织填充［2，3］
，但作为血管栓塞剂
鲜有报道。

由于聚丙烯酰胺凝胶配制后，需要一定
时间聚合成胶冻状后才能起到较好的栓塞作用。

因
此，较理想的情况是聚丙烯酰胺凝胶溶液离开已超选到位的微导管后，很短时间内聚合成胶冻状。

聚丙烯酰胺凝胶聚合时间过长或过短，均不利于试验操作。

本研究旨在探讨聚丙烯酰胺凝胶在体外循环模型中最佳聚合条件，为下一阶段的动物实验及临床试验提供依据。

1材料与方法1．1
材料
丙烯酰胺（WOLSEN ，A8887）、N ，N-甲叉双丙烯酰胺（Amresco．0172，Lot．No．831A026）、四甲基乙二胺（TEMED ，
Biotopped ）、10%过硫酸铵（AP ，Solarbio ，Lot．No．20130830）、2．9F 微导管
（TEＲUMO COＲPOＲATION ，JAPAN ）、超级恒温水槽
（BILON 公司，HW-20S ，带双循环）。

30%（29ʒ1）贮
存液（100mL ddH 2O 中含29g 丙烯酰胺和1g N ，N-甲叉双丙烯酰胺）分别配制成浓度为6%、
7%、8%、9%的凝胶试验液备用。

1．2
体外循环模型的建立及聚丙烯酰胺凝胶聚合试验体外循环装置由自制玻璃管（长100cm 、内经60cm ）及带内外双循环水泵的超级恒温水箱（可
为玻璃管提供37ħ可循环的恒温环境）组成，见图1。

实验时用2．9F 微导管配备的2．5mL 注射器将配制好的尚未凝结成凝胶的溶液（不同浓度丙烯酰
胺、TEMED 为10μL 、10%AP 的混合物，每次均取丙烯酰胺溶液1000μL ）推注入微导管。

图1体外循环装置示意图
整条微导管绝大部分仍留在玻璃管恒温37ħ可循环的环境中，将微导管出口端置入恒温37ħ的大试管（内装大白兔抗凝动脉血），观察有无凝胶经
由出口流出、
凝胶流出或滴入试管内的情况。

用秒表分别计时测定上述浓度试验液在不同情况下聚合
的时间。

设定聚丙烯酰胺溶液能顺利流出微导管并
1
3山东医药2014年第54卷第19期
迅速聚合成凝胶为有效聚合标准，堵管或流出微导管后超过5s仍不能聚合成凝胶为无效，反之则为有效。

1．3统计学方法采用SPSS16．0统计软件。

计量资料以珋xʃs表示，用t检验比较；计数资料用χ2检验分析。

P≤0．05为差异有统计学意义。

2结果
37ħ条件下，TEMEDʒAP分别为1ʒ5、1ʒ10、1ʒ15，凝胶浓度为6%时的聚合时间分别为（43．3ʃ1．9）、（117．6ʃ3．0）、（433．0ʃ17．0）s，凝胶浓度为7%时的聚合时间分别为（30．2ʃ1．4）、（33．8ʃ1．9）、（47．0ʃ2．0）s，凝胶浓度为8%时的聚合时间分别为（20．3ʃ1．2）、（22．4ʃ1．4）、（25．0ʃ1．1）s，凝胶浓度为9%时的聚合时间分别为（18．3ʃ1．2）、（26．1ʃ1．3）、（29．5ʃ1．3）s。

凝胶聚合时间（包括配制凝胶时间、推注凝胶溶液时间及冲管时间）＜45s、45 50s、＞50s时聚合有效率分别为6．67%、90%、10%，两两比较，P均＜0．01。

可见凝胶聚合时间为45 50s时，试验可操控性强，较利于配制好凝胶溶液，并以适当速度通过微导管推注到目标位置。

而当温度为37ħ、凝胶浓度为7%、TEMEDʒAP值为1ʒ15时，凝胶聚合时间为（47．0ʃ2．0）s。

因此，我们认为此条件下最利于试验操作。

由于试验材料厂商、生产批号及各实验室软硬件条件差异，TEMEDʒAP值可略做微调，直至找到最适的丙烯酰胺浓度及TEMEDʒAP值。

综合考虑到凝胶配制、操作时间及冲管时间，凝胶溶液最适推注速度为0．1mL/s。

3讨论
目前，常用的固体栓塞材料聚乙烯醇（PVA）、明胶海绵等不易通过介入导管，且难以彻底栓塞，栓塞后易形成侧支循环；而液体栓塞材料如碘油、无水乙醇则易流到非靶血管而造成异位栓塞，且大部分液体栓塞材料黏度较高，推注时易黏堵导管。

对中医药栓塞剂如白芨、鸦胆子油、血余炭等［5 10］的研究曾一度火热，由于中、长期栓塞效果欠佳等原因均未能在临床上推广使用。

理想的血管栓塞材料应具备以下条件：①良好的生物相容性；②能产生有效的血管栓塞，能迅速闭塞不同口径、不同流量的血管；
③无毒、无致畸、无致癌；④易获得、易通过不规则导管；⑤能诱发血栓形成；⑥不透X线的可视性；⑦低浓度、低黏性及可操作性。

聚丙烯酰胺凝胶现阶段可达到上述大部分条件，可与碘海醇混合后在X线下显影，但要使其本质上不透X线，将是下一阶段研究的重点。

聚丙烯酰胺凝胶曾广泛用于人体软组织填充，对其毒理学及药理学已有大量基础研究，证实在人体内使用聚丙烯酰胺水凝胶是安全的［11 16］，这就奠定了聚丙烯酰胺凝胶为人体栓塞剂的可行性基础。

本研究现阶段主要以自制的聚丙烯酰胺凝胶作为血管栓塞材料并在体外建立循环模型后探索并控制其聚合时间。

首先，由于聚丙烯酰胺凝胶配制后需一定时间才聚合成凝胶，因此必须掌握凝胶聚合环境（包括温度等因素）、控制凝胶聚合时间。

不同浓度丙烯酰胺凝胶贮存液配制的相同浓度聚丙烯酰胺凝胶的聚合时间存在以下变化规律：同等条件下，浓度高的贮存液配制的相同浓度的凝胶溶液，聚合时间较短；相同浓度贮存液配制成浓度较高的凝胶溶液，聚合时间较短；相同浓度凝胶溶液，TEMEDʒAP值越大，凝胶凝结时间越短。

可见，丙烯酰胺贮存液浓度、聚丙烯酰胺凝胶溶液浓度及TEMEDʒAP值对凝胶聚合起到关键作用（经预实验得知，温度对凝胶聚合时间有重要影响，温度越高，凝胶聚合时间越短；本试验选取了与人体接近的37ħ）。

聚丙烯酰胺凝胶聚合凝结时间过长或过短均不利于试验操作。

若凝胶凝结时间过短，操作时间紧迫，甚至会造成凝胶在微导管内聚合凝结成胶冻状，直接导致微导管堵塞实验失败；若凝胶凝结时间过长，则很难控制其凝结时间，势必会延长实验操作或手术时间，影响栓塞效果。

经反复试验，综合分析术者操作熟练程度等客观因素，从配制、通过微导管注入凝胶溶液到冲管结束栓塞时间为45 50s有效率较高。

在37ħ环境中，取30%的丙烯酰胺贮存液配制成7%的凝胶溶液，取TEMEDʒAP=1ʒ15时，其凝结时间为（47．0ʃ2．0）s。

在这个时间内，我们可以有充分时间控制凝胶溶液流出微导管后短时间内即凝结成胶冻状栓塞物，达到预期效果，为下一阶段的动物实验及临床试验提供了可靠的数据支持。

推注凝胶溶液的速度很有讲究，应结合凝胶聚合时间来调节。

本试验用30%丙烯酰胺贮存液配制浓度为7%的试验液后，通过微导管配备的2．5mL注射器推注入微导管。

通过不断摸索，并综合考虑凝胶配制、操作者熟练程度及冲管时间，我们得出0．1mL/s的最适推注速度。

需注意的是，应根据所配制凝胶聚合时间及所使用微导管型号、管径、长度及容积等客观因素来计算并适当调整推注速度。

由于本项研究目前处于初级开始阶段，现阶段实验尚存在一些不足。

如实验材料和实验室软硬件差异，会导致聚合时间上的差异；若进行到动物实验
23
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或临床试验，还应考虑到动物或人体的血液理化因素等对凝胶聚合时间的影响。

尽管聚丙烯酰胺凝胶已经被禁用于人体隆乳，引起不良反应的机制至今仍未明确，但聚丙烯酰胺凝胶本身是无毒的［17，18］。

由于聚丙烯酰胺凝胶不能在X线下显影，但碘油可在X线下良好显影，如何将其制成含碘聚合物或不透X线的栓塞剂亦是下一步动物试验及临床实验研究的重点［19］。

聚丙烯酰胺凝胶的栓塞程度评价，在下一阶段的动物实验中可尝试应用一些影像学的最新技术如同轴相位成像等。

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（收稿日期：2014-01-22）
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