據外媒報導，美國每年約有40萬人接受矽膠乳房植入手術。根據美FDA的數據，由於疤痕組織的積累和其他並發症，大多數植入物需要在10年內更換。由麻省理工學院(MIT)研究人員領導的一個團隊現已系統地分析了這些植入物的不同表面結構是如何影響不良反應的發展的，在極少數情況下，可能包括一種不尋常的淋巴瘤。

前MIT博士後Omid Veiseh指出：“植入物的表面形貌可以極大地影響免疫反應對其的感知，這對植入物的設計有重要的影響。我們希望這篇論文能為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的體驗提供基礎。”

研究人員表示，這些發現還可以幫助科學家在未來設計更多的生物相容性植入物。

“我們很高興能帶來新的材料科學方法來更好地理解隆胸領域的生物相容性問題。我們也希望我們所進行的研究將廣泛有助於理解如何設計更安全、更有效的任何類型的植入物，”MIT David H. Koch研究所教授、這項研究的論文資深作者Robert Langer說道。

表面分析

矽膠乳房植入物自20世紀60年代開始使用，最早的版本表面光滑。然而，使用這些植入物，患者經常會經歷一種稱為包膜攣縮的並發症，即在植入物周圍形成疤痕組織並擠壓它並產生疼痛或不適以及可見的植入物變形。這些植入物也可能在植入後翻轉，需要手術調整或移除。

在20世紀80年代末，一些公司開始製造表面粗糙的植入物，希望減少包膜攣縮率並使其更好地跟組織“粘”在一起並固定在原地。他們創造了一個表面，其峰值可以延伸到表面以上數百微米。

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），原因是存在跟乳房植入物相關的間變性大細胞淋巴瘤（一種免疫系統癌症）風險。

這是十年前的新一代乳房植入物，擁有獨特的專利表面結構，它不僅包括輕微的表面粗糙度–平均約4微米，還包括其他特定的表面特徵–偏度和數量、分佈、接觸點的尺寸優化到細胞尺寸，這些則是為了防止這些並發症。

2015年，Doloff、Veiseh和來自Establishment實驗室的研究人員合作探索了這種獨特的表面及其他常用的表面是如何跟周圍組織和免疫系統相互作用的。他們首先測試了五種市面上出售的植入物，這些植入物具有不同的形貌，包括粗糙度，其中包括之前被召回的高紋理的。其中兩個植入物具有上述的新型表面結構，一個是4微米的粗糙度，另一個是15微米的粗糙度，都由Establishment實驗室製造。

在一項對兔子的研究中，研究人員發現暴露在最粗糙植入物表面的組織顯示出巨噬細胞活性增加的跡象。巨噬細胞是一種通常用來清除外來細胞和碎片的免疫細胞。

所有的植入物都刺激了稱為T細胞的免疫細胞，但方式不同。粗糙表面的植入物刺激了更多的促炎T細胞反應，而具有獨特表面形貌（平均粗糙度為4微米）的植入物刺激了似乎會抑制組織炎症的T細胞。

研究人員的發現表明，粗糙的植入物會跟周圍組織摩擦進而造成更大的刺激。這或許可以解釋為什麼粗糙的植入物會導致淋巴瘤：假設是一些質地脫落並困在附近的組織中，在那裡引發慢性炎症，最終可能會導致癌症。

研究人員還在老鼠身上測試了這些植入物的微縮版。他們使用跟製造人體大小的植入物相同的技術製造了這些植入物，結果顯示更具質感的植入物激發了更多的巨噬細胞活性、更多的疤痕組織形成以及更高水平的炎症T細胞。研究人員還對來自這些組織的免疫細胞進行了單細胞RNA測序，以此來確認這些細胞表達了促炎基因。

“雖然完全光滑的表面植入物也有更高水平的巨噬細胞反應和纖維化，但很明顯，在小鼠中，單個細胞受到更大的壓力並在對最高表面粗糙度的反應中表達更多的促炎表型，”Doloff說道。

另一方面，跟具有更高粗糙度或完全光滑表面的種植體相比，具有獨特表面結構的植入物似乎可以顯著減少疤痕和炎症的數量。

“我們相信，這是由於這種存在於身體單個細胞規模的表面結構使得細胞以不同的方式感知它們，”Doloff指出。

喬治華盛頓大學醫學中心放射學教授Rachel Brem是乳房成像和介入的主任，她指出這項研究“調查了乳房重建中最及時和最複雜的問題之一–乳房重建。如何識別免疫反應最小的矽膠乳房植入物以最大限度地降低植入性淋巴瘤的風險。”

“發現複雜的炎症和抗炎反應至關重要，與光滑的植入物相比，4微米紋理植入物的膠囊更薄、更透明，是矽膠乳房植入物的最佳配方，其厚度最小，整體免疫反應最小。這是一個至關重要的發現，它將允許為患者開發最佳的種植體，”Brem說道。據悉，Brem並未參與這項研究。

研發更安全的植入物

在進行了動物實驗之後，研究人員分析了來自MD Anderson的大量癌症組織樣本，進而對人類患者對不同類型矽膠乳房植入物的反應展開研究。

在這些樣本中，研究人員發現了跟他們在動物研究中看到的相同類型的免疫反應的證據。在他們的發現中，他們觀察到，多年來被高度紋理植入物宿主的組織樣本顯示出慢性、長期免疫反應的跡象。他們還發現，植入高質地植入物的患者的疤痕組織更厚。

Veiseh說道：“在老鼠、兔子和人類（組織樣本）中進行全面的比較確實提供了說明這些樣本之間如何相互比較的更有力和實質性證據。”

研究人員們希望他們的數據集可以幫助其他研究人員優化矽膠乳房植入物和其他類型的醫用矽膠植入物的設計以獲得更好的安全性。