低剂量伽马辐射对脱细胞气管移植物的灭菌处理

本方案提供了一种完整的灭菌流程，可用于任何非无菌器官，且不会影响其特性。该技术的主要目标是能够在不改变器官性质的前提下实现灭菌。尽管该技术目前主要针对气管，但已证明较低剂量的γ射线即可有效灭菌生物材料。

可以通过确定不同器官类型的最低有效剂量来解决这一问题。建议从较低剂量开始，逐步增加剂量，直至达到灭菌效果。首先，将安乐死的新西兰白兔（Oryctolagus cuniculus）的气管取出并切成两厘米长的片段。

使用剪刀去除周围的结缔组织和内层黏膜。将标本浸入含有SDS、5%青霉素-链霉素和5%两性霉素的12毫升PBS溶液中。在室温下，用磁力搅拌器以400转/分钟持续搅拌气管，持续五周。

每周将气管浸入蒸馏水中，进行两次、每次两小时的渗透冲击处理，然后再更换培养基。五周后，使用含有80% FBS和20% DMSO的12毫升混合液，将气管样本置于-80摄氏度的冷冻容器中进行冷冻保存。13至15天后，将气管在37摄氏度的水浴中解冻。

然后用PBS洗涤。照射样本时，将四个气管组织片段放入含20毫升PBS的甲基丙烯酸甲酯T25培养瓶中，并防止气泡形成。使用直线加速器进行照射，射线为10兆伏（MV）标称能量的无均整滤过器光子束。

以每分钟2,400个监测单位的剂量率照射，并按照文中的描述设置其他参数。处理完成后，将样本接种于30毫升DMEM培养基中，该培养基需添加10%灭活的FBS，且不含抗生素和抗真菌剂。将培养物置于标准组织培养箱中，在37°C及5% CO₂条件下孵育两周，每隔24小时观察一次污染指标，如培养基pH值、颜色和浑浊度的变化。

使用配备有力传感器和位移传感器、并连接装有专用软件计算机的桌面式万能牵引试验机（UTM位移控制模式）进行拉伸试验。每0.4秒记录一次数据，并将数据导出至电子表格中。采用纯单层无毒晶体聚氯乙烯（PVC）空心管，根据兔气管的平均口径制作适配的拉伸夹具。

将导管切成三厘米长的节段。为进行无偏斜的端端吻合，在距钳缘两毫米处钻出12个预先形成的孔，孔间距为2.5毫米。接着，通过连续的6-0尼龙单丝缝线，经距气管边缘两毫米处预先存在的五毫米孔，以交替方式将PVC玻璃管与兔气管进行端端吻合固定。

以5.0毫米/分钟的位移速率拉伸所有样品。然后记录各项变量，如最大应力和应变、单位气管体积储存的能量以及杨氏模量。使用配备15牛顿载荷传感器的压缩式桌面万能试验机进行径向压缩测试，以获取力、位移和时间数据。

以0.5秒为间隔记录数据并导出至电子表格。将气管放置于下板上，使膜部朝下，随后下板以每分钟5毫米的恒定速度逐渐向上板移动。计算样品单位长度的各个变量、刚度，以及完全闭塞气管所需的单位表面积能量。

放置一个14号无菌管腔内PVC支架，确保支架两端各留出3至4毫米的边缘。通过第一软骨的软骨间间隙，使用一根6-0单丝尼龙缝线将支架固定。在无菌条件下，使用无菌材料做一长约3厘米的纵行胸段正中切口，切取双侧带蒂瓣，瓣膜由胸肌筋膜及肌肉成分组成。

用瓣膜包裹四只兔子的气管，每侧胸腔各包裹一根气管。手术完成后，停止异氟烷给药以逆转麻醉。在暴露于0.5千戈瑞辐射的八块组织中，有两块在一周内出现培养基颜色改变。

然而，在一或两千戈瑞剂量下辐照的样本均未显示出培养基颜色的任何变化。与对照组相比，在不同辐射剂量下辐照的分析样本中，均未检测到胶原纤维或弹性纤维分布模式的改变。此处展示了对辐照气管进行拉伸试验所获得的数据。

脱细胞化并经辐照的气管的应力-应变曲线与未灭菌气管相比未发现变化。图中显示了对天然气管（对照组）以及脱细胞化、冷冻保存并经辐照的气管进行的压缩测试结果。相应的图表表明，与天然气管相比，辐照处理未改变阻塞百分比。

伽马辐照导致放射生物力学特性及单位长度上的可变力出现具有统计学意义但临床意义轻微的下降。组织学检查显示，移植材料具有高度有序的结缔组织，形态类似于天然气管的软骨膜。软骨结构完整，未见坏死迹象。

在将放射性元素植入生物体时，植入物的无菌性以及无菌操作过程对于避免感染和组织排斥至关重要。在组织生成后，有多种器官需要进行植入，这些器官均应保持无菌状态。遵循此操作流程可实现完全灭菌，同时不改变器官的主要特性。