專利名稱：一種具有抗結(jié)核菌作用的人工骨填充緩釋材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)用人工骨移植材料的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可用于抗結(jié)核的術(shù)后骨填充緩釋復(fù)合材料，及其制備方法。
背景技術(shù)：
骨關(guān)節(jié)結(jié)核是肺外結(jié)核中最常見的一種，近年來發(fā)病率有明顯回升的趨勢。骨結(jié)核的治療往往采用全身早期、規(guī)律、全程、聯(lián)合、適量的原則進行藥物治療。病灶清除手術(shù)去除感染壞死組織是局部治療的重要手段，骨關(guān)節(jié)結(jié)核患者行感染病灶清除術(shù)后主要依靠全身抗結(jié)核藥物治療，往往術(shù)后也立即在病灶局部放置抗結(jié)核藥物來加強抗感染治療。不幸的是，由于全身抗結(jié)核藥物治療到達病灶局部的藥物濃度較低，而病灶局部給藥作用范圍不均勻且難以持續(xù)維持有效藥物濃度，加上術(shù)后骨缺損局部存在炎性病灶，結(jié)核分支桿菌對抗結(jié)核藥物的抵抗能力強，這些都極大地增加了骨結(jié)核復(fù)發(fā)和骨缺損移植物修復(fù)失敗的風(fēng)險，最終增加了患者的痛苦和的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，延長康復(fù)時間。因此如何最大化降低術(shù)后局部結(jié)核病灶的復(fù)發(fā)以及促進缺損骨組織的修復(fù)是當(dāng)前骨科醫(yī)生面臨的困境。目前臨床上對于結(jié)核病灶清除術(shù)后的骨組織缺損盡量采用自體骨移植或軟組織填塞并緩慢鈣化來治療，自體骨移植雖然生物相容性好，融合率高，但來源有限，而且由于局部炎癥反應(yīng)容易導(dǎo)致移植失??；而異體骨、陶瓷、組織工程骨由于生物相容性的因素更易導(dǎo)致局部炎癥的加重，而且極易成為結(jié)核桿菌的寄存地。另外，感染病灶清除術(shù)后骨組織缺損局部區(qū)域仍存在炎癥反應(yīng)，而且由于結(jié)核桿菌抗結(jié)核藥物的抵抗能力強，往往需要長時間持續(xù)給藥才能殺滅結(jié)核桿菌或抑制其生長。因此理想的治療策略就是設(shè)計具有促進骨缺損組織修復(fù)作用并且同時可以長效緩釋抗結(jié)核藥物的人工骨填充緩釋材料，這樣就可以在促進骨組織再生修復(fù)骨缺損的同時維持局部有效的抗結(jié)核藥物濃度，有助于骨移植物周圍骨組織再生同時抑制局部結(jié)核桿菌的繁殖，從而避免局部結(jié)核病灶的復(fù)發(fā)，促進患者的康復(fù)。綜上所述，現(xiàn)有文獻的報導(dǎo)中，尚未見有關(guān)既促進骨缺損組織修復(fù)作用，并且同時可以長效緩釋抗結(jié)核藥物的人工骨填充緩釋材料的相關(guān)研究報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可用于抗結(jié)核的術(shù)后骨填充緩釋復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案，是以磷酸鈣骨水泥(CPC)為載體附著物，通過海藻酸鈉/抗結(jié)核藥物溶液與氯化鈣溶液接觸形成凝膠藥物包埋層，并通過生物可降解聚酯類化合物在最外層包封，形成具有長期緩釋作用的抗結(jié)骨填充材料，以實現(xiàn)既促進骨缺損組織修復(fù)作用， 又抑制局部結(jié)核病灶復(fù)發(fā)。本發(fā)明提供了一種具有抗結(jié)核菌作用的人工骨填充緩釋材料，該材料以磷酸鈣骨水泥(CPC)為載體附著物，孔徑50-500微米，孔隙率大于50%，通過海藻酸鈉水溶液和氯化鈣水溶液雙組份處理形成凝膠將抗結(jié)核菌藥物負(fù)載于CPC中，然后在表面涂覆生物可降解聚合物。所述的抗結(jié)核菌藥物，為鏈霉素、異煙肼、利福平等中的一種或兩種以上的組合。所述的生物可降解聚合物，為聚己內(nèi)酯(PCL)、聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)、 聚乳酸(PLA)等。本發(fā)明還提供了一種具有抗結(jié)核菌作用的人工骨填充緩釋材料的制備方法，該方法包括如下步驟A、將磷酸鈣骨水泥(CPC)人工骨浸沒于海藻酸鈉與抗結(jié)核菌藥物配成的水溶液中；B、將吸附了海藻酸鈉與抗結(jié)核菌藥物水溶液的CPC人工骨與氯化鈣水溶液浸沒接觸，通過海藻酸鈉與鈣離子的凝膠化作用，將負(fù)載的抗結(jié)核藥物包封在CPC人工骨內(nèi)；C、將CPC人工骨浸沒于生物可降解聚合物溶液中，最后取出干燥，去除溶劑。本發(fā)明步驟A中，海藻酸鈉水溶液的濃度為O. l-2mg/ml, CPC支架浸入海藻酸鈉水溶液的浸沒時間為O. 5-48小時?？菇Y(jié)核菌藥物在海藻酸鈉水溶液中的濃度為 O. 25-lmg/ml。本發(fā)明步驟B中，氯化I丐水溶液的濃度l-5mg/ml,CPC支架浸入氯化I丐水溶液的浸沒時間為5-60秒。本發(fā)明步驟C中，用于配制生物可降解聚合物溶液的溶劑為極性易揮發(fā)溶劑，具體為氯仿、二氯甲烷、甲醇、乙醇、丙醇、六氟丙醇、乙酸乙酯、丙酮中的一種或兩種以上的混合物，生物可降解聚合物溶液濃度為3-20% (質(zhì)量百分比)。本發(fā)明的優(yōu)點負(fù)載在人工骨(CPC)材料中的抗結(jié)核藥物，術(shù)后植入體內(nèi)可長時間緩慢釋放，維持局部有效的抗結(jié)核藥物濃度，有助于骨移植物周圍骨組織再生同時抑制局部結(jié)核桿菌的繁殖，從而避免局部結(jié)核病灶的復(fù)發(fā)，促進患者的康復(fù)。


圖I是利福平(lmg/ml)在不同濃度海藻酸鈉溶液(O. 25-lmg/ml)處理后的緩釋曲線；圖2是利福平(O. 25-2. 5mg/ml)在相同濃度海藻酸鈉溶液(lmg/ml)處理后的緩釋曲線；圖3是本發(fā)明的兔股骨缺損模型修復(fù)效果，左圖為通過手術(shù)將載藥支架植入所構(gòu)建的兔股骨缺損模型中(缺損尺寸2XlXlcm);空白組實驗動物未放入任何支架；PLGA 組分別在植入四周和八周后，處死試驗?zāi)Ｐ蛣游?，進行組織學(xué)分析；PLA組分別在植入四周和八周后，處死試驗?zāi)Ｐ蛣游?，進行組織學(xué)分析。
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步描述，但本發(fā)明的實施并不僅限于此。實施例I將孔徑為150微米，孔隙率為85%的CPC，浸沒于海藻酸鈉和利福平配成的水溶液中24小時，海藻酸鈉的質(zhì)量百分比濃度為O. 5mg/ml，利福平的濃度為lmg/ml。然后將該
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CPC浸沒于lmg/ml的氯化鈣水溶液中30秒取出晾干,然后再浸入PLGA的氯仿溶液5分鐘， PLGA的質(zhì)量百分比濃度為5%。最后將其取出晾干，揮發(fā)除去溶劑，即可得到產(chǎn)品。實施例2將孔徑為250微米，孔隙率為90%的CPC，浸沒于海藻酸鈉和利福平配成的水溶液中12小時,海藻酸鈉的質(zhì)量百分比濃度為O. 5mg/ml，鏈霉素的濃度為O. 5mg/ml。然后將該 CPC浸沒于O. 5mg/ml的氯化鈣水溶液中20秒取出晾干,然后再浸入PCL的二氯甲烷溶液3 分鐘，PCL的質(zhì)量百分比濃度為10%。最后將其取出晾干，揮發(fā)除去溶劑，即可得到產(chǎn)品。實施例3將孔徑為300微米，孔隙率為90%的CPC，浸沒于海藻酸鈉和利福平配成的水溶液中48小時，海藻酸鈉的質(zhì)量百分比濃度為I. 5mg/ml，異煙肼的濃度為lmg/ml。然后將該 CPC浸沒于lmg/ml的氯化鈣水溶液中30秒取出晾干,然后再浸入PLA的氯仿溶液3分鐘， PLA的質(zhì)量百分比濃度為10%。最后將其取出晾干，揮發(fā)除去溶劑，即可得到產(chǎn)品。實施例4將孔徑為200微米，孔隙率為87%的CPC，浸沒于海藻酸鈉和利福平配成的水溶液中24小時，海藻酸鈉的質(zhì)量百分比濃度為lmg/ml，異煙肼的濃度為O. 5mg/ml，利福平的濃度為O. 25mg/ml。然后將該CPC浸沒于lmg/ml的氯化鈣水溶液中30秒取出晾干，然后再浸入PLGA的氯仿溶液5分鐘，PLGA的質(zhì)量百分比濃度為5%。最后將其取出晾干，揮發(fā)除去溶劑，即可得到產(chǎn)品。實施例5 :本發(fā)明的支架藥物緩釋實驗試驗采用體外模擬釋放，并結(jié)合紫外分光光度計測量藥物濃度的實驗方法進行。 將如實施例中所描述的載藥支架，置于30ml PBS緩沖液中，分別在不同時間點(2、5、10、30 小時等)，取Iml進行紫外吸光光度值得測定，然后用相同體積的新鮮PBS溶液補充用于測試所取出的溶液。如圖I所示，相同藥物濃度下(利福平lmg/ml)不同濃度海藻酸鈉溶液 (O. 25-lmg/ml)處理后的藥物緩釋曲線。實驗結(jié)果說明隨著海藻酸鈉溶液濃度的提高，支架所負(fù)載藥物的緩釋速率逐步降低。如圖2所示，相同濃度海藻酸鈉溶液(lmg/ml)，不同藥物濃度(利福平 O. 25-2. 5mg/ml)處理后的藥物緩釋曲線。實驗結(jié)果說明在海藻酸鈉溶液濃度不變的條件下，隨著藥物濃度的提高，支架所負(fù)載藥物的緩釋速率逐步提高，與藥物濃度呈正相關(guān)線性增長。統(tǒng)籌考慮實施例I中處理方式和載藥濃度具有較好的控釋效果。實施例6 :本發(fā)明的兔動物模型治療效果兔模型動物試驗在同濟大學(xué)動物試驗中心進行，選擇新西蘭白兔，通過手術(shù)在兔左右兩側(cè)股骨，制造尺寸為(2XlXlcm)的骨缺損模型。兔股骨缺損模型修復(fù)效果如圖3所示，左圖為通過手術(shù)將載藥支架植入所構(gòu)建的兔股骨缺損模型中(缺損尺寸2XlXlcm)； 空白組實驗動物未放入任何支架；PLGA組分別在植入四周和八周后，處死試驗?zāi)Ｐ蛣游铮?進行組織學(xué)分析；PLA組分別在植入四周和八周后，處死試驗?zāi)Ｐ蛣游?，進行組織學(xué)分析。 實驗結(jié)果說明將負(fù)載了利福平藥物，經(jīng)PLA和PLGA處理的兩組支架(利福平的藥物負(fù)載
5濃度為lmg/ml ;海藻酸鈉處理液的濃度為O. 5mg/ml)通過手術(shù)植入兔股骨缺損動物模型中，評估其修復(fù)效果。通過四周和八周兩個階段的培養(yǎng)，可以通過X光透視，發(fā)現(xiàn)空白對照組無新的骨組織生成，而治療組均形成了密度較高的骨組織。
權(quán)利要求
1.一種具有抗結(jié)核菌作用的人工骨填充緩釋材料，該材料以磷酸鈣骨水泥為載體附著物，其特征在于，該磷酸鈣骨水泥的孔徑為50-500微米，孔隙率大于50%，通過海藻酸鈉水溶液和氯化鈣水溶液雙組份處理形成凝膠將抗結(jié)核菌藥物負(fù)載于磷酸鈣骨水泥中，然后在磷酸鈣骨水泥表面涂覆生物可降解聚合物；其中的抗結(jié)核菌藥物為鏈霉素、異煙肼或利福平中的一種或兩種以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具有抗結(jié)核菌作用的人工骨填充緩釋材料，其特征在于，其中的生物可降解聚合物為聚己內(nèi)酯、聚乳酸-羥基乙酸共聚物或聚乳酸。
3.—種如權(quán)利要求I所述的具有抗結(jié)核菌作用的人工骨填充緩釋材料的制備方法，該方法包括如下步驟A、將磷酸鈣骨水泥支架浸沒于海藻酸鈉與抗結(jié)核菌藥物配成的水溶液中；B、將吸附了海藻酸鈉與抗結(jié)核菌藥物水溶液的磷酸鈣骨水泥支架與氯化鈣水溶液浸沒接觸，通過海藻酸鈉與鈣離子的凝膠化作用，將負(fù)載的抗結(jié)核藥物包封在磷酸鈣骨水泥支架內(nèi)；C、將磷酸鈣骨水泥支架浸沒于生物可降解聚合物溶液中，最后取出干燥，去除溶劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有抗結(jié)核菌作用的人工骨填充緩釋材料的制備方法，其特征在于該方法的步驟A中，海藻酸鈉水溶液的濃度為O. l_2mg/ml，磷酸鈣骨水泥支架浸入海藻酸鈉水溶液的浸沒時間為O. 5-48小時，抗結(jié)核菌藥物在海藻酸鈉水溶液中的濃度為O.25-lmg/ml。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的具有抗結(jié)核菌作用的人工骨填充緩釋材料的制備方法， 其特征在于該方法的步驟B中，氯化鈣水溶液的濃度l_5mg/ml，磷酸鈣骨水泥支架浸入氯化鈣水溶液的浸沒時間為5-60秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的具有抗結(jié)核菌作用的人工骨填充緩釋材料的制備方法， 其特征在于該方法的步驟C中，用于配制生物可降解聚合物溶液的溶劑為氯仿、二氯甲烷、 甲醇、乙醇、丙醇、六氟丙醇、乙酸乙酯、丙酮中的一種或兩種以上，生物可降解聚合物溶液濃度質(zhì)量百分比為3-20%。
全文摘要
本發(fā)明涉及醫(yī)用人工骨移植材料的技術(shù)領(lǐng)域。骨關(guān)節(jié)結(jié)核是肺外結(jié)核中最常見的一種，如何最大化降低術(shù)后局部結(jié)核病灶的復(fù)發(fā)以及促進缺損骨組織的修復(fù)是當(dāng)前骨科醫(yī)生面臨的困境。本發(fā)明的目的在于提供一種可用于抗結(jié)核的術(shù)后骨填充緩釋復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明以磷酸鈣骨水泥(CPC)為載體附著物，通過海藻酸鈉和氯化鈣溶液將具有結(jié)核菌抑制作用的藥物負(fù)載于CPC中，然后在表面涂覆生物可降解聚合物，形成具有長期緩釋作用的抗結(jié)骨填充材料，以實現(xiàn)既促進骨缺損組織修復(fù)作用，又抑制局部結(jié)核病灶復(fù)發(fā)。通過本發(fā)明方法制得的人工骨填充緩釋材料，具有良好的生物相容性，并可通過所負(fù)載藥物的控釋實現(xiàn)對結(jié)核菌的長期抑制。
文檔編號A61L27/34GK102580161SQ20121006561
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者何海龍, 葉曉健, 薛敏濤, 袁文 申請人:中國人民解放軍第二軍醫(yī)大學(xué)