可時序控釋雙組分藥物磷酸鈣骨水泥的研究.pdf

1、磷酸鈣骨水泥(calcium phosphate cements，CPC)具有良好的生物相容性和生物活性，已經(jīng)成功應(yīng)用于臨床。同時CPC的制備過程避免了高溫?zé)Y(jié)，是各類藥物的優(yōu)良載體材料。目前廣泛研究的是載單組分藥物CPC。但是，臨床許多骨缺損與疾病(骨腫瘤、慢性骨髓炎等)有關(guān)，骨缺損修復(fù)是一個非常復(fù)雜的過程，需要階段性給予藥物以實現(xiàn)：植入前期，預(yù)防骨科圍手術(shù)期的疼痛和感染；其次，長期供給藥物促進(jìn)骨組織的生長或治療各類骨缺損伴隨的疾?。?/p>

2、因此載單組分藥物CPC無法滿足臨床上對于不同藥物的階段性需求。此外，由于CPC中僅有固化時所形成的數(shù)微米的孔隙，不足以為新生組織的長入提供足夠的空間，限制新骨長入的深度和速度，難以修復(fù)臨床上常遇的大體積或病理情況下的骨缺損，因此，需要CPC載藥的同時具備較大的微孔孔隙，為新骨長入提供空間。
　　因此，本論文的目的是制備藥物釋放時序可控的載雙組分藥物CPC，采用聚乳酸-羥基乙酸共聚物(Poly(dl-lactic-co-glycol

3、ic acid)，PLGA)微球包裹的丹酚酸B(Salbianicacid B，Sal B)與硫酸慶大霉素(gentamicin sulfate，GS)粉末載入到CPC中，通過GS的快速釋放和微球中Sal B的緩慢釋放實現(xiàn)時序性的藥物釋放，另外，PLGA載藥微球的緩慢降解將提供大量的微孔。使得CPC植入后能夠階段性提供骨修復(fù)所需的藥物，同時為新骨的長入提供較大的微孔孔隙。
　　本論文采用復(fù)乳法制備載丹酚酸B的PLGA(Mn：30.

4、0 kg/mol)微球。選取外水相濃度、內(nèi)水相濃度、外水相中氯化鈉的量以及初乳中載入司班的量等因素，利用正交實驗分析優(yōu)化了PLGA微球的制備。通過調(diào)控外水相濃度和攪拌速度制備了四種不同粒徑的PLGA微球。通過激光粒度儀、掃描電鏡(SEM)、紫外可見光譜(UV-vis)等對微球粒度、形態(tài)以及藥物釋放性能等進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上，以Biocement D磷酸鈣骨水泥為載體，以促進(jìn)骨組織生長藥物Sal B和GS為藥物模型，將實驗分為三組，第1

5、組為載硫酸慶大霉素的CPC，載藥量分別為0.5wt.％，1.0wt.％和1.5wt.％；第2組為載Sal B微球(MS)的CPC，載藥量分別為5.0wt.％，10.0wt.％和15.0wt.％；第3組為載GS和MS的CPC，其中GS：0.5wt.％，1.0wt.％和1.5wt.，MS：5.0wt.％，10.0wt.％和15.0wt.％。以磷酸緩沖液(PBS)為液相，液固比為0.30 ml/g，制備了載藥CPC和空白CPC，并通過Gill

6、more雙針法、X-射線衍射(XRD)、紫外可見光譜(UV-vis)、掃描電鏡(SEM)，以及力學(xué)性能實驗機(jī)等對載藥CPC的凝固時間、釋藥行為、微球降解空隙、孔隙率以及抗壓強(qiáng)度等進(jìn)行檢測。此外，采用成骨細(xì)胞(MC3T3-E1)共培養(yǎng)法研究了CPC上細(xì)胞的粘附行為、增殖以及分化能力；瓊脂培養(yǎng)板擴(kuò)散實驗中采用表皮葡萄球菌(ATCC，12228)對CPC樣品進(jìn)行了抗菌性檢測研究。
　　正交分析表明：對于微球包封率影響的大小順序為：外水相

7、濃度＞內(nèi)水相濃度＞氯化鈉量＞司班量；內(nèi)水相濃度、外水相濃度、氯化鈉量和司班量之間共同作用會對結(jié)果產(chǎn)生更顯著的影響。激光粒度結(jié)果顯示微球的粒徑分布圖呈現(xiàn)單峰形態(tài)，表明微球的粒徑分布較窄。SEM顯示微球呈現(xiàn)光滑的球形，載藥量隨著粒徑的增加而增加。微球藥物釋放表明：藥物存在突釋和緩釋兩個階段，釋放時間隨著微球粒徑的增加而延長。
　　Gillmore雙針法測試和力學(xué)強(qiáng)度測試結(jié)果顯示：與空白CPC相比，載雙組分藥物CPC的凝固時間都有顯著性

8、的延長；隨著藥物和微球載入量的增加，載雙組分藥物CPC力學(xué)強(qiáng)度顯著性增加。藥物釋放結(jié)果表明：載單組分和雙組分藥物的CPC中的藥物釋放包括藥物突釋和藥物緩慢釋放階段，藥物釋放量隨著載藥量的增加而增大，載雙組分藥物CPC實現(xiàn)了藥物的時序性釋放：其中所有的GS釋放都符合Higuchi藥物擴(kuò)散釋放模型，釋放集中在第一周，達(dá)到了快速釋放的效果；所有的Sal B的釋放都復(fù)合零級釋放模型，釋放持續(xù)時間至少長達(dá)60天以上。另外，載雙組分藥物CPC中的兩

9、種藥物的釋放總體上都比對應(yīng)的載單組分藥物CPC中的藥物釋放速度要快、藥物釋放持續(xù)時間要短。
　　藥物釋放100天后，XRD檢測結(jié)果顯示，只有CPC-GS浸泡后有少量α-TCP，其它CPC基本都已轉(zhuǎn)化為HA。GS吸附在α-TCP等固相成分的活性位點(diǎn)，抑制α-TCP等成分向HA轉(zhuǎn)化，CPC-MS中，殘留的α-TCP的衍射峰隨著GS載入量的增加而增高。GS、PLGA的降解產(chǎn)物以及Sal B對HA晶體的成核生長都有抑制作用，當(dāng)載入GS和M

10、S的量分別超過1.0wt.％、10.0wt.％時，載藥CPC的結(jié)晶度相對于空白CPC的結(jié)晶度都顯著性下降了。SEM結(jié)果表明，載微球的兩組CPC中出現(xiàn)了貫通的球形孔隙，而CPC-GS和空白CPC斷面處分布有大量針狀的羥基磷灰石晶體?？紫堵实挠嬎憬Y(jié)果表明：載藥CPC的孔隙率均高于空白CPC的孔隙率，并且總體孔隙率和微孔孔隙率均隨GS或MS載入量的增加而增大。除了CPC-GS組的總體孔隙率沒有顯著性差異外，CPC-MS和CPC-GS-MS兩組

11、樣品的總體孔隙率和微孔孔隙率都有顯著性增加。
　　成骨細(xì)胞與制備的各組CPC共培養(yǎng)一天后，活細(xì)胞綠色熒光染色顯示：載藥CPC和空白CPC樣品表面都能粘附大量的活細(xì)胞，粘附樣品表面的骨細(xì)胞均呈現(xiàn)多邊形、具有強(qiáng)烈的立體感，并形成大量的細(xì)胞連接。另外，SEM電鏡結(jié)果顯示，成骨細(xì)胞長出了較長的偽足，并且細(xì)胞周圍伸出大量微小的偽足，與基體緊密貼附，呈現(xiàn)良好的細(xì)胞活性，表明各組CPC均具有良好的生物相容性。
　　Almar Blue和堿

12、性磷酸酶(Alkaline phosphatase，ALP)檢測結(jié)果表明：藥物對共培養(yǎng)成骨細(xì)胞的影響呈現(xiàn)劑量和時間的依賴關(guān)系；細(xì)胞增殖活性和ALP活性的增強(qiáng)主要來源于長期釋放的Sal B的作用，而ALP活性的下降主要是由于GS的釋放。另外，GS表現(xiàn)出了很強(qiáng)的抗菌能力，同時Sal B也呈現(xiàn)出了一定程度的抗菌性能，雙組分藥物的聯(lián)合釋放不僅沒有影響彼此的性能，還通過藥物的聯(lián)合作用增強(qiáng)了整體的抗菌性能。
　　本論文結(jié)果顯示，直接在CPC粉