载三联抗痨药硫酸钙/聚氨基酸缓释材料在兔脊柱结核模型体内的缓释性能

背景:前期研究已对载三联抗痨药硫酸钙/聚氨基酸人工缓释材料进行了理化性能、体内体外缓释释药性能等方面的深入研究,证实其具有良好的局部缓释性能。目的:探究在兔脊柱结核模型病灶中,载三联抗痨药硫酸钙/聚氨基酸人工缓释材料的药物缓释性能。方法:取24只新西兰大白兔,制作L_(4-5)椎体脊柱结核模型,清除结核病灶后,随机分2组干预,实验组于骨缺损处植入载异烟肼、利福平、吡嗪酰胺三联抗痨药的硫酸钙/聚氨基酸人工骨材料,对照组植入硫酸钙/聚氨基酸人工骨材料。植入后2,4,6,8周,检测植骨处骨质及邻近腰大肌组织、下腔静脉血中异烟肼、利福平、吡嗪酰胺的浓度。结果与结论:实验组中,(1)异烟肼植入后8周在病椎骨和腰大肌中仍可维持最低杀菌浓度,植入后12周时尚处于最低抑菌浓度;在静脉血中最低杀菌浓度仅可持续2周,最低抑菌浓度仅可维持到植入后第8周;(2)利福平植入后4周在腰大肌和病椎骨组织中可为最低杀菌浓度,最低抑菌浓度能持续到植入后8周;静脉血中最低抑菌浓度度仅可持续到植入后4周;(3)吡嗪酰胺在腰大肌和病椎骨组织中最低杀菌浓度可持续到植入后8周,最低抑菌浓度度可持续到植入后12周;而静脉血中药物浓度到植入后8周仍可达到最低抑菌浓度。对照组植骨处骨质、下腔静脉血及邻近腰大肌标本中均未检测到相关药物浓度,其结果可用于基线校对。结果表明,在兔脊柱结核模型病椎缺损处植入载三联抗痨药硫酸钙/聚氨基酸人工缓释材料后,3种抗痨药物均可持续、缓慢释放,局部药物浓度及持续时间均高于全身血液中的浓度和持续时间。

复合骨修复材料——聚氨基酸/硫酸钙的生物相容性研究

采用原位熔融缩聚法合成聚氨基酸/硫酸钙(poly(amino acids)/calcium sulfate,PAA/CS)复合材料。分别将PAA/CS圆片和其浸提液与L929细胞共培养后观察细胞形态变化,采用CCK-8试剂盒检测细胞增殖活性,流式细胞仪测定细胞周期。将致密圆柱状PAA/CS材料植入兔胫骨近端干骺端,进行大体和组织切片观察。结果表明材料对L929细胞生长活性无明显影响,细胞毒性0～1级,符合国家医用生物材料的细胞毒性要求。材料在动物体内不引起明显排异反应,并有新生骨长入材料内部,与宿主骨形成牢固的骨性愈合,具有良好的组织相容性和生物活性。

载三联抗痨药硫酸钙/聚氨基酸人工骨植入脊柱结核病灶内:植骨界面的组织学改变

背景:近年来国内外很多学者致力于脊柱结核病灶的局部药物缓释系统及骨缺损植骨材料的研究,但如何把两者有效结合成为具有药物缓释功能的植骨材料,并且切实观察该材料对疾病治疗效果的研究却较为少见。目的:观察兔脊柱结核模型病灶清除部位植入载三联抗痨药异烟肼(H)、利福平(R)、吡嗪酰胺(Z)的硫酸钙/聚氨基酸人工骨后植骨界面骨愈合的组织学变化,评价此载药人工骨在兔脊柱结核模型病灶内的植骨融合能力。方法:将新西兰大白兔36只,随机等分为3组,实验组、对照组为24只建立成功的兔脊柱结核模型,空白对照组为健康兔。实验组植入载三联抗痨药异烟肼、利福平、吡嗪酰胺的硫酸钙/聚氨基酸人工骨;对照组及空白对照组植入未载药硫酸钙/聚氨基酸人工骨。结果与结论:(1)植骨融合部位的脊柱段组织学变化:苏木精-伊红染色显示,人工骨材料植入后2周时,各组动物体内的载药与非载药硫酸钙/聚氨基酸人工骨均被纤维组织覆盖,并与创面紧密连接,植入后4周时植入材料均已明显分解,植入后8周时植入材料已大部分分解完毕,植入后16周后植骨材料已完全消失。实验组标本中,植入后4周已可见骨痂形成,但骨愈合程度在各阶段均晚于空白对照组。对照组骨愈合出现明显停滞。空白对照组4周可见骨痂形成,已初步连接,16周已基本愈合;(2)植骨融合部位的脊柱段组织超微结构:透射电镜及扫描电镜观察显示,植入后实验组成骨细胞可通过材料空隙爬行形成新骨;(3)结果说明:载抗痨药异烟肼、利福平、吡嗪酰胺的硫酸钙/聚氨基酸人工骨植入兔脊柱结核模型病灶清除后的骨缺损部位,载药人工骨在局部有支架作用,在骨缺损区骨细胞能够爬行替代并实现骨界面融合。

灭菌对聚氨基酸/硫酸钙复合材料理化性能的影响

目的探讨高温高压、γ射线、低温等离子、环氧乙烷及紫外线等不同灭菌方式对新型复合生物材料——聚氨基酸/硫酸钙[poly(amino acids)/calcium sulfate,PAA/CS]理化性能的影响。方法采用熔融缩聚法制备PAA/CS材料,按照不同灭菌方式灭菌后进行浸提液L929细胞毒性、材料结构X射线衍射分析、材料力学性能测试,并与灭菌前作对照。结果环氧乙烷、紫外线灭菌及阴性对照组细胞生长良好,各时间点细胞相对增殖率在90%以上,细胞毒性0～1级。其余各组细胞24h内基本死亡,细胞相对增殖率均在50%以下,细胞毒性3～4级。X射线衍射分析显示相对于灭菌前,各灭菌组材料结晶峰数目及形态无明显变化。低温等离子及高温高压灭菌组材料抗压强度分别为(250±4)、(187±17)MPa,较灭菌前明显下降(P<0.05),其余各组无明显变化(P>0.05)。结论环氧乙烷及紫外线灭菌对PAA/CS复合材料理化性能无明显影响,可作为该材料的灭菌方法。

硫酸钙骨水泥与聚氨基酸/硫酸钙复合骨水泥修复山羊椎体骨缺损的对照

背景:新近合成的可注射聚氨基酸/硫酸钙复合骨水泥在前期实验中表现出了良好的安全性与生物相容性。目前尚无该材料运用于脊柱骨缺损修复方面的报道。目的:评价聚氨基酸/硫酸钙复合骨水泥修复椎体骨缺损后的吸收降解及新骨生成特点。方法:选取12只健康成年雌性山羊,经腰椎右侧椎弓根制造φ4 mm×15 mm椎体骨缺损后,随机将每只山羊的腰椎分为2组,分别用可注射硫酸钙骨水泥、可注射聚氨基酸/硫酸钙骨水泥填充修复。术后4,8,12,16周处死实验动物,进行Micro-CT扫描及定量分析及硬组织切片观察。结果与结论:1两组各时间点均有新生骨小梁长入骨缺损区域。骨小梁沿骨缺损边缘向中心生长;2第4周末时,两组骨缺损内均未见填充材料,骨缺损清晰可见;316周末时,硫酸钙组骨缺损尚剩余不规则腔隙,新生骨小梁较密,排列欠规则。聚氨基酸/硫酸钙组新生骨小梁几乎将骨缺损完全充填,骨小梁结构清晰,连接良好;4骨组织形态计量学定量数据显示:随时间推移,两组的骨小梁相对体积、骨小梁厚度、骨小梁数量均呈现上升趋势,骨小梁分离度呈现下降趋势;5硬组织切片结果显示:16周末时,两组均有大量骨小梁生成,部分连接,大部分新生骨小梁已具有正常骨小梁结构;6结果表明,可注射聚氨基酸/硫酸钙复合骨水泥能在体内完全降解,在修复椎体骨缺损时表现出较单纯硫酸钙骨水泥有更好的成骨活性。以质量分数10%的比例添加聚氨基酸,并未显著减低该复合骨水泥修复椎体骨缺损后的吸收降解速度。

硫酸钙/聚氨基酸复合三联抗痨药人工缓释材料的制备及物理性能测定

[目的]通过压缩强度的测定和扫描电镜的观察,评价本研究制备的载三联抗痨药HRZ硫酸钙/聚氨基酸人工缓释材料的物理性能,从而制定构成缓释材料各成分的优化配比方案。[方法]实验组分为A1、A2、A3、A4、A5五个亚组,避光环境下分别根据五种不同比例的配比方案,称取适量硫酸钙/聚氨基酸、异烟肼(INH,H)、利福平(RFP,R)、吡嗪酰胺(PZA,Z)制备成直径9 mm、高6 mm圆柱状载药人工缓释材料,每一亚组制备8块,干燥。对照组B组为不含任何药物的人工缓释材料,以同法制备8块。将制备好的人工缓释材料在电子力学万能材料试验机上测定压缩强度;并在扫描电子显微镜下观察显微结构。[结果](1)实验组各亚组药占比重量A19.09%、A212.28%、A313.79%、A416.67%、A528.57%时,压缩强度分别依次为(11.63±0.18)MPa、(10.74±0.25)MPa、(10.11±0.24)MPa、(3.48±0.22)MPa、(1.18±0.18)MPa;对照组不含药物,压缩强度为(18.62±0.16)MPa;6组数据分别进行组间比较,存在差异,具有统计学意义(F=7 141.068,P=0.000);(2)硫酸钙/聚氨基酸人工缓释材料晶体之间存在大量的空隙,为承载药物提供了丰富的空间。[结论]载三联抗痨药HRZ硫酸钙/聚氨基酸人工缓释材料随着抗痨药物药占比的增加,压缩强度逐渐降低;但在一定药物含量范围内,人工材料的强度变化并不明显;硫酸钙晶体间的空隙是该人工材料承载抗痨药物的空间。

聚乳酸/聚乙醇酸共聚物涂饰载三联抗结核药人工骨体外释药对比

背景:载三联抗结核药[异烟肼(INH)、利福平(RFP)、吡嗪酰胺(PZA),HRZ]硫酸钙/聚氨基酸人工骨材料具有较好的释药特性及抗菌活性,但其不足之处亦为存在着突释现象,发生突释的原因是硫酸钙降解过快。目的:观察聚乳酸/聚乙醇酸共聚物涂饰对载三联抗结核药(HRZ)硫酸钙/聚氨基酸人工骨体外药物释放行为的影响。方法:避光环境下按照优化配方,制备载药A、B组与非载药组人工骨,载药A组为涂饰聚乳酸/聚乙醇酸共聚物(PLGA)的载三联抗结核药(HRZ)人工骨,B组为未涂饰PLGA的载三联抗结核药的硫酸钙/聚氨基酸人工骨,另设非载药组人工骨,将3组人工骨直接干燥、灭菌后,以模拟体液为介质进行浸泡释放实验。用高效液相色谱法法检测不同时段异烟肼、利福平及吡嗪酰胺3种药物的释放浓度。结果与结论:载药A组载三联抗结核药人工骨在17周时异烟肼药物释放量占总载药量的43.51%;16周时,利福平与吡嗪酰胺药物释放量占各自总载药量的15.92%和48.42%。载药B组载三联抗结核药人工骨在浸泡7周时异烟肼的药物释放量占总载药量的91.75%;8周时,吡嗪酰胺、利福平药物释放量分别占各自总载药量的88.34%和49.35%。非载药组在有效检测时间段未出现药物峰。结果说明,聚乳酸/聚乙醇酸共聚物涂饰,可以稳定、有效的控制载三联抗结核药硫酸钙/聚氨基酸人工骨的药物释放,增加释放周期时间,使病灶局部药物浓度长时间维持在较高的水平,可以充分发挥载三联抗结核药人工骨局部抗结核的作用。

注射型可吸收氨基酸聚合物/硫酸钙复合材料动物体内降解吸收及促成骨作用实验研究

目的观察注射型可吸收氨基酸聚合物/硫酸钙复合材料动物体内的促成骨作用,评估其修复骨缺损的能力。方法选取48只新西兰大白兔,雌雄各半,体质量2.0-2.5 kg。选择兔单侧股骨髁处钻孔制备骨缺损模型,将材料植入骨缺损处,以空白组作为对照,分别在术后4、8、12、16周处死动物取材,行X线摄片、硬组织切片组织学检查等,观察材料降解、吸收及成骨情况。结果实验组骨缺损孔道术后4周时X线片不显影,无明显骨痂生长;组织学可见材料开始降解,内部新生幼稚骨小梁。8周时X线片有少量骨痂生长;组织学可见材料继续降解,缺损内可见继续增多的排列不规则的新生骨小梁。12周时骨痂明显有生长,骨缺损区残留较小低密度影;组织学示材料大部分降解,部分区域编织骨开始转化为板层骨。16周时新骨长入,恢复正常松质骨密度;组织学可见材料基本完全降解,被新生骨替代,大部分新生骨已具有正常骨小梁结构。空白对照组骨缺损孔道术后12周内无明显变化,术后16周时部分骨缺损孔道变小,边缘可见部分修复。结论注射型可吸收氨基酸聚合物/硫酸钙复合材料在体内能够完全降解、吸收,具有良好的成骨活性,有望成为理想的骨修复材料。

涂饰PLGA载三联抗痨药人工骨的体外释药研究

目的探讨涂饰聚乳酸/聚乙醇酸共聚物(PLGA)的载三联抗痨药硫酸钙/聚氨基酸人工骨体外药物释放情况。方法避光环境下按照优化配方,制备载药与非载药人工骨,用PLGA溶液浸润涂饰,干燥、灭菌后,以模拟体液为介质进行浸泡释放实验。用HPLC法检测不同时段异烟肼(INH)、利福平(RFP)、吡嗪酰胺(PZA)三种药物的释放浓度。结果涂饰PLGA载三联抗痨药人工骨在第3天的释药浓度:INH为(62.32±1.20)μg·m L-1,RFP为(2.84±0.32)μg·m L-1,PZA为(214.28±9.53)μg·m L-1。INH在第19周的检测浓度为(0.52±0.12)μg·m L-1,后未检测到;RFP第18周的检测浓度为(1.46±0.33)μg·m L-1,后未检测到;PZA第20周的检测浓度为(0.69±0.03)μg·m L-1,后未检测到。涂饰PLGA载三联抗痨药人工骨,在17周时异烟肼的释放量占总载药量的43.51%;16周时,利福平与吡嗪酰胺的释放量占各自总载药量的15.92%、48.42%。空白对照组在有效检测时间段未出现药物峰。结论涂饰PLGA载三联抗痨药硫酸钙/聚氨基酸人工骨,可以稳定缓慢释放药物,使病灶局部的药物浓度维持在较高的水平。