可塑性纳米羟基磷灰灰石/聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物-聚乙二醇庆大霉素释药系统生物相容性及其安全性评价

目的:观察可塑性骨修复重建和释药材料纳米羟基磷灰灰石/羟基丁聚酸酯-羟基戊酸酯共聚物-聚乙二醇庆大霉素局部释药系统植入动物体内后可能引发的急、慢性全身毒性反应、对动物机体局部组织的影响、皮内刺激反应的程度及其细胞毒性和溶血反应,评价其生物安全性和生物相容性。方法:实验于2004-10/2005-04全部实验在南方医科大学珠江医院中心实验室完成。选取新西兰大白兔42只,KM小鼠20只,将可塑性纳米羟基磷灰灰石/聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物-聚乙二醇庆大霉素释药系统植入动物肌和骨内及动物腹腔注射材料浸提液。可塑性纳米羟基磷灰灰石/羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物-聚乙二醇庆大霉素聚释药系统以具良好可塑性能纤维蛋白胶为微球支架,纳米羟基磷灰灰石为载药核心,外包裹生物相容性好且降解可调控的聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物及聚乙二醇,承载硫酸庆大霉素制成。按照GB/T16886.1-1997医用植入材料评价标准和所推荐的生物学和动物实验,对其进行急性全身毒性实验、植入实验、亚急性及慢性全身毒性实验、溶血实验、细胞毒性实验、皮内刺激实验。结果:入选兔42只,鼠20只,全部进入结果分析。①注射可塑性纳米羟基磷灰灰石/羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物-聚乙二醇庆大霉素聚释药系统浸提液后,在规定的72h观察期内,小鼠实验与对照组体质量均呈上升趋势,且两组体质量增加各时间段比较差异无显著性意义(0.20±0.05,0.19±0.050.35±0.07,0.36±0.06;0.52±0.09,0.54±0.10t=0.46,;;0.23,0.54,P>0.05)②材料埋置动物体内后,植入局部皮肤未见过敏、。感染及液化坏死征象;未引起明显肝肾功能变化,丙氨酸氨基转移酶、天门冬氨酸氨基转移酶、尿素氮、肌酐含量实验组与对照组无显著性差异(丙氨酸氨基转移酶:t=0.775,1.230,0.169,0.650,P>0.05;天门冬氨酸氨基转移酶:t=0.081,0.316,0.104,0.326,P>0.05;尿素氮:t=0.617,0.840,1.517,0.341,P>0.05;肌酐:t=0.749,0.335,0.614,0.806,P>0.05),且实验组内各时相点两两比较差异无显著性(丙氨酸氨基转移酶:F=0.347,P>0.05;天门冬氨酸氨基转移酶:F=0.144,P>0.05尿素氮:;F=0.784,P>0.05;肌酐:F=0.467,P>0.05);病理组织切片示材料周围的组织,其炎性变化符合一般的炎症变化转归规律。③材料浸提液与血液混溶的溶血率为1.2%,低于标准规定的5%。④骨髓基质细胞与材料复合培养组体外培养见细胞形态良好,细胞增值率与对照组无显著性差异(t=1.584,0.540,0.529,P>0.05)⑤动物背部皮内注射材料浸提液后。均未出现红斑、水肿和坏死,皮肤反应程度得分为0分。结论:可塑性纳米羟基磷灰灰石/羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物-聚聚乙二醇庆大霉素释药系统具有良好的生物相容性及生物安全性。

可塑性纳米羟基磷灰石/聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物-聚乙二醇庆大霉素释药系统研制

目的研制可塑性纳米羟基磷灰石/聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物-聚乙二醇[nano-hydroxyapatite/poly(3-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate)-polyethyleneglycol,nano-HA/PHBV-PEG]庆大霉素(gentamicin,GM)局部药物释放系统(drugdeliverysystem,DDS),为治疗骨髓炎提供一有效方法。方法以纤维蛋白胶为微球支架,nano-HA为GM载药核心,外包裹PHBV及PEG,制成可塑性nano-HA/PHBV-PEG-GM-DDS。电镜观察nano-HA、载药nano-HA和载药nano-HA/PHBV-PEG微球形貌特征。将可塑性nano-HA/PHBV-PEG-GM-DDS植入36只新西兰大白兔股骨内,术后12个不同时间点K-B法检测其血液、皮质骨和松质骨GM浓度,评价可塑性nano-HA/PHBV-PEG-GM-DDS体内释药效果。结果nano-HA呈短棒状,长度<60nm。载药nano-HA呈晶体自然凝聚状态,表面吸附大量GM,平均粒径为200.5nm。载药nano-HA/PHBV-PEG微球表面形态一致,为多孔皱缩结构,平均粒径为34.5μm。GM浓度与抑菌环直径呈线性相关,相关系数为0.998。术后第1天可塑性nano-HA/PHBV-PEG-GM-DDS周围皮质骨和松质骨中GM浓度分别为95.50±16.50μg/ml和80.20±13.80μg/ml,其后逐渐下降,致第56天时为5.60±1.60和5.10±1.30μg/ml,高于GM对金葡菌的最低抑菌浓度(2μg/ml)。结论可塑性nano-HA/PHBV-PEG-GM-DDS具有较好的体内缓释作用,临床上对于骨髓炎的治疗有应用前景。

纳米羟基磷灰石/硫酸庆大霉素缓释系统的制备及体内释放实验

目的:制备纳米羟基磷灰石/硫酸庆大霉素缓释系统(drug delivery system,DDS),观察其体内释药特性,为慢性骨髓炎的治疗寻找更好的方法。方法:实验于2004-05/2005-03在南方医科大学珠江医院中心实验室和华南理工大学生物工程与材料学院实验室完成。实验材料:纳米羟基磷灰石(nano-hydroxypatite,nano-HA)、聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物[poly(3-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate),PHBV]、聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)、硫酸庆大霉素(gentamicin,GM)。新西兰大白兔24只。实验方法:①nano-HA/PHBV-PEG-GM-DDS的制备:以nano-HA为载药核心,外包裹生物相容性好且降解可调控的PHBV、PEG,承载GM制成。②采用SPSS10.0统计软件包绘制庆大霉素浓度与抑菌环直径的半对数标准曲线。③体内释放实验:在新西兰大白兔左股骨外上髁钻孔,刮除部分骨质和骨髓,将nano-HA-PHBV/PEG-GM微球自骨窗内植入,分别于术后1,3,5,7,10,14,21,28d8个时间点各选3只大白兔,麻醉后取干骺端松质骨及骨干皮质骨标本。用标准曲线计算出各标本药物浓度,用SPSS10.0统计软件包绘制nano-HA/PHBV-PEG-GM-DDS的释药浓度与时间关系曲线。实验评估:①扫描电镜下观察nano-HA/PHBV-PEG-GM-DDS的微球形态。②nano-HA/PHBV-PEG-GM-DDS的释药浓度与时间的关系。结果:纳入兔24只,均进入结果分析。①nano-HA/PHBV-PEG-GM-DDS微球形态:大小均匀规整,微球平均粒径为345μm,小微球粒径为78μm,微球表面形态一致,为多孔皱缩结构。②nano-HA/PHBV-PEG-GM-DDS释药浓度与时间的关系:术后第1天nano-HA/PHBV-PEG-GM-DDS周围皮质骨和松质骨中庆大霉素质量浓度分别为(110.10±11.70),(97.30±9.60)mg/L,其后逐渐下降,至术后第28天时皮质骨和松质骨中庆大霉素质量浓度仍可分别达(7.30±1.40),(6.80±1.10)mg/L,局部骨组织中庆大霉素质量浓度仍在金黄色葡萄球菌最小抑菌浓度(2mg/L)以上。结论:nano-HA/PHBV-PEG-GM-DDS具有较好的体内缓释作用。

可塑性纳米羟基磷灰石/聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物-聚乙二醇释药系统治疗兔骨髓炎

背景:现有的局部药物缓释系统多为块状,不能任意塑形,难以与骨腔完全贴敷,易导致骨髓炎复发,且药物爆释作用明显、载药量不大、释放时间短、有一定抗原性。为此,课题组与华南理工大学合作研制一种新型的可塑性局部药物缓释系统,以期为骨髓炎的治疗提供更好方法。目的:观察可塑性纳米羟基磷灰石/聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物-聚乙二醇[nanohydroxyapatite/poly(3-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate)-polyethylene glycol,nano-HA/PHBV-PEG]载硫酸庆大霉素(gentamicin,GM)局部药物释放系统对骨髓炎的治疗作用。方法:制备兔胫骨近端骨髓炎模型,于胫骨近端骨窗内注入金黄色葡萄球菌后2周,行病灶清除。Ⅰ组植入1mL可塑性nano-HA/PHBV-PEG-GM局部药物释放系统;Ⅱ组植入可塑性nano-HA/PHBV-PEG1mL及23.2mg硫酸庆大霉素粉;Ⅲ组植入1mL可塑性nano-HA/PHBV-PEG并肌注硫酸庆大霉素5d,共23.2mg;Ⅳ组植入1mL可塑性nano-HA/PHBV-PEG;Ⅴ组无任何植入。术后8周进行放射学、组织学、细菌学检查。结果与结论:Ⅰ组细菌计数及改良X射线Norden骨髓炎评分极低,明显小于其他各组(P<0.01),其组织学观察无明显骨髓炎表现。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组细菌计数逐渐增大,差异有显著性意义(P<0.01)。但3组间改良X射线Norden骨髓炎评分差异无显著性意义(P>0.05),组织学观察骨髓炎表现也无本质差别。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组细菌计数及改良X射线Norden骨髓炎评分均较高,明显大于Ⅴ组(P<0.01或0.05);其组织学显示出严重骨髓炎表现。结果提示:①在病灶清除后,一期将可塑性nano-HA/PHBV-PEG-DDS植入残留的感染性骨缺损,能快速有效地治疗骨髓炎。②传统的全身抗生素应用或单纯局部应用抗生素方法虽然较不用抗生素好,但不能确保一期植骨有效治疗慢性骨髓炎。③在不用药、传统全身用药或单纯局部用药条件下,一期植骨反而会加重骨髓炎。