缓释左氧氟沙星三维丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石复合骨组织工程支架材料的制备与表征

背景:课题组前期实验成功制备了三维丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石复合骨组织工程支架材料。目的:制备缓释左氧氟沙星的三维丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石复合骨组织工程支架材料,探讨其机械性能、物理特性和化学构成及抗生素缓释能力。方法:采用乳化固定过滤方法制备左氧氟沙星/壳聚糖载药微球,其中左氧氟沙星与壳聚糖的质量比为3/1。将5,7.5,10 g的载药微球分别加入质量分数2%的丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石混合溶液中,通过冷冻干燥化学交联得到负载抗生素支架。对负载抗生素的支架进行扫描电镜观察、化学成分分析、药物缓释性能及力学、孔隙率、吸水膨胀率、热水溶失率检测。结果与结论:①扫描电镜显示,支架内壁可见载药微球,并且随着载药微球质量的增加,负载抗生素支架的空隙密度逐渐减小;②能谱分析显示,3种负载抗生素支架均含有丰富的钙离子、磷离子;③3种负载抗生素支架的释放趋势相同,在前3 d释放大于50%,呈突释效应,而后进入相对平稳的释放阶段;负载10 g载药微球支架的药物释放速率最慢,负载5g载药微球支架的药物释放速率最快;④随着载药微球质量的增加,负载抗生素支架的抗压能力与抗牵张能力逐渐增加,孔隙率、平均孔径、吸水膨胀率逐渐减小,热水溶失率逐渐增加;⑤结果表明,采用冷冻干燥化学交联法可合成负载氧氟沙星的三维骨组织工程支架,其具有良好的缓释性能、抗压抗压缩能力、吸水率及热水溶失率。

负载抗生素的纳米三维支架修复大段骨缺损

背景:前期研究证明利用壳聚糖、丝素蛋白、纳米羟基磷灰石可以制备出具有一定机械性能的纳米三维支架材料。目的:在前期研究基础上,将左氧氟沙星负载于丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石三维支架上,观察其对开放性长骨骨干骨缺损的抗感染及修复效果。方法:将36只新西兰大白兔随机分3组,每组12只。3组均于右侧桡骨中段建立长2.0 cm骨缺损,实验组植入负载抗生素的纳米三维支架材料,对照组植入纳米三维支架材料,空白组未植入任何材料,植入后4个月,进行骨缺损区X射线及组织学检查。结果与结论:(1)植入后1个月,实验组伤口无局部感染化脓,对照组、空白组均出现了局部软组织炎症反应甚至死亡;(2)植入后4个月,实验组骨组织影像学表现与正常骨组织无明显区别,支架完全由正常骨组织替代,有骨髓腔再通;对照组可见骨痂生长,骨质密度低于实验组,未见骨髓腔再通;空白组支架断端已封闭,停止生长,骨折不愈合;(3)苏木精-伊红染色显示,实验组可见成骨细胞成群排列在基质中,细胞形态良好;对照组可见骨细胞、骨基质,还可见新生毛细血管,处于骨髓腔再通早期;空白组可见纤维结缔组织及肌纤维组织生长;实验组Lane-Sandhu组织学评分高于对照组、空白组(P<0.05);(4)结果表明,负载抗生素的丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石三维支架在兔桡骨大段骨缺损修复中显示出了良好的抗感染能力、骨支架及骨诱导作用。