3D打印多孔β-TCP負載PLGA抗結核藥物緩釋微球復合材料的制備與初步研究.pdf

1、背景：《2014全球結核病報告》顯示全世界范圍內結核的發(fā)病率和耐多藥性患者有所增高，伴隨結核發(fā)病率的攀升，骨結核的發(fā)病率亦相應升高。與肺結核相比，骨結核對局部骨質的侵襲性破壞所導致的疼痛、功能障礙、畸形和癱瘓等癥狀，更加明顯地影響患者的工作和生活質量。不僅如此，就治療來說，骨結核比肺結核更為復雜，骨結核的傳統(tǒng)治療除了需要至少8至20個月的抗結核藥物標準化治療，還包括徹底的外科清創(chuàng)手術以及后期對骨缺損的修復。傳統(tǒng)的骨結核治療存在以下問題：

2、1）長期服藥帶來的患者依從性下降、副作用的發(fā)生和耐藥性的產生；2）清創(chuàng)不徹底導致骨結核復發(fā)；3）病灶清創(chuàng)后所遺留的骨缺損往往因為復發(fā)感染而導致骨修復失敗，等等。針對目前骨結核的治療弊端，醫(yī)學領域和骨組織領域的學者們開啟了用生物材料治療骨結核的新階段。盡管所構建的生物材料的組成各有不同，治療機理基本一致即填充并修復清創(chuàng)后形成的骨缺損而無需移植自體或異體骨兼局部緩釋抗結核藥物以有效殺滅可能殘留的結核菌而保持血藥濃度在安全范圍從而降低藥物副作

3、用。
　　目的:利用3D打印技術制備出直徑和高度均為5mm、孔隙大小為400μm的圓柱形多孔β-TCP支架，按PLGA：INH：RFP=60mg：20mg：15mg的最優(yōu)質量配比，以復乳化溶劑揮發(fā)法制備出直徑200±30μm、共包封異煙肼和利福平PLGA緩釋微球，再經(jīng)離心技術和明膠粘接技術將包封異煙肼和利福平的PLGA緩釋微球負載于多孔β-TCP支架中，最終制備成3D打印多孔β-TCP負載PLGA抗結核藥物緩釋微球復合材料。以此作

4、為骨關節(jié)結核經(jīng)外科清創(chuàng)后既能夠填充骨缺損并發(fā)揮骨引導作用又能夠進行局部抗結核治療的骨組織工程復合材料。
　　方法與結果：通過三個實驗部分對3D打印多孔β-TCP負載PLGA抗結核藥物緩釋微球復合材料進行研究和評價：
　　實驗一，對復合材料的制備過程、支架孔隙率、生物力學性能、體外降解和藥物釋放等進行研究和評價。復合材料制備的大致過程如上所述；利用重量體積法測定復合材料的支架孔隙率為(67.39±2.81)％；利用萬能材料力學

5、試驗機測定復合材料的最大負荷和最大強度分別為117.2±14.9N和6.0±0.8MPa，高于3D打印多孔β-TCP支架的最大負荷85.5±10.4N和最大強度4.4±0.5MPa(P<0.05)，兩種材料均符合人類松質骨壓縮強度(2-45 MPa)的要求；通過復合材料在SBF中的質量變化測定復合材料的體外降解時間為20±1.3W。
　　實驗二，復合材料生物相容性的評價。利用CCK-8法檢測復合材料的體外細胞毒性，毒性分級為1級即

6、無細胞毒性；復合材料植入實驗動物體內后的血常規(guī)與生化指標和心肝脾肺腎等重要臟器病理切片觀察均正常；ECT分析結果顯示材料植入動物體內后6 W99m锝攝取率(T/NT)(98.2±7.6)%,表明興趣區(qū)域內血管化良好，與健側基本一致；骨標本的病理切片和顯微CT顯示復合材料內骨長入情況良好，并逐步取代降解的材料。通過以上研究證實該復合材料的具備優(yōu)良的生物相容性，符合植入性材料的安全性要求。
　　實驗三，動物體內復合材料對股骨髁骨缺損修

7、復能力的研究。ECT檢查顯示6 W興趣區(qū)域內血管化情況與健側一致；術后1 M、3 M、5 M鉬靶X線照像、骨標本Micro-CT圖像和組織學觀察顯示骨缺損內復合材料逐步降解、骨量逐漸增加并逐漸替代降解的復合材料；5 M Micro-CT測定骨體積分數(shù)(BVF)(90.56±6.43)%、材料體積分數(shù)(MVF)(6.53±0.87)%，與支架組比較無顯著差異(P>0.05)；骨密度檢測顯示5 M復合材料組(0.272±0.025)g/cm

8、2，與健側比較無顯著差異(P>0.05)；復合材料組骨標本切片經(jīng)HE染色后NP70生物顯微鏡下觀察顯示5M材料降解殆盡并被新生骨替代。
　　總之，實驗組即復合材料組除了力學強度明顯高于支架組(P<0.05)，生物相容性的各項指標、材料的血管化、材料的降解和骨缺損的修復與支架組比較均無顯著差異(P>0.05)。
　　結論：3D打印多孔β-TCP負載PLGA抗結核藥物緩釋微球復合材料并沒有因為負載了抗結核藥物PLGA微球而降低了