藥物控釋骨修復材料的構建和生物學特性研究.pdf

1、目的構：建CPC/ALG/CS/V藥物控釋骨再生修復材料,并研究其理化性能、藥物緩釋特性、細胞和組織相容性,并觀察其在體內外對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等細菌的抑菌能力。 方法：選用對耐藥金黃色葡萄球菌敏感的萬古霉素為殺菌藥物,以生物相容性優(yōu)良,既能促進成骨和血管化,又可低溫自固、與人體成骨同步降解的材料磷酸鈣骨水泥(Calcium phosphate cements,CPC)為載體,復合生物相容性良好的天然高分子材料海藻酸鈉(S

2、odium alginate,ALG)和殼聚糖(chitosan,CS)藥物微球,通過多種復合方案的設計,合成并篩選出緩釋、長效、抗感染的骨修復藥物載體材料。通過試驗相關參數建立數學模型,使合成工藝最優(yōu)化,并進一步通過體內外實驗評價新材料的生物相容性。通過體內外降解試驗研究影響藥物釋放的因素以及局部藥物濃度的殺菌能力。1、海藻酸鈉及殼聚糖載藥微球的制備。用離子交聯(lián)法制備ALG、CS載藥微球,以載藥量和包封率為目標參數,設計L9(34)正

3、交實驗并優(yōu)化其工藝,確定ALG、CS載藥微球的最佳制備條件。2、自組裝殼聚糖/海藻酸鈉載藥微球的制備。在CS載藥微球表面利用層層自組裝技術交替組裝海藻酸鈉和殼聚糖。CS載藥微球用接觸角、IR、電極電位法和茜素紅法進行表征。3、載藥微球與CPC載藥體系的研究。將自組裝CS載藥微球與CPC復合,并優(yōu)化CS載藥微球與CPC載藥體系的制備。4、不同材料細胞相容性。實驗分為A、B、C組。A組：單純CPC與成骨細胞聯(lián)合培養(yǎng)；B組：殼聚糖/海藻酸鈉微

4、球與成骨細胞聯(lián)合培養(yǎng)；c組:CPC/ALG/CS/V與成骨細胞聯(lián)合培養(yǎng)。以1×107個/ml密度的兔成骨細胞懸液分別復合三組材料,培養(yǎng)1、3、5和7天。用倒置相差顯微鏡和掃描電鏡觀察細胞的粘附與生長,檢測細胞活力和堿性磷酸酶活性,流式細胞儀分析細胞周期變化,MTT法檢測細胞粘附率。5、CPC/ALG/CS/V材料的組織相容性及抗感染特性。CPC/ALG/CS/V材料為實驗組,殼聚糖/海藻酸鈉微球材料和單純CPC材料為對照組。各組材料分別

5、與金黃色葡萄球菌、大腸桿菌以及綠膿桿菌在培養(yǎng)基中培養(yǎng),反復轉培,觀察三種材料的抑菌效果。另選用新西蘭白兔24只,在其腰背部肌肉內短期植入,除大體及經典的組織學觀察外,術后1、2、3、4、5、7、9、12天取兔耳靜脈血,檢測血中的萬古霉素濃度,并于10、15、20、30天分別處死兩只動物,取植入物周圍的肌肉和骨骼標本50-70克,處死前取耳血,檢測標本中的萬古霉素含量。 結果：1.ALG載藥微球的最佳制備條件為:ALG溶液濃度6％

6、,TC/ALG質量比1:1,W/O體積比1:20,交聯(lián)劑CaCl2濃度0.4M。ALG載藥微球體外藥物釋放實驗結果表明ALG載藥微球藥物釋放時間為48h。CS載藥微球的最佳制備條件為:CS溶液濃度2％,V/CS質量比1:1,乳化劑用量2ml,交聯(lián)劑用量2ml。IR、SEM和粒徑分布的表征結果表明萬古霉素加入后并不參加反應。CS載藥微球表面光滑致密,球形完整,粒徑分布均勻,集中在5.574μm。殼聚糖微球的體外釋放實驗表明CS載藥微球具有

7、明顯的緩釋特性,在體外釋放時間達到23天。2.將CS載藥微球和ALG載藥微球進行比較,兩種微球的載藥量、包封率和粒徑接近,但CS載藥微球在相同條件下的藥物釋放時間比ALG載藥微球長。3.結果表明：Cs的氨基變成NH3+,與ALG上的COO-負離子產生強的靜電作用而生成聚電解質復合物。優(yōu)化的自組裝條件為：組裝層數4層,沉積溫度40℃,離子濃度0.3M,在此條件下制備的微球藥物釋放時間達到48d。對藥物釋放曲線進行擬合,前10天的曲線符合H

8、iguchi方程,后階段的釋放曲線符合零級釋放方程。4.三種材料的細胞相容性：成骨細胞與三種材料均粘附良好,并可在材料孔隙內生長、分化和增殖。細胞在三種材料的粘附率依次為:A