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髋关节结核是骨科难治性疾病之一,其主要原因之一为抗结核药难以在病灶内达到有效杀菌浓度和耐药结核产生。晚期髋关节结核治疗不当,会引起关节功能丧失和畸形。晚期髋关节结核,既往多采用关节融合治疗,近年来关节结核一期关节置换逐渐得到广泛认可,但仍有术后复发的风险和担忧。为此,提高病灶内药物浓度是解决此问题的很好瓶颈。假体表面缓释载药涂层已成为预防假体置换术后复发的研究热点。钛合金常用于医用假体材料。本研究通过高分子化学反应,将聚乙二醇-交联淀粉复合凝胶载利福平缓释涂层牢固结合在钛合金表面,制备Ti-PPCR涂层。1、在钛合金表面PPCR复合凝胶涂层制备制作交联淀粉(crosslinked starches,CS);通过聚合反应在人工髋关节钛合金(titanium alloy,Ti alloy)材料表面形成聚多巴胺(poly dopamine,PDA)化学膜;将利福平(rifampicin,RFP)粉剂加载入交联淀粉及四臂巯基聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)中构建水凝胶,通过迈克尔加成反应将PAD和PEG-CS-RFP牢固结合形成PAD-PEG-CS-RFP涂层。2、实验材料在扫描电镜下观察其微结构将Ti片、Ti-PDA、Ti-PPCR三种材料在扫描电镜下观察其表面概况,描述其微观特征,结合药物释放结果来推理其药物释放机制。3、体外结核分枝杆菌抑菌实验分别将涂覆单面Ti-PPCR涂层和Ti-PAD-PEG-CS放入接种结核分枝杆菌标准菌株H37Rv罗氏培养基中,37℃恒温箱中培养20天,观察抑菌环形成情况。同样,将Ti、Ti-PAD-PEG-CS、Ti-PPCR放入同一罗氏培养基中,观察抑菌情况。4、体内外药物释放动力学实验体外:取Ti-PPCR材料置入20 ml模拟体液(SBF)中,然后放入37摄氏度恒温箱中。采用HPLC法测定12h、1d、2d、3d、4d、5d、6d、7d、8d、9d时间点药物释放量及累计释放率。体内:取20只新西兰大白兔,将2个已灭菌Ti-PPCR(厚约0.4mm,直径1.1 cm)植入右侧股骨髁,构建体内药物释放动物模型,术后第5d、10d、15d、20d,采用HPLC法检测静脉血、植入材料周围0.5cm范围骨组织和肌肉组织中RFP药物浓度。5、体内组织生物相容性评价取24只新西兰大白兔随机分成实验组和对照组各12只,实验组植入Ti-PPCR(厚约1.26 mm,直径1.1 cm),对照组植入已灭菌空白钛合金片(厚1mm,直径1.1cm),完成动物模型,术后于1W、2W、3W、4W时间点处死3只,取出完整股骨髁,硬组织切片机切出200um厚度带钛合金切片,用磨片机磨至30um,磨片行HE和MBE染色。光学显微镜下观察材料周围骨组织的炎性反应和植入物周围组织长入情况。结果显示:PPCR复合凝胶涂层能和钛合金实验材料牢固的结合在一起,扫描电镜下观察涂层表面平整,其纵切面结构成空隙状。中性罗氏培养基中Ti-PPCR(实验组)周围出现抑菌环。Ti-PPCR在模拟体液中RFP在前3d释放速率较快,累积释放量占总药量63.2%,随后释放趋于平缓,总释放率为79.2%,总释放时间达9d。体内骨组织和肌肉组织中药物浓度迅速上升,到第5天都达到最高峰,随后平缓降低,总释放周期分别可长达20天和10天,且都在最小杀菌浓度以上,静脉血液中未测到利福平。光镜下组织学观察骨组织中前2周实验组和对照组都有少量的中性粒细胞和淋巴细胞浸润,实验组少于对照组;第3周、第4周炎症细胞与前两周相比逐渐较少。根据以上实验研究得出结论:1.通过高分子化学反应的原理在钛合金表面成功制备出Ti-PPCR抗结核缓释凝胶涂层。2.Ti-PPCR抗结核缓释凝胶涂层具有良好的药物释放动力学特性和抑菌性能。3.Ti-PPCR抗结核缓释凝胶涂层组织相容性良好。