万古霉素缓释微球复合自体微小颗粒骨治疗感染性骨缺损的实验研究

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研究背景及目的:感染性骨缺损是创伤性慢性骨髓炎,是一种严重的骨组织感染性疾病,通常可导致骨的进行性、炎性破坏,无法控制的炎症破坏是其主要特点,后期还存在对抗生素治疗反应不明感、反复复发等特征。革兰氏阳性金黄色葡萄球菌是导致骨髓炎的最常见致病菌,占全部骨髓炎病例的80%左右,骨感染造成的死亡率达27-30%.万古霉素是目前临床上用于治疗由MRSA(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)引起的严重感染疾病的重要药物,是目前国内治疗MRSA感染的首选用药。但是由于其全身用药量较大,对耳肾均有毒性,局部用药半衰期短,反复用药又增加了感染率,无法达到有效的长期控制感染的效果,给临床治疗带来了困难。早在1906年,Ehrlich就提出了靶向给药的设想,随着生物医学的发展,这一设想逐渐成为现实。1980年Klemm首次局部应用庆大霉素/聚甲基丙烯酸酯防治骨及软组织感染获得成功引起了人们的重视。本实验旨在通过复乳-固化法制作万古霉素缓释微球,复合微小颗粒骨一期植骨治疗感染性骨缺损的效果,探讨新的治疗感染性骨缺损的方法,为其应用临床提供实验依据。实验方法:1、载万古霉素PLGA微球的制备取2mgPLGA溶解于20mL二氯甲烷中,搅拌制备成初乳相;取2mL吐温-80,加入40mL蒸馏水中,以700r m-1转速搅拌制得第二初乳相;取1mL浓度为200mg m L-1的万古霉素溶液,加入PLGA溶液中,4000r m-1转速下分散、搅拌,再将该混合液加入初乳相吐温-80混合液中,用高速分散器(XHF-D,宁波新芝生物科技股份有限公司)4000r m-1转速下分散,制成PLGA微球的初始液,室温下持续搅拌4小时静置待有白色沉淀附着烧杯底后,6000r m-1(3-18K,SIGMA公司,德国)速度离心清洗3遍后,-20℃冷冻干燥(Scient2-10N,宁波新芝生物科技股份有限公司),制得载万古霉素的PLGA微球。分别对其进行形态特征及粒径分布测定,微球中万古霉素的含量测定,含量测定中还包括:载药率和包封率,抗生素溶液稳定性,体外释放,微球中万古霉素活性和MIC测定。2、动物实验取48只家兔,按沈霖造模法造成双侧桡骨中上段慢性骨髓炎模型,将动物随机分为3组,每组16只。1个月后按常规方法将骨髓炎局部作彻底清创,并造成桡骨中上段1cm节段性骨缺损的条件下,A组一期行自体小颗粒骨植入;B组一期行自体微小颗粒骨和万古霉素植入;C组一期行自体微小颗粒骨和万古霉素缓释微球混合植入。分别于术前、术后1天、3天、1周、2周、4周测定各组动物血清C反应蛋白及血沉,并于术后2周、4周、8周、12周每组处死4只兔子行植骨区大体形态,X线及组织学观察并进行评分。结果:1、微球测定结果微球表面光滑、无孔隙,载药率达到(4.40±0.2635)%,包封率达到(48.51±14.827)%,HV-PLGA MSs溶解7天的累积释放率达到43.36%,有相对比较长的释放周期;在体外抑菌试验中,HV-PLGA MSs释放的万古霉素作用效果明显。2、动物实验结果①大体形态观察:其中A组1只家兔术后2周植骨部位出现窦道,流出脓性分泌物;术后4周,A组局部可见植入之颗粒骨被纤维组织覆盖,B、C组局部可见骨痂形成,针刺感较硬;术后8周,A组可见骨痂形成填满骨缺损区,B、C组骨痂形成致密,骨缺损区完全愈合,骨折端连接良好;术后12周,各组骨缺损区完全愈合,骨折端连接良好。②血清C反应蛋白:在术后第1周时B组显著低于A组水平(p<0.05),C组显著低于B组水平(p<0.05),第4周时A组仍维持在较高水平,B、C组接近正常水平。③血沉:在术后第2周时B组显著低于A组水平(p<0.05),C组显著低于B组水平(p<0.05),第4周时A组仍维持在较高水平,B、C组接近正常水平。④植骨区X线观察及评分:4周时A组可见有骨痂形成,仍可见植入之颗粒骨,骨折线清晰,B、C组可见有骨痂形成基本连接骨段端;8周时A组骨痂量增加,骨折线已基本消失,髓腔尚未通,B、C组新生皮质骨结构出现,与宿主皮质骨连接,髓腔已基本再通;12周时三组均可见骨缺损区已达骨性愈合,髓腔再通。术后第2、4、8周B组X线和组织学评分均优于A组,差异有统计学意义(P <0.05),B、C组差异无统计学意义(P>0.05)。第12周A、B、C三组X线评分差异无统计学意义(P>0.05)。⑤植骨区组织学观察及评分:2周时A组可见植入之大块颗粒骨组织,有纤维组织填充,B、C组见有大量软骨岛形成,C组亦可见有部分微球未被吸收,附着于软骨岛附近。4周时A组骨小梁稀疏,走行不规则,B、C组骨小梁较为致密,走行较为一致,C组新生骨组织周围未发现有微球存在。8周时A组骨小梁走行一致,原始髓腔将要形成,B、C组骨小梁形成的编织骨已逐渐向板层骨过渡,骨板周围见大量成骨细胞,髓腔基本贯通。12周:三组骨缺损区编织骨被板层骨替代,骨质较厚为片状,骨陷窝大量分布其中,髓腔再通。术后2、4、8、12周组织学评分A、B组相比差异均有统计学意义(P<0.05),B、C组相比差异均无统计学意义(P>0.05)。结论:1、利用W/O/W方法制作的万古霉素缓释微球,对万古霉素药物本身无影响。2、万古霉素PLGA缓释微球在作用于金黄色葡萄球菌时,其抑菌效果与单纯万古霉素相同,且抑菌时间长。3、手术彻底清创后,自体微小颗粒骨复合万古霉素缓释微球植入法,对于治疗感染性骨缺损是可行的。4、对于治疗感染性骨缺损时,万古霉素缓释微球对成骨作用无影响。5、对于感染性骨缺损家兔的治疗,局部应用万古霉素缓释微球其疗效与单纯万古霉素相同。
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