《骨植入體表面含生物活性物質微球複合塗層研究》是依託西南交通大學，由段可擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：骨植入體表面含生物活性物質微球複合塗層研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：段可
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前的骨植入體在困難臨床條件下的性能仍有待提高。如，當骨質疏鬆等原因導致植入部位骨質缺失，可造成植入體與宿主骨之間存在較大間隙，從而降低新骨形成能力和植入體的固定能力。在植入體－宿主骨界面區域局部釋放藥物是提高骨植入體性能的有效途徑。針對目前骨植入體表面藥物釋放技術缺乏廣泛適用性和骨組織生物活性的缺點，提出採用將多孔表面塗層與高分子微球釋放技術複合，構建一種通用、且具備骨生物活性的植入體表面藥物釋放複合塗層。擬通過粉末燒結和熱噴塗等方法製備不同孔徑範圍的多孔塗層。通過乳液方法製備含藥物的高分子微球，並控制其尺寸和表面化學性質。通過物理、化學作用將高分子微球嵌入多孔塗層孔中實現複合，並研究複合機制、微球的分布、活性物質釋放的科學規律。通過細胞和小動物植入模型評價塗層的生物學性能和套用前景。
結題摘要
隨著人口老齡化，骨植入體的使用量將持續增加。現有的金屬植入體在困難臨床條件（如感染和關節翻修）下的性能仍需提高。從骨植入體表面釋放生物活性物質是解決這類問題的有效途徑。因此，本研究探索通過將載藥物的高分子微球與金屬植入材料複合，從而實現適用於多種活性物質的複合方法，並研究所得複合物的體內外性能。採用真空燒結製備了兩種多孔結構的鈦塗層：鈦珠堆積塗層和泡沫狀塗層。研究了三種高分子微球材料：乳酸-乙醇酸共聚物（PLGA）、殼聚糖和海藻酸。以所得微球分別負載油溶性藥物（三氯生和地塞米松）、水溶性藥物（慶大黴素、萬古黴素）和蛋白質（人骨形態發生蛋白，rhBMP-2）。經探索，實現了兩種複合途徑：微球表面固定（表面化學途徑）和孔內團聚（物理途徑）。以乳液法製備PLGA微球並分散於水中，將懸液滴加至鈦表面後室溫下真空乾燥2 h。經此處理後，PLGA微球能穩定附著於鈦表面超過2周。機理研究提示，該固定途徑可能為微球表面乳化劑分子與鈦之間的多基團累積化學作用。將載三氯生的PLGA微球固定於多孔鈦表面後所得複合物在6 h內快速釋放藥物，且對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌具有體外抗菌活性。Alamar Blue試驗表明複合物對成骨細胞相容性與空白對照無顯著差異。載地塞米松的PLGA微球固定於鈦片表面後所得複合物體外持續釋放地塞米松超過20 d，且在3 d 至7 d期間能顯著提高體外成骨細胞增殖。以乳液法製備殼聚糖微球並冷凍乾燥成為乾粉。將乾粉鋪展於多孔鈦塗層表面後令其進入孔內。以水潤濕後，微球在孔內團聚為百微米尺寸的團聚體，並固定於孔內。所得複合物置於水浴中7 d後，大於80%的微球仍能存留於孔內。將載慶大黴素或萬古黴素的殼聚糖微球分別用孔內團聚固定於多孔鈦內後評價其體外釋藥速率和抑菌活性。發現，所得複合物均快速釋放所負載抗生素6 h，且產生了抑菌圈（抑菌圈直徑隨載藥量增加）。海藻酸微球經同樣固定處理後，在孔內的穩定性低於殼聚糖微球（浸泡7 d後 ～30%存留於孔內）。用動物模型評價了從植入體釋放藥物促進骨再生的可能性。將載rhBMP-2殼聚糖微球-多孔鈦複合物植入兔股骨松質骨，並在植入體周邊創造寬度0.6 mm的缺陷。植入4周后，試驗組在缺陷區域內的新生股組織量反而顯著低於對照組。該結果未能證明局部釋放rhBMP-2的正面作用，提示該體系中其他因素（如微球材料選擇）對複合物性能具有關鍵影響。
