隨著醫(yī)療科技設(shè)備日新月異的發(fā)展,諸多臨床疾病的診療水平有顯著提高,而慢性骨髓炎的治療至今仍然是困擾骨外科醫(yī)生的難題。其表現(xiàn)為多發(fā)性合并癥、軟組織缺損或多重耐藥,目前治療方法不理想,療程長,復(fù)發(fā)率高。金黃色葡萄球菌是最常見的病原體,占人類骨髓炎的80%。由于局部滲透性差和感染部位血液供應(yīng)不足的缺點,全身性抗生素治療的療效受到限制,而長期服用抗生素的副作用顯著。局部抗生素治療可避免諸多藥物副作用,并且使抗生素直接作用于感染部位,可有效地清除局部細(xì)菌感染。目前臨床應(yīng)用最為廣泛的填充材料為抗生素骨水泥(PMMA),但在長期的治療過程中許多學(xué)者發(fā)現(xiàn)并探究其存有明顯的缺點,其中重要的一點是PMMA所載抗生素種類受限,攜帶的抗生素受骨水泥聚合過程放熱影響而部分失活,而抗生素的釋放曲線并不令人滿意,由于突釋效應(yīng),PMMA在短期內(nèi)釋放大量抗生素,后期抗生素釋放總量顯著降低,而這種不規(guī)則的釋放曲線不能良好地滿足治療慢性骨髓炎所需的長時間維持有效的抗生素濃度,一般需超過3-4周。因此,臨床上迫切需要尋找一種新型的骨填充材料來替代傳統(tǒng)的治療方式�？晌詹牧嫌捎谄淇山到馕斩恍瓒问中g(shù)取出而成為研究的熱點,常用的可吸收材料有硫酸鈣、磷酸鈣、生物活性玻璃、脫鈣骨基質(zhì)、膠原植入物等,納米羥基磷灰石(n-HA)的微觀結(jié)構(gòu)與人體骨組織相似,具有很好的生物相容性,但其機械性能不理想,易疲勞破壞。因此,在本研究中,我們添加了聚氨酯(PU)以提高納米羥基磷灰石的力學(xué)性能。左氧氟沙星具有廣譜抗菌性和良好的骨滲透性、對葡萄球菌抗菌活性強、毒性低的優(yōu)點,已在臨床廣泛應(yīng)用。介孔二氧化硅納米(MSNs)可有效地控制藥物的裝載和釋放,降低藥物毒性,提高療效,且具有優(yōu)異的表面性能、孔隙率及良好的生物安全性,非常適合作為骨再生材料。載左氧氟沙星介孔氧化硅微球/納米羥基磷灰石/聚氨酯(Levofloxacin-loaded mesoporous silica microspheres/nano-hydroxyapatite/polyurethane composite scaffold,Lev@MSNs/n-HA/PU)是一種新型納米可控釋降解復(fù)合骨修復(fù)材料,前期實驗已經(jīng)證實其具備一定的抗菌及成骨性能,本研究繼續(xù)建立兔脛骨慢性骨髓炎模型,在體外PBS溶液檢測材料抗菌成分釋放的特性,并使用抗生素骨水泥作為對照,進一步探討新型復(fù)合材料植入體內(nèi)后其抗菌性能及骨修復(fù)能力,以及是否具有系統(tǒng)毒副作用,并評價其生物力學(xué)性能,為該材料臨床應(yīng)用替代抗生素骨水泥提供更詳實的實驗證據(jù)。本實驗由兩部分組成1.Lev@MSNs/n-HA/PU新型復(fù)合控釋骨修復(fù)材料體外抗生素成分釋放特性的研究目的檢測新型復(fù)合骨修復(fù)材料Lev@MSNs/n-HA/PU在體外PBS溶液中抗生素成分的釋放特征以闡明其抑菌作用機制。方法合成一種新型的載左氧氟沙星介孔氧化硅納米微球/納米羥基磷灰石/聚氨酯復(fù)合材料,采用高效液相色譜法(HPLC)檢測Lev@MSNs/n-HA/PU復(fù)合材料浸沒于PBS溶液中抗生素在1h,2h,6h,12h,24h及后每2天至第39天的時間點的抗生素濃度,并使用同劑量抗生素的骨水泥作為對照。結(jié)果新型復(fù)合材料5 mg Lev@MSNs/n-HA/PU在PBS溶液中第一天抗生素釋放最快,后釋放速率逐漸下降,在第3天、13天及30天等時間點有再次突釋的現(xiàn)象,至39天始終保持在金黃色葡萄球菌最小抑菌濃度之上,且釋放抗生素總量及緩釋能力優(yōu)于對照組。結(jié)論新型復(fù)合材料5 mg Lev@MSNs/n-HA/PU在PBS溶液中具備良好的緩釋性能,其藥物釋放速率在24h內(nèi)最快,后逐漸下降,可維持藥物有效濃度超過金黃色葡萄球菌MIC至持續(xù)釋放39天以上,為其植入體內(nèi)治療兔慢性骨髓炎發(fā)揮有效抑菌作用奠定了夯實的理論基礎(chǔ)。2.Lev@MSNs/n-HA/PU新型復(fù)合控釋骨修復(fù)材料治療兔脛骨慢性骨髓炎的研究目的使用兔脛骨慢性骨髓炎模型進一步評估新型材料控制感染的能力及骨修復(fù)的效果,并評估其遠期生物力學(xué)安全性,以探究其控釋抗菌、骨傳導(dǎo)性及生物相容性,為進一步臨床實驗提供依據(jù)。方法體外用掃描電鏡(SEM)觀察新型材料表觀結(jié)構(gòu)。新西蘭大白兔45只隨機分為四組,根據(jù)Norden1970方法建立兔脛骨慢性骨髓炎模型,清創(chuàng)后實驗組植入載5mg左氧氟沙星復(fù)合材料(5 mg Lev@MSNs/n-HA/PU),對照組分別植入載1mg左氧氟沙星復(fù)合材料(1 mg Lev@MSNs/n-HA/PU),載5mg左氧氟沙星聚甲基丙烯酸甲酯(5mgLev@PMMA),或不處理。治療前及治療后監(jiān)測動物體溫、體重、白細(xì)胞等指標(biāo),于治療后12周處死動物,采用大體形態(tài)學(xué)觀察、影像學(xué)、組織學(xué)、骨—材料界面電鏡掃描、細(xì)菌培養(yǎng)計數(shù)及生物力學(xué)等方法評價材料修復(fù)骨缺損的效果。結(jié)果新型復(fù)合材料5mgLev@MSNs/n-HA/PU結(jié)構(gòu)疏松多孔,其平均孔隙率為(54.46±5.68)%,孔隙大小為200-500μm,適合骨組織再生。治療12周后5 mg Lev@MSNs/n-HA/PU組動物體溫較治療前明顯下降,體重上升,白細(xì)胞數(shù)明顯下降且對比空白對照組有顯著性差異;細(xì)菌培養(yǎng)計數(shù)示5 mg Lev@MSNs/n-HA/PU組細(xì)菌數(shù)量較治療前及空白對照組和1 mg Lev@MSNs/n-HA/PU組顯著性減少,證明其抑菌功能顯著。X片示5mgMSNs/n-HA/PU組材料降解明顯,骨修復(fù)良好,無骨質(zhì)破壞及增生等感染征象,而骨水泥組見材料占位明顯。大體病理學(xué)示空白對照組骨感染破壞明顯,而5 mg MSNs/n-HA/PU組骨缺損修復(fù)良好,已無死腔存留,大量的新生骨包繞及覆蓋材料,而對照組可見材料與骨未形成緊密結(jié)合。植入物-骨界面SEM示1 mg Lev@MSNs/n-HA/PU組中見材料—骨界面形成纖維連接及有明顯的間隙,5 mg Lev@PMMA組中未見明顯的新生骨形成,交界處界限明顯,而5 mg Lev@MSNs/n-HA/PU組中材料與骨組織邊界線模糊,形成骨性連接,材料的表面也有新骨長入。組織學(xué)示5mgLev@MSNs/n-HA/PU組材料周圍界面骨吸收、骨形成活躍,新生骨圍繞材料表面及穿過材料的孔隙生長,外周骨修復(fù)區(qū)已改建形成成熟板狀骨,新生骨小梁排列整齊,結(jié)構(gòu)增粗,較致密且連續(xù),其新生骨形成速度及效率優(yōu)于對照組。生物力學(xué)試驗結(jié)果示5 mg Lev@MSNs/n-HA/PU組展現(xiàn)出最高的脛骨最大抗壓縮力,與空白對照組及1 mg Lev@MSNs/n-HA/PU組相比差異有統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)論新型復(fù)合骨修復(fù)材料5mgLev@MSNs/n-HA/PU植入體內(nèi)12周可有效治療兔脛骨慢性骨髓炎,結(jié)合徹底清創(chuàng)可顯著地控制感染,且其表現(xiàn)出良好的生物相容性、骨傳導(dǎo)性及生物力學(xué)性能,其兼具緩釋抗生素及可控降解骨修復(fù)能力,有潛力替代骨水泥成為未來治療慢性骨感染及修復(fù)骨缺損的一種新型骨填充材料。
【學(xué)位單位】：重慶醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R681.2
【部分圖文】：

１?２?６?１２?２４?７２?１２０?１６８?２１６?２６４?３１２?３６０?４０８?４５６?５０４?５５２?６００?６４８?６９６?７４４?７９２?８４０?８８８?９３６??Ｔｉｍｅ（ｈｏｕｒｓ）??圖１－１各組材料在ＰＢＳ中左氧氟沙星的釋放曲線（單位：ｍｇ／Ｌ）??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｒｅｌｅａｓｅ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｌｅｖｏｆｌｏｘａｃｉｎ?ｉｎ?ｖｉｔｒｏ??＾?１００－??９〇－?５ｍｇ?Ｌｅｖ＠ＭＳＮｓ／ｎ－ＨＡ／ＰＵ??ｌｍｇ?Ｌｅｖ＠ＭＳＮｓ／ｎ－ＨＡ／ＰＵ??５?８０＇?？?５ｍｇＬｅｖ＠ＰＭＭＡ??｜?７０－??Ｉ：??｜?４０?????！３〇－???????�。�?〇??。?１?２?６?１２?２４?７２?１２０?１６８?２１６?２６４?３１２?３６０?４０８?４５６?５０４?５５２?６００?６４８?６９６?７４４?７９２?８４０?８８８?９３６??Ｔｉｍｅ（ｈｏｕｒｓ）??圖１－２各組材料在ＰＢＳ中左氧氟沙星的累計釋放百分比??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ?ｒｅｌｅａｓｅ?ｏｆｌｅｖｏｆｌｏｘａｃｉｎ?ｉｎ?ｖｉｔｒｏ??３討論??抗生素骨水泥是用于預(yù)防及治療骨感染最廣為流行的非生物降解性生物材??料，而其應(yīng)用過程中展現(xiàn)出抗生素釋放不充分，攜帶藥物種類受限及釋放速率不??規(guī)則等缺點，因此研究者們開始尋找一種更為理想的局部抗生素遞送系統(tǒng)，它能??夠長期保持藥物在既有效且安全的范圍內(nèi)。近年來

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ＰＵ（Ｎ＝１２）。術(shù)中嚴(yán)格遵守?zé)o菌原則，術(shù)后單籠詞養(yǎng)，并每日監(jiān)測所有動物的體重、??體溫、活動度等指標(biāo)，直至術(shù)后１２周處死所有動物。??圖２－１消毒皮膚、鋪巾、修剪兔毛??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｕｒｇｅｒｙ?ａｒｅａ，?ｓｈｏｐ?ｓｔｅｒｉｌｅ?ｓｕｒｇｉｃａｌ?ｔｏｗｅｌｓ?ａｎｄ?ｔｒｉｍ?ｐｅｌａｇｅ??圖２－２逐層切開暴露脛骨近端??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｅｘｐｏｓｕｒｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｒｏｘｉｍａｌ?ｔｉｂｉａ?ｂｙ?ｉｎｃｉｓｉｎｇ?ｌａｙｅｒ?ｂｙ?ｌａｙｅｒ??２７??
【參考文獻】

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本文編號：2850967