專利名稱：一種具有抗感染能力和成骨活性的植骨材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)用植骨材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有強(qiáng)效抗感染能力和高效成骨活性的植骨材料(以下簡(jiǎn)稱抗感染活性骨)及其制備方法。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)期以來(lái)，對(duì)于污染性(或感染性)骨缺損的治療一直是骨科領(lǐng)域未能很好解決的難題。對(duì)其傳統(tǒng)的治療方法一般為先用清創(chuàng)(或病灶清除)等外科方法去除大部分致病菌，并應(yīng)用抗生素消滅殘存致病菌，待傷口關(guān)閉、確無(wú)感染象3～6個(gè)月后，再I(mǎi) I期植骨修復(fù)。而I期植骨，原則上是被禁忌的。這是因?yàn)槲廴拘?或感染性)骨缺損在清創(chuàng)(或病灶清除)后，仍有部分致病菌殘留，而這些致病菌當(dāng)局部有外來(lái)移植物植入(植骨)時(shí)，則易于大量繁殖并顯著增加毒力，常超出抗生素傳統(tǒng)應(yīng)用方法的抗菌能力，引發(fā)感染，導(dǎo)致植骨失敗。傳統(tǒng)的抗生素應(yīng)用方法主要為全身用藥及簡(jiǎn)單局部用藥。前者，往往由于局部損傷及血循破壞，全身血中抗生素難以在損傷局部達(dá)到有效抗菌濃度；而后者，雖能在局部有較高的藥物起始濃度，但常易被稀釋并很快吸收，不能長(zhǎng)期維持有效的抗菌濃度。這兩種方法均難以在上述骨缺損I期植骨手術(shù)中，起到有效抗感染作用。因此改進(jìn)抗生素應(yīng)用方法，提高植骨材料抗感染能力，是確保這些骨缺損在清創(chuàng)(或病灶清除)后I期植骨修復(fù)成功的關(guān)鍵。近年來(lái)，由于抗生素局部緩釋技術(shù)的發(fā)展，具有抗生素局部緩釋作用的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)抗生素珠鏈在臨床上得到廣泛應(yīng)用，已證明其可在損傷局部，長(zhǎng)期維持有效抗菌濃度，顯著增加了抗菌能力，可有效防治骨感染。但PMMA珠鏈不是植骨材料，難以為機(jī)體吸收，需2次取出，而且無(wú)成骨作用，不能對(duì)骨缺損進(jìn)行修復(fù)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述污染性(或感染性)骨缺損治療的現(xiàn)有技術(shù)狀況，我們利用抗生素局部緩釋技術(shù)，將抗生素通過(guò)自凝固磷酸鈣(CPC)等緩釋劑與具有成骨活性的植骨材料復(fù)合，研制出具有強(qiáng)力抗感染能力和高效成骨作用的新型植骨材料，以期能突破傳統(tǒng)禁忌，對(duì)污染及感染性骨缺損(包括近年來(lái)有明顯上升趨勢(shì)的特異性骨感染——骨結(jié)核)，進(jìn)行I期植骨修復(fù)，從而達(dá)到縮短療程、提高療效的目的。本發(fā)明具有強(qiáng)抗感染能力和高效成骨作用的植骨材料的特征在于由植骨材料載體、骨生長(zhǎng)因子、抗生素緩釋劑，抗生素組成；所述骨材料載體，可為人骨或去抗原動(dòng)物骨的天然骨載體，或羥基磷灰石、磷酸三鈣、聚乙醇酸或聚乳酸類的人工骨載體；所述骨生長(zhǎng)因子，可為從人或動(dòng)物骨中提取的天然骨形成蛋白或基因工程生產(chǎn)的基因重組人骨形成蛋白，或提取的或基因重組的堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子；所述抗生素緩釋劑，可為自凝固磷酸鈣或明膠；所述抗生素，可為慶大霉素或克林霉素或利福平或甲硝唑或前述多種抗生素相互組合。
本發(fā)明制備該種植骨材料的方法，特征在于將抗生素通過(guò)抗生素緩釋劑與復(fù)合骨生長(zhǎng)因子植骨材料復(fù)合，其方法之一為(1)將自凝固磷酸鈣、抗生素粉以及固化液，按5∶1∶10(g∶g∶ml)比例混合后，制成自凝固磷酸鈣抗生素緩釋劑。
(2)用自凝固磷酸鈣抗生素緩釋劑浸泡包裹復(fù)合骨生長(zhǎng)因子植骨材料。
(3)將上述材料置于40℃孵箱內(nèi)，固化10分鐘，封裝，環(huán)氧乙烷消毒。
其方法之二為(1)將明膠、抗生素粉、蒸餾水，按5∶1∶10(g∶g∶ml)比例混合后，制成抗生素明膠緩釋劑；(2)用抗生素明膠緩釋劑浸泡包裹復(fù)合骨生長(zhǎng)因子植骨材料；(3)將上述材料置通風(fēng)櫥后，封裝，環(huán)氧乙烷消毒備用。
所述的抗生素粉可為慶大霉素粉劑或克林霉素粉劑或利福平粉劑或三者以2∶1∶1混合粉劑。所述的復(fù)合骨生長(zhǎng)因子植骨材料的復(fù)合方法之一可為選取牛松質(zhì)骨骨粒，以溫水沖洗，氯仿/甲醇混合液脫脂，過(guò)氧化氫脫蛋白，鹽酸表面脫鈣，凍干制成去抗原牛松質(zhì)骨載體顆粒。將牛骨形成蛋白與牛松質(zhì)骨載體顆粒復(fù)合，凍干，制成復(fù)合骨生長(zhǎng)因子的植骨材料。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明以抗感染活性骨之一為例，詳細(xì)描述該植骨材料最佳實(shí)施方式1)選取新鮮牛肱骨上端松質(zhì)骨，制成3.0mm×3.0mm×3.0mm骨粒，以50℃溫水沖洗干凈，1∶1(ml∶ml)氯仿/甲醇混合液脫脂12h，8.8mol/L過(guò)氧化氫脫蛋白48h，0.6mol/L鹽酸表面脫鈣5min，凍干制成去抗原牛松質(zhì)骨載體顆粒(BCB)。將按Urist方法提取的牛骨形成蛋白(BMP)，與BCB在-93.3kPa條件下復(fù)合，使每粒BCB復(fù)合1.5mg牛BMP，對(duì)雙蒸水4℃透析72h，凍干，制成重組合異種骨(RBX)骨粒。
2)在常溫清潔環(huán)境中，稱取凝固磷酸鈣粉(CPC)50g、慶大霉素粉劑5g、克林霉素粉劑2.5g、利福平粉劑2.5g，分別置于1個(gè)250ml的清潔玻璃燒杯中?；旌虾?，再向其注入固化液100ml，用磁攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢?0min。
3)將該燒杯置于負(fù)壓抽吸機(jī)中，緩慢抽吸形成負(fù)壓，維持-93.3kPa的負(fù)壓20min，使氣泡排盡。40℃水浴10min，制得CPC抗生素緩釋劑。
4)將每粒RBX骨粒分別置于96孔板的凹孔內(nèi)，再于每凹孔內(nèi)分別注入CPC抗生素緩釋劑0.1ml，然后40℃水浴超聲振蕩5min，使得CPC抗生素緩釋劑均勻包裹RBX骨粒，然后將其置于負(fù)壓抽吸機(jī)中，緩慢抽吸形成負(fù)壓，維持-93.3kPa的負(fù)壓20min，進(jìn)一步排盡氣體，并使部分CPC抗生素緩釋劑深入到載體微孔當(dāng)中，以增強(qiáng)緩釋效果和結(jié)合強(qiáng)度。
5)將其置于40℃孵箱內(nèi)，固化10min，制成抗感染重組合異種骨骨粒(每粒平均重量為90mg，分別含牛BMP 1.5mg、BCB 28.5mg、CPC 50mg、慶大霉素粉劑5mg、克林霉素粉劑2.5mg、利福平粉劑2.5mg)，將骨粒從96孔板取出，封裝，環(huán)氧乙烷消毒。
本發(fā)明抗感染活性骨系列產(chǎn)品經(jīng)體內(nèi)(小鼠)及體外藥物動(dòng)力學(xué)檢測(cè)證實(shí)，具有很強(qiáng)的抗生素緩釋作用，可在局部維持30天的有效抗菌濃度，顯著增加了抗感染能力；同時(shí)通過(guò)小鼠股部肌袋模型證實(shí)其仍保持高效誘導(dǎo)成骨活性。又通過(guò)系列動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)它能I期植骨，有效修復(fù)兔脛骨感染性骨缺損及犬橈骨污染性骨缺損。并經(jīng)國(guó)家指定部門(mén)檢測(cè)驗(yàn)證其生物相容性試驗(yàn)結(jié)果，符合國(guó)家規(guī)定的生物材料和制品的生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，被批準(zhǔn)臨床試用。在此基礎(chǔ)上，我們于2000年4月開(kāi)始，在臨床上用其植骨治療相關(guān)病人共70余例。病種包括慢性血源性骨髓炎、感染性骨不連、開(kāi)放性骨損傷以及火器性骨損傷等。經(jīng)較長(zhǎng)期隨訪，療效非常滿意?？傊垢腥净钚怨堑奶攸c(diǎn)是既具有高效成骨活性，又顯著增強(qiáng)了抗感染能力，可突破傳統(tǒng)禁忌，對(duì)污染及感染性骨損傷進(jìn)行I期植骨修復(fù)，療效顯著。較好地解決了骨科領(lǐng)域的一個(gè)難題，是一種較理想的抗感染植骨材料，具有很大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種具有抗感染能力和成骨活性的植骨材料，其特征在于由植骨材料載體、骨生長(zhǎng)因子、抗生素緩釋劑，抗生素組成；所述骨材料載體，可為人骨或去抗原動(dòng)物骨的天然骨載體，或羥基磷灰石、磷酸三鈣、聚乙醇酸或聚乳酸類的人工骨載體；所述骨生長(zhǎng)因子，可為從人或動(dòng)物骨中提取的天然骨形成蛋白或基因工程生產(chǎn)的基因重組人骨形成蛋白，或提取的或基因重組的堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子；所述抗生素緩釋劑，可為自凝固磷酸鈣或明膠或聚已內(nèi)酯；所述抗生素，可為慶大霉素或克林霉素或利福平或甲硝唑或前述多種抗生素相互組合。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有抗感染能力和成骨活性的植骨材料的制備方法，其特征在于將抗生素通過(guò)抗生素緩釋劑與復(fù)合骨生長(zhǎng)因子植骨材料復(fù)合，其方法之一為(1)將自凝固磷酸鈣、抗生素粉以及固化液，按5∶1∶10(g∶g∶m1)比例混合后，制成自凝固磷酸鈣抗生素緩釋劑。(2)用自凝固磷酸鈣抗生素緩釋劑浸泡包裹復(fù)合骨生長(zhǎng)因子植骨材料。(3)將上述材料置于40℃孵箱內(nèi)，固化10分鐘，封裝，環(huán)氧乙烷消毒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有抗感染能力和成骨活性的植骨材料的制備方法，其特征在于將抗生素通過(guò)抗生素緩釋劑與復(fù)合骨生長(zhǎng)因子植骨材料復(fù)合，其方法之二為(1)將明膠、抗生素粉、蒸餾水，按5∶1∶10(g∶g∶ml)比例混合后，制成抗生素明膠液；(2)用抗生素明膠液0.1ml包裹復(fù)合骨生長(zhǎng)因子植骨材料；(3)將上述材料置通風(fēng)櫥后，封裝，環(huán)氧乙烷消毒備用。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的所述的具有抗感染能力和成骨活性的植骨材料的制備方法，其特征在于所述的抗生素粉可為慶大霉素粉劑或克林霉素粉劑或利福平粉劑或三者以2∶1∶1混合粉劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的所述的具有抗感染能力和成骨活性的植骨材料的制備方法，其特征在于所述的復(fù)合骨生長(zhǎng)因子植骨材料的復(fù)合方法可為選取牛松質(zhì)骨骨粒，以溫水沖洗，氯仿/甲醇混合液脫脂，過(guò)氧化氫脫蛋白，鹽酸表面脫鈣，凍干制成去抗原牛松質(zhì)骨載體顆粒。將牛骨形成蛋白與牛松質(zhì)骨載體顆粒復(fù)合，凍干，制成復(fù)合骨生長(zhǎng)因子的植骨材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有強(qiáng)效抗感染能力和高效成骨活性的植骨材料及其制備方法。該植骨材料由去抗原的骨載體、骨生長(zhǎng)因子、抗生素、自凝固緩釋輔料組成。制備方法是將復(fù)合了骨生長(zhǎng)因子的植骨材料，用抗生素緩釋劑浸泡包裹，孵箱內(nèi)固化后封裝、消毒。經(jīng)動(dòng)物試驗(yàn)及臨床應(yīng)用研究證實(shí)，該植骨材料具有很強(qiáng)的抗生素局部緩釋作用，保持高效成骨活性，增加抗感染能力，對(duì)污染及感染性骨損傷，能突破傳統(tǒng)禁忌進(jìn)行I期植骨修復(fù)，療效顯著。
文檔編號(hào)A61L27/00GK1442208SQ0311459
公開(kāi)日2003年9月17日 申請(qǐng)日期2003年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月4日
發(fā)明者胡蘊(yùn)玉, 袁志, 劉建, 李丹, 栗向東, 張超, 孫梁, 畢龍 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院