三维打印技术制备多药控释型载药人工骨及其治疗慢性骨髓炎的实验研究

【摘要】： 目的：制备具有复杂结构的多药控释型载药人工骨,进一步探讨三维打印技术制备控释型载药人工骨的工艺特点和应用前景。 方法：设计多药控释型载药人工骨结构模型,应用三维打印技术,根据“层层打印,逐层叠加”的制作原理,将载体材料(左旋聚乳酸粉末)和活性药物(左氧氟沙星和妥布霉素)组装、制备成具有预先设计结构的多药控释型载药人工骨。 结果：三维打印技术制备的多药控释型载药人工骨与预先设计的多药控释型载药人工骨结构模型相一致,左氧氟沙星与妥布霉素依序(LVFX-TOB-LVFX-TOB)由内到外逐层排列,微观结构呈现多孔结构,孔径50-100μm,孔隙率61.24±2.39%。 结论：三维打印技术对制备具有复杂空间结构和多种药物分布的控释型载药人工骨具有独特的优势,具有加载药物便捷、精确可控,制备过程计算机控制、自动化高,个体化制备的特点。 目的：评价三维打印技术制备的多药控释型载药人工骨的药物释放特性。 方法：体外药物释放实验采用动态浸泡方法,建立简易体外药物释放系统,用细金属丝将多药控释型载药人工骨悬置于10 ml生理盐水中,隔天换液收集标本；体内药物释放实验将多药控释型载药人工骨植入新西兰大白兔股骨中,于术后第1天、2天、4天、8天、2周、3周、4周、5周、6周、7周、8周分别处死一组实验动物,收集植入部位骨组织、软组织和血液样品；采用高效液相色谱法检测各样品中左氧氟沙星和妥布霉素的药物浓度。 结果：左氧氟沙星和妥布霉素在体内、体外药物释放中均呈现双药依次序贯释放,互相交替形成四个药物释放峰值,与药物在多药控释型载药人工骨中的分布次序一致：妥布霉素实验初期即开始出现大量释放,在第2天体外和体内药物释放实验均达峰值,随后体外药物释放实验在第20天和体内药物释放实验在第3和4周再次形成第二次药物释放高峰；左氧氟沙星则在实验早期无药物释放,体外和体内药物释放实验分别于第6天和第8天开始出现药物释放,第12天和2周末达第一个药物峰值,第32天和第5周达到第二个药物峰值。两种药物在体外、体内药物释放实验中均持续释放直至实验结束,体内药物释放实验显示两种药物在动脉血中的浓度均远低于在骨和肌肉组织中的药物浓度。 结论：三维打印技术制备的多药控释型载药人工骨具有良好的药物控释特性和缓释特性,LVFX和TOB两种药物由外到内按序依次逐一交替释放,具备了局部双药联合释放模拟肿瘤化疗方案治疗骨髓炎、骨结核和骨肿瘤等疾病的潜能。 目的：评价三维打印技术制备的多药控释型载药人工骨的生物相容性。 方法：根据中华人民共和国国家标准(医疗器械生物学评价,GB/T-16886)和国际标准化组织ISO-10993对制备的多药控释型载药人工骨进行一系列观察和研究：急性毒性试验、热源试验、皮肤刺激试验、溶血试验、微核试验,肌肉埋植试验,活细胞增殖率测定(MTT试验),多药控释型载药人工骨与细胞复合培养,观察细胞形态和粘附生长情况。 结果：三维打印技术制备的多药控释型载药人工骨无全身急性毒性反应；无热源效应；皮肤刺激实验局部皮肤未见红斑,水肿反应；溶血率为0.29%,有良好的血液相容性；微核实验未见致突变现象,无细胞遗传毒性作用；肌肉埋植实验未见局部组织变性、坏死或排斥现象；对细胞增殖活性无不良影响,细胞毒性O级；支架与细胞复合后,细胞生长分化良好,并有大量细胞黏附于支架表面。 结论：三维打印技术制备的多药控释型载药人工骨具有良好的生物相容性,符合医用生物材料的性能要求,适合植入体内治疗骨髓炎、结核和肿瘤等骨科疾病。 目的：评价三维打印技术制备的多药控释型载药人工骨对新西兰大白兔股骨骨髓炎的治疗效果。 方法：采用金黄色葡萄球菌混悬液+5%鱼肝油酸钠注射诱导动物慢性骨髓炎模型的方法建立新西兰大白兔股骨远端慢性骨髓炎模型,在严格病灶清创术后,实验组5只采用制备的多药控释型载药人工骨填充病灶骨缺损处,而空白对照组5只则不采取其他措施,术后观察饮食、活动、伤口、全身情况,每周测体重一次,分别于术后2、4、8周X光摄片一次,最后处死,取病灶部位组织进行病理检查。 结果：15只新西兰大白兔,12只股骨远端成功诱导出慢性骨髓炎模型,2只死亡,1只反应不明显,成功率约80%；实验组术后饮食、体重和一般情况较空白对照组均有明显的改善,伤口全部一期愈合,X片显示无骨髓炎活动征象,仅残留有骨膜反应增生后引起的骨皮质增厚,治愈成功率达100%；空白组清创术后慢性骨髓炎复发,其中1只术后死亡。 结论：本部分实验初步表明三维打印技术制备的多药控释型载药人工骨对慢性骨髓炎具有良好的治疗效果。

【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：R681.2