药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥及使用、制备方法和应用

摘要

本发明公开了药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥及使用、制备方法和应用。该骨水泥含有治疗有效量的药物微囊和缺钙磷酸钙骨水泥，其中，缺钙磷酸钙骨水泥包括磷酸氢钙和磷酸四钙，其中钙与磷的摩尔比值为1.5。该骨水泥制备方法为将药物微囊与缺钙磷酸钙骨水泥均匀混合即可。该骨水泥使用方法为将药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥与固化液生理盐水或其它盐溶液均匀混合即可植入体内，其中，所述的药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥与固化液的液固比为0.25g/mL～2.6g/mL。该骨水泥的植入人体固化后，药物通过固化体的微观结构实现缓释，在骨修复的同时具有消炎杀菌作用，药物缓释后所形成的微孔有利于新骨组织的长入，加速材料的降解，有效促进骨的快速愈合。

说明书

技术领域

本发明涉及一种药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥及使用、制备方法和应用。

背景技术

骨髓炎是指化脓性细菌感染骨髓、骨皮质和骨膜而引起的炎症性疾病，有因血源性引起，也有因外伤或手术感染引起，还有因疖痈或其他病灶的化脓菌毒进入血液而达骨组织致病。骨髓炎根据病情发展可为急性和慢性两类。急性骨髓炎起病时高热、局部疼痛，若诊断不及时转为慢性骨髓炎时会有溃破、流浓、有死骨或空洞形成。其中，四肢骨两端最易受侵，尤以髋关节为最常见。临床上常见有反复发作、多年不愈的病例，对此类疾病的治疗多采用手术彻底清除病灶、摘除死骨、消灭死腔等方法进行治疗，病人痛苦大，费用高，治疗时间长，疗效不理想，部分病人会终身致残。

近年来，随着现代医学的发展、广谱抗生素的普遍应用、以及外科治疗水平的提高，骨髓炎的治疗手段有了新的进展，但目前由于细菌菌种不断变异，机体的耐药性逐渐增高，骨髓炎治愈率低和复发率高的问题，仍然没有得到解决。大多数抗菌化疗药物全身用药(静脉或口服)，在骨中不能达到有效治疗浓度，在局部难以达到有效抑杀菌浓度。研究人员发展了局部载药系统来解决这个问题，它不但能够填充手术清创留下的空腔，而且还可以在感染的空腔局部释放高浓度的药物，而全身其他组织的药物浓度则较低，减少了副作用的危险性等，已逐渐成为治疗慢性骨髓炎的一种重要方法。

1970年Buchholz和Engelbrecht首先报道了应用载药庆大霉素的骨水泥(PMMA)治疗全髋成形术后感染并且效果显著，1974年Klemm第一个报道了应用庆大霉素药株来治疗慢性骨髓炎并取得了一定疗效，但发现药物在体内存在爆发式释放效应，药效周期短且易引起全身系列副作用。随后，Salvati E A等人报道了将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥与抗生素的结合用于靶向给药治疗骨与深部软组织的感染已取得了明显疗效。但随着基础研究的进一步深入和临床应用的进一步扩大，发现PMMA载药系统存在许多缺点：组织相容性差、有排异反应，固化过程强放热容易引起周围组织灼伤和坏死；对抗菌素的选择有局限性和药物释放不完全；对肝、肾和内耳等脏器有毒性作用；人体不吸收，要用细钢丝穿起来，逐天拔出，易造成逆行感染，使治疗结果很难如意，应用受到限制。孙伟张等报道了多孔羟基磷灰石陶瓷(HA)作为药物载体制备的人工骨，实验发现载药HA人工骨在骨修复过程中具有明显的药物缓释治疗作用；但材料脆性大、弹性强度差且在体内吸收困难、易引起骨溶解，并且药物是通过多孔HAP陶瓷浸泡后表面吸附的，吸附量少，在体内缓释时间不长。

因此，为了更有效治疗骨髓炎这一顽症，本领域技术人员亟待研发一种载药生物材料能真正达到骨缺损修复和药物治疗的双重目的、实现承载药物的持续、稳定和高效缓释的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有的局部载药系统治疗骨髓炎存在药物在体内存在爆发式释放效应，药效周期短且易引起全身系列副作用，或者组织相容性差、有排异反应，固化过程强放热容易引起周围组织灼伤和坏死，对抗菌素的选择有局限性，对脏器有毒性作用，药物释放不完全；或者材料脆性大、弹性强度差且在体内吸收困难、易引起骨溶解，且载药量小的缺陷，提供了一种药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥及使用、制备方法和应用。该药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥植入人体固化后，药物通过固化体的微观结构实现缓释，在骨修复的同时具有消炎杀菌作用，药物缓释后所形成的微孔有利于新骨组织的长入，加速材料的降解，有效促进骨的快速愈合。

本发明的药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥，其含有治疗有效量的药物微囊和缺钙磷酸钙骨水泥，其中，缺钙磷酸钙骨水泥包括磷酸氢钙和磷酸四钙，其中钙与磷的摩尔比值为1.5。

本发明中，所述的缺钙磷酸钙骨水泥与药物微囊的质量比较佳的为100∶5～100∶50，更佳的为100∶5～100∶30，最佳的为100∶20、100∶30、100∶40或100∶50。

本发明中，所述的缺钙磷酸钙骨水泥的粒径大小较佳的为5μm～20μm。

本发明中，所述的药物微囊粒径大小较佳的为1μm～100μm。

本发明中，所述的药物微囊为医药领域常规所述的采用壁材包埋药物的包埋物。其中，所述的药物为本领域常规所述的用于治疗骨髓炎的消炎药物，较佳的为头孢青霉素和/或万古霉素。所述的壁材较佳的为脂质体或壳聚糖。

本发明中，所述的药物微囊可按照本领域常规方法制得，一般由界面凝聚法、原位法、聚合法、喷雾干燥法或溶剂蒸发法制得，较佳的为溶剂蒸发法。

本发明中，所述的药物微囊的壁材为脂质体时，所述的药物微囊为载药脂质体微囊。其中，所述的载药脂质体微囊较佳的含有卵磷脂、胆固醇和药物；所述的卵磷脂与胆固醇的质量比较佳的为30∶1～1∶1，更佳的为1.12∶1～3.08∶1；所述的药物占载药脂质体微囊质量总量较佳的为5％～30％，更佳的为7.02％。

其中，所述的卵磷脂较佳的为氢化大豆卵磷脂或大豆卵磷脂。所述的胆固醇较佳的为蛋白胆固醇、血清胆固醇、蛋黄胆固醇或胆囊胆固醇，更佳的为蛋白胆固醇或血清胆固醇。

本发明中，所述的载药脂质体微囊较佳的由下述方法制得：将药物、卵磷脂和胆固醇溶于有机溶剂中，减压挥去有机溶剂，成膜，干燥，之后加入含有表面活性剂的生理盐水，控制pH为6～9，溶胀，超声分散，即可。

其中，所述的有机溶剂较佳的为氯仿、乙酸丙酯、正己烷或二氯甲烷，更佳的为氯仿或乙酸丙酯；所述的表面活性剂较佳的为吐温或聚乙二醇，更佳的为吐温80。

本发明的药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥的制备方法包括下述步骤：按照前述配方，将药物微囊与缺钙磷酸钙骨水泥按配方比例均匀混合即可。

本发明的药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥的使用方法较佳为将药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥与固化液-生理盐水均匀混合即可植入体内，其中，所述的药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥与固化液的液固比较佳的为0.25g/mL～2.6g/mL，更佳的为2.4g/mL～2.6g/mL。

本发明还涉及本发明的药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥作为骨修复材料治疗骨缺损或骨髓炎中的应用。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

在符合本领域常识的基础上，本发明中上述的各技术特征的优选条件可以任意组合得到较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

1、本发明提供了一种药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥及其制备方法和应用。该药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥能够形成具有缓释药物功能的自固化磷酸钙体系，不仅能用于骨缺损的填充修复，而且可持续缓释药物，对于慢性骨髓炎的治疗、植入部位感染预防以及肿瘤切除后的预防复发避免待植入部位感染或预防肿瘤细胞清创不彻底而引起的复发，兼具填充修复与治疗的双重功效，并且操作简便、效果佳、住院时间短等优点。

2、该药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥具有良好的生物相容性、机械强度和骨传导能力，无排异现象，不放热，对抗菌药的选择广泛，药物与磷酸钙骨水泥非均相复合，减免了药物对缺钙磷酸钙水泥固化的影响，能够在体内降解，无毒副作用，可埋入骨缺损区，不须逐日拔出；同时由于材料具有多孔结构，可载不受热稳定限制的多种抗生素等特性，当骨水泥固化时，药物微囊占据固化体的部分空间，从而形成一个独立的单元，微囊壁材在体液中具有一定的降解性，经过体液的不断流蚀和渗透，微囊壁材不断降解，药物通过固化体的微观结构实现缓释，使得材料在修复的同时具有消炎杀菌作用，药物微胶囊缓释后所形成的微孔有利于骨组织的长入，加速材料的降解，促进骨的快速愈合，降解与成骨相协调，在被吸收的同时可引导对等新骨的生成，最终被新生骨取代。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本发明下述实施例的凝结时间测试方法如下：

采用水泥稠度及凝结时间测定仪(即维卡仪)测试水泥浆体的凝结时间。将调和好的药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥浆体填入到高10mm，直径6mm的小塑料管中填实，两端抹平，将样品置于37℃，100％湿度环境中固化。

固化一定时间后，将样品取出测定，测定时，在金属圆棒下端装上直径1.1mm的试针，滑动部分总重量为300±2克。测定时，将样品置于底板上，使试针与浆体表面刚好接触，突然松开松紧螺丝，试针自由沉入浆体，观察指针指示数值。从加入固化液时起，到试针沉入浆体不超过1mm所需的时间为凝结时间。

抗压强度的测试方法如下：

将调和好的药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥浆体填入到高10mm，直径6mm的聚四氟乙烯模具中，用2kg的重物压实。

待样条成形后，取出样条，放入37℃，100％湿度环境中固化一定时间，将两端用细砂纸磨至水平，然后用材料力学性能万能实验机测量固化体的抗压强度，施加载荷速度为1mm/min，最大压力2000N。

实施例1

药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥：将含有磷酸氢钙和磷酸四钙粒径小于10μm的缺钙磷酸钙骨水泥粉末10克，其中磷酸四钙5.737克，磷酸氢钙4.263克，与万古霉素药物脂质体2克均匀混合即可。

其中，所述的万古霉素脂质体由下述方法制备：称取40mg万古霉素、280mg大豆卵磷脂和250mg血清胆固醇共溶于20mL乙酸丙酯，转移至圆底烧瓶中，在42℃的水浴温度下，转速为200r/min，减压蒸发掉有机溶剂成膜，室温下真空干燥36小时；然后加入20mL浓度为10mg/mL的吐温80的水溶液和35mL的生理盐水，将pH调至为7，充分溶胀半小时，再经水浴超声15min，再用超声波细胞粉碎机在一定功率下超声30min，即得万古霉素脂质体，粒径大小为1μm～100μm。

将上述药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥加入生理盐水5克将其调成糊状，制成样条固化，经检测：凝结时间为17min，抗压强度达到32MPa，满足骨缺损填充的要求。

同时，由于材料载有抗生素，能在人体内持续5周内缓释有效浓度药物，实现了维持局部的高浓度而在全身的浓度较低，降低毒副作用，提高治疗效果，对于慢性骨髓炎处理后的治疗、效果明显。

实施例2

药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥：将含有磷酸氢钙和磷酸四钙的粒径小于10μm的缺钙磷酸钙骨水泥粉末10克，其中磷酸四钙5.737克，磷酸氢钙4.263克，与头孢青霉素脂质体3g均匀混合即可。

其中，所述的头孢青霉素的脂质体由下述方法制备：称取40mg头孢青霉素、400mg氢化大豆卵磷脂和130mg蛋白胆固醇共溶于30mL氯仿，转移至圆底烧瓶中，在45℃的水浴温度下，转速为150r/min，减压蒸发掉有机溶剂成膜，室温下真空干燥48小时；然后加入20mL吐温80的水溶液和30mL的生理盐水，将pH调至为7，充分溶胀1小时，再经水浴超声15min，再用超声波细胞粉碎机在一定功率下超声半个小时，即得头孢青霉素的脂质体，粒径大小为1μm～100μm。

将上述药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥加入生理盐水5克将其调成糊状，制成样条固化，经检测：凝结时间为15分钟，抗压强度达到26MPa，满足骨缺损填充的要求。

同时，由于材料载有抗生素，能在人体内持续4周内缓释有效浓度药物，实现了维持局部的高浓度而在全身的浓度较低，降低毒副作用，提高治疗效果，对于慢性骨髓炎处理后的治疗、效果明显。

实施例3

药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥：将含有磷酸氢钙和磷酸四钙的粒径小于10μm的混合磷酸钙盐粉末10克，其中磷酸四钙5.737克，磷酸氢钙4.263克，与万古霉素药物脂质体2克均匀混合即可。

其中，所述的万古霉素脂质体的制备同实施例1。

将上述药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥加入生理盐水5克将其调成糊状，制成样条固化，经检测：凝结时间为17分钟，抗压强度达到30MPa，满足骨缺损填充的要求。

同时，由于材料植入后由于药物的抗菌消炎作用、材料降解速率快，加速了新骨的形成，实验植入兔股骨内3个月有骨痴生成，半年时材料降解十分明显，一年时材料基本降解，新骨生成。

实施例4

药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥：取粒径大小为5μm～20μm磷酸四钙粉末2.3克和磷酸氢钙粉末1.7克，均匀混合两种粉末，同时与2克万古霉素壳聚糖微囊，在研钵中均匀分散即可。

其中，所述的万古霉素壳聚糖微囊由下述方法制备：壳聚糖40mg溶于0.1wt％冰乙酸，待其完全溶解后，加入10mg万古霉素，搅拌均匀后，倒入3g含有9mL的司班80的液体石蜡，在50℃下循环水恒温、搅拌、抽滤、洗涤，烘干，即制得万古霉素壳聚糖微囊，粒径大小为1μm～100μm。

将上述药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥加入1.4mL生理盐水，用调和均匀成泥团，置于37℃，100％湿度环境中固化72小时，然后将其在模拟体液中浸泡，以适当时间间隔取样，用紫外分光光度法测定万古霉素浓度，表明药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥在体外释放药物较为充分，48小时内释放最快，在2周内一直维持有效的药物水平，5周后释放近70％。

实施例5

药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥：取粒径大小为5μm～20μm磷酸四钙粉末2.9克和磷酸氢钙粉末2.1克，均匀混合两种粉末，同时与2克头孢青霉素壳聚糖微囊，在研钵中分散均匀即可。

其中，所述的头孢青霉素壳聚糖微囊由下述方法制备：称壳聚糖50mg，溶于0.1wt％冰乙酸，待其完全溶解后，加入15mg头孢青霉素，搅拌均匀后，倒入3g含有9mL的司班80的液体石蜡，在50℃下循环水恒温、搅拌、抽滤、洗涤，烘干，即制得头孢青霉素壳聚糖微囊，粒径大小为1μm～100μm。

将上述药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥加入1.5mL生理盐水，用调和均匀成泥团，置于37℃，100％湿度环境中固化72小时，然后将其在模拟缓冲溶液中浸泡，以适当时间间隔取样，用紫外分光光度法测定头孢青霉素浓度，表明药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥在体外释放药物较为充分，48小时内释放最快，在4周内一直维持有效的药物水平，6周后释放近70％。

实施例6

药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥：取含粒径大小为5μm～20μm有磷酸四钙和磷酸氢钙的粒径小于10μm的缺钙磷酸钙骨水泥粉末10克，其中磷酸四钙5.7克，磷酸氢钙4.2克，与头孢青霉素壳聚糖微囊2克均匀混合即可。

其中，所述的头孢青霉素壳聚糖微囊制备同实施例5。

将上述药物微囊复合缺钙磷酸钙骨水泥加入生理盐水3克，调成糊状，制成样条固化，经检测：凝结时间为19分钟，抗压强度达到33Mpa，满足骨缺损填充的要求。

同时材料载有抗生素，能在人体内持续5周内缓释有效浓度药物，实现了维持局部的高浓度而在全身的浓度较低，降低毒副作用，提高治疗效果，对于慢性骨髓炎处理后的治疗、效果明显。