钛表面聚乙二醇水凝胶、载庆大霉素交联淀粉微球抗感染药物控释系统构建及生物学性能

摘要：

目的 构建及评价钛表面聚乙二醇水凝胶、载庆大霉素交联淀粉微球抗感染药物控释系统的表面特征、溶胀行为、体外释药、抑菌性能、体内抗感染性能与生物相容性.方法 制备交联淀粉(cross-linked starch,CSt),使用CSt负载庆大霉素(gentamicin,GEN)制成载药交联淀粉微球(GEN@CSt)并加入四臂巯基聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)制备载药水凝胶;在钛金属表面构建聚多巴胺(poly dopamine,PDA)涂层;将载药水凝胶附着于PDA涂层表面,并覆盖聚乳酸-聚羟基乙酸(poly lactic-co-glycolic acid,PLGA)阻隔层,制成层次为Ti-PDA-PEG(GEN@CSt)-PLGA的复合涂层.体外表征复合涂层的形貌与溶胀特性,检测复合涂层的体外释药行为.使用金黄色葡萄球菌(SAU)、表皮葡萄球菌(SEP)、大肠埃希菌(ECO)菌株行体外抑菌实验.取36只新西兰大白兔制作股骨髁骨感染模型,并随机分为3组,分别植入负载庆大霉素复合涂层的钛棒、未负载庆大霉素的复合涂层钛棒与裸钛棒,评价体内抗感染效果.另取12只兔随机分为两组,分别于股骨髁植入复合涂层钛棒与裸钛棒,观察材料的体内生物相容性.结果 复合涂层牢固黏附在钛金属表面,呈光滑、半透明状.不同CSt/PEG配比溶胀行为表现不同,不含淀粉的凝胶平衡溶胀度比值维持在7.4;CSt/PEG配比达到1∶1后,平衡溶胀度比值维持在3.0.体外释药实验显示前8h释放速率较快,前7d的累积释放量约占药物总量的83％,总释放周期达13d.体外抑菌实验中,抑菌环平均直径SAU组为(3.6±0.13)cm,SEP组为(3.4±0.11)cm,ECO组为(3.7±0.10) cm.体内抗感染实验显示载药复合钛棒组动物伤口感染、发热、体重改变、白细胞计数与病理学炎症反应均优于未载药复合钛棒组和裸钛棒组.体内生物相容性实验显示,载药复合钛棒组和裸钛棒组在纤维组织增生和炎性反应方面变化基本一致.结论 Ti-PDA-PEG(GEN@CSt)-PLGA复合涂层具有合理的释药行为,能抑制常见致病菌生长,具有优异抗感染性能,生物相容性良好,是一种有潜力的骨科抗感染局部药物控释体系.

关键词：抗感染药、水凝胶、庆大霉素类、迟效制剂

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资助基金：国家自然科学基金青年项目81702174;北京市自然科学基金青年项目7174354National Natural Science Foundation of China81702174;Beijing Municipal Natural Science Foundation7174354

在线出版日期：2018-08-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：731-741