載抗菌肽緩釋接骨板的制作方法

專利名稱：載抗菌肽緩釋接骨板的制作方法
技術領域：
本發明屬于外科醫療用材料及其制造方法，具體的說，載抗菌肽緩釋接骨 板及其制造方法。
技術背景在日常中開放性骨折手術后感染率達3 29%;在戰時火器傷中，由于組織 損傷和污染嚴重，在彈道周圍0.5cm以內有大量細菌存在，即使清創后骨及軟 組織的感染率仍高達25% 40%，如使用內固定則感染率增加30%以上。因此， 創傷型骨髓炎一直未得到很好的解決。 一般傳統的治療方法先使用徹底清創 或病灶清除等外科手段去除大部分細菌；在此基礎上，使用外固定支架臨時固 定骨折斷端；全身或局部應用大劑量抗生素消滅殘留細菌；待傷口關閉。確實 無感染后再行鋼板等內固定方法固定骨折斷端。而在開放性骨折和火器傷中鋼 板螺絲釘等內固定則被視為禁忌，這是因為細菌與植入物材料粘附以及形成完 整的生物膜是固定物相關感染的主要病理基礎，而金黃色葡萄球菌和表皮葡萄 球菌占深部檢出細菌的70 90%，其中耐甲氧西林金葡菌約60%，近來甚至出 現了耐萬古霉素金葡菌，導致臨床面臨無抗生素可用的嚴峻局面。當給予鋼板 等內固定時，殘留的致病菌會在固定物上粘附并大量繁殖，形成生物膜使其毒 力大增，遠遠超出了抗生素傳統應用方法的抗菌能力。因此，建議使用外固定， 但是外固定具有針道感染率高(5.9% 19%)、在干骺端骨折中不易固定、鋼針松動和嚴重影響患者生活、不便于護理等缺點。而傳統的抗生素使用方法全 身或局部簡單用藥。前者，往往由于局部損傷和血循破壞導致全身血中抗生素 難以在損傷局部達到有效抗菌濃度；后者，雖然能夠在局部初始產生高濃度的抗生素，但常易被稀釋而不能維持有效濃度。因此，均難以對創傷性骨髓炎的 形成與發展產生有效的抗感染作用。即使在近年來提出的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的局部緩釋抗生素的應用前提下，仍然存在誘導細菌耐藥、作為異物 必須取出和無固定骨折斷端效力等缺點。 發明內容本發明的目的之一在于提供一種強力抗感染和抑制細菌生物膜形成的載抗菌肽緩釋接骨板。本發明的目的之二在于提供一種載抗菌肽緩釋接骨板的制造方法。 一種載抗菌肽緩釋接骨板，包括鈦金屬或鈦合金接骨板，其關鍵在于所述鈦金屬或鈦合金接骨板表面覆蓋有3 _防御素_3或乳鐵蛋白-11，所述P —防御素一3或乳鐵蛋白-11與接骨板之間由與接骨板結合牢固的羥基磷灰石涂層 將e —防御素一1 3或乳鐵蛋白1-11牢固吸附形成e —防御素一1 3或乳鐵 蛋白1-11外層。所述羥基磷灰石涂層厚度為5 3 0um。一種載抗菌肽緩釋接骨板的制造方法，其關鍵在于，按如下步驟進行 步驟l,鈦金屬或鈦合金接骨板表面預處理，鈦金屬或鈦合金接骨板依次以 蒸餾水、丙酮、75%乙醇、蒸餾水超聲清洗各10 20分鐘，取出后用去離子水 洗凈，置于體積比1: 1的18wt% HC1和48 wt% H2S04組成的酸溶液中20 30 分鐘，取出后用去離子水洗凈，再置于2 8MNa0H溶液中，于50 80"C加熱處 理12 48小時，后用去離子水洗凈，然后置入茂福爐中60(TC加熱1 2小時；步驟2，預涂羥基磷灰石涂層，將步驟l處理后的鈦或鈦合金接骨板置入 由NaCl: 733. 5mM; CaCl2 . 2H20: 12. 5mM; Na2HP04 . 2H20: 5mM; NaC03: 21mM酉己 置而成的飽和仿生液中，并加入5 10mM MgCl2.6H20，經過12 72小時，36 37 'C得到1 3 " m的的羥基磷灰石涂層；步驟3，緩沖液的配制，分別以NaCl、 lyff04和CaCl2配制過飽和石灰石緩 沖溶液，離子濃度為[Na+] 二 136.8 mM， [K+] = 3.71 mM, [Cl — ]二 144. 5mM， [Ca2+]=3. 10 mM, [HPO/—86 mM將5 15 u g/ml的P —防御素一1 3或5 25 Ug/ml的乳鐵蛋白1-ll加入配好的緩沖溶液，振蕩，磁力攪拌，并調PH值至7.4;步驟4，將步驟2處理過鈦金屬或鈦合金接骨板于36 37'C，置入10 20mL 步驟3配制的含e —防御素一 1 3或乳鐵蛋白1-11的抗菌肽過飽和石灰石緩沖 溶液中，24 72小時，羥基磷灰石涂層牢固吸附P—防御素一1 3或乳鐵蛋白 l-ll，形成P—防御素一1 3或乳鐵蛋白1-11外層，室溫下干燥，得到抗菌肽 緩釋鋼板。本發明載抗菌肽緩釋鋼板系列產品經體內(新西蘭白兔)及體外藥物動力 學檢測證實，具有固定骨折斷端和強力抗感染和抑制細菌生物膜形成的作用， 可在局部維持28天的有效抗菌濃度，生物力學性能并不下降。有益效果本發明利用抗菌肽的應用表面涂層技術中的仿生溶液生長法制 作羥基遴灰石涂層法，設計可吸收材料涂層在常溫下將抗菌肽通過羥基磷灰石 等緩釋劑的攜帶，研制出在干骺端骨折中具有不可替代作用并具有強力抗感染 和抑制細菌生物膜形成和I期治療骨折等具有多重功效的載抗菌肽緩釋鋼板， 使鋼板在一定時間內自內而外的早期釋放日一防御素一1 3或乳鐵蛋白1-11， 從根本上改變了傳統抗生素的作用方式，并解決了抗菌肽不能夠耐受高溫的技術難題，直接抑制生物膜的形成與發展，獲得預防固定物相關感染的療效。突 破傳統禁忌，對開放性或火器傷所致骨折進行I期修復和防治創傷性骨髓炎的 發生、發展，從而達到縮短療程、明顯提高療效的目的。本發明具有固定骨折 斷端和強力抗感染和抑制細菌生物膜形成的特征。


圖1是本發明接骨板的結構示意圖； 圖2是圖1的A-A剖視放大圖。
具體實施方式
實施例1載抗菌肽緩釋接骨板的制造方法，按如下步驟進行步驟l，鈦金屬接骨板表面預處理，鈦金屬接骨板依次以蒸餾水、丙酮、75% 乙醇、蒸餾水超聲清洗各10分鐘，取出后用去離子水洗凈，置于體積比1: 1 的18wt% HC1和48 wt% H2S04組成的酸溶液中20分鐘，取出后用去離子水洗凈， 再置于2MNaOH溶液中，于5(TC加熱處理12小時，后用去離子水洗凈，然后置 入茂福爐中60(TC加熱1小時；步驟2，預涂羥基磷灰石涂層2，將步驟l處理后的鈦或鈦合金接骨板置入由 NaCl: 733. 5raM;CaCl2 . 2H20: 12. 5mM; Na2HP04 . 2H20: 5mM; NaC03: 21rnM配置 而成的飽和仿生液中，并加入5mM MgCl2.6H20，經過12小時，36。C得到l"m的羥 基磷灰石涂層2;步驟3，緩沖液的配制，分別以NaCl、 K2HP04和CaCl2配制過飽和石灰石緩 沖溶液，離子濃度為[Na+] = 136.8 mM， [K+] = 3.71 mM， [Cr]= 144. 5mM， [Ca2+]=3. 10 mM，[線2_]=1. 86 mM將5li g/ml的P 一防御素一l加入配好的緩沖溶液，振蕩，磁力攪拌，并調PH值至7.4;步驟4，將步驟2處理過鈦或鈦合金鋼板于36-C，置入IO mL步驟3配制的含 P—防御素一l的抗菌肽過飽和石灰石緩沖溶液中，24小時，羥基磷灰石涂層2 牢固吸附P—防御素一1，形成P—防御素一1外層3，室溫下干燥，得到抗菌肽 緩釋鋼板。步驟5，將步驟4得到的抗菌肽緩釋鋼板置于40°孵箱內，固化10分鐘后， 封裝，環氧乙烷消毒。最后得到如圖l、圖2所示，良好緩釋特性的載抗菌肽緩釋接骨板，所述鈦 金屬接骨板1表面覆蓋有P —防御素一l，所述P —防御素—1與接骨板1之間 由與接骨板1結合牢固的羥基磷灰石涂層2將P —防御素一l牢固吸附形成P — 防御素一1外層3。所述羥基磷灰石涂層2厚度為5 " m。實施例2載抗菌肽緩釋接骨板的制造方法，按如下步驟進行步驟l,鈦合金接骨板表面預處理，鈦合金接骨板依次以蒸餾水、丙酮、75% 乙醇、蒸餾水超聲清洗各15分鐘，取出后用去離子水洗凈，置于體積比1: 1 的18wt% HC1和48 wt% H2S04組成的酸溶液中30分鐘，取出后用去離子水洗凈， 再置于8MNaOH溶液中，于8(TC加熱處理48小時，后用去離子水洗凈，然后置 入茂福爐中60(TC加熱2小時；步驟2，預涂羥基磷灰石涂層2，將步驟l處理后的鈦或鈦合金接骨板置入由 NaCl: 733. 5mM;CaCl2 . 2H20: 12. 5mM;歸P04 . 2H20: 5mM; NaC0" 21mM配置 而成的飽和仿生液中，并加入10mM MgCl2. 6H20，經過72小時，37'C得到3um的 羥基磷灰石涂層2;步驟3，緩沖液的配制，分別以NaCl、 lyiP04和CaCl2配制過飽和石灰石緩 沖溶液，離子濃度為[Na+] = 136.8 mM， [K+] = 3.71 mM， [Cl一]: 144. 5mM， [Ca2+]=3. 10 mM， [HP042—]=1. 86 mM將15 u g/ml的5—防御素一2的緩沖溶液，振 蕩，磁力攪拌，并調PH值至7.4;步驟4，將步驟2處理過鈦或鈦合金鋼板于37'C，置入20 mL步驟3配制的含 P—防御素一2的抗菌肽過飽和石灰石緩沖溶液中，72小時，羥基磷灰石涂層2 牢固吸附P—防御素一2，形成e—防御素一2外層3，室溫下干燥，得到抗菌肽 緩釋鋼板。步驟5，將步驟4得到的抗菌肽緩釋鋼板置于40°孵箱內，固化10分鐘后， 封裝，環氧乙烷消毒。最后得到如圖l、圖2所示，良好緩釋特性的載抗菌肽緩釋接骨板，所述鈦 合金接骨板1表面覆蓋有e —防御素一2，所述P —防御素一2與接骨板1之間 由與接骨板1結合牢固的羥基磷灰石涂層2將0 —防御素一2牢固吸附形成0 — 防御素一2外層3。所述羥基磷灰石涂層2厚度為30 u m。實施例3載抗菌肽緩釋接骨板的制造方法，按如下步驟進行步驟l，鈦金屬接骨板表面預處理，鈦金屬接骨板依次以蒸餾水、丙酮、75% 乙醇、蒸餾水超聲清洗各15分鐘，取出后用去離子水洗凈，置于體積比1: 1 的18wt% HC1和48 wt% H2S04組成的酸溶液中25分鐘，取出后用去離子水洗凈， 再置于6MNa0H溶液中，于6(TC加熱處理30小時，后用去離子水洗凈，然后置 入茂福爐中60(TC加熱1. 5小時；步驟2，預涂羥基磷灰石涂層2，將步驟l處理后的鈦或鈦合金接骨板置入由NaCl: 733. 5mM;CaCl2 . 2H20: 12. 5mM; Na2HP04 . 2H20: 5mM; NaC03: 21mM配置 而成的飽和仿生液中，并加入7mM MgCl2.6H20，經過42小時，36. 5'C得到2um的 羥基磷灰石涂層2;步驟3，緩沖液的配制，分別以NaCl、 K2HP04和CaCl2配制過飽和石灰石緩 沖溶液，離子濃度為[Na+] 二 136.8 mM， [K+] = 3.71 raM， [Cl—]= 144. 5mM， [Ca2+]=3. 10 mM， [HP042_]=1. 86 mM將5 15 P g/ml的P 一防御素一3加入配好的 緩沖溶液，振蕩，磁力攪拌，并調PH值至7.4;步驟4，將步驟2處理過鈦或鈦合金鋼板于36.5'C，置入15 mL步驟3配制的 含e—防御素一3的抗菌肽過飽和石灰石緩沖溶液中，48小時，羥基磷灰石涂層 (2)牢固吸附P—防御素一3，形成0—防御素一3外層3，室溫下干燥，得到 抗菌肽緩釋鋼板。步驟5，將步驟4得到的抗菌肽緩釋鋼板置于40°孵箱內，固化10分鐘后， 封裝，環氧乙垸消毒。如圖l、圖2所示，良好緩釋特性的載抗菌肽緩釋接骨板，所述鈦金屬或鈦合金接骨板i表面覆蓋有e —防御素一3，所述e —防御素一3與接骨板1之間由與接骨板1結合牢固的羥基磷灰石涂層2將P —防御素一3牢固吸附形成P — 防御素一3外層3。所述羥基磷灰石涂層2厚度為18um。 實施例4載抗菌肽緩釋接骨板的制造方法，按如下步驟進行步驟l，鈦合金接骨板表面預處理，鈦合金接骨板依次以蒸餾水、丙酮、75% 乙醇、蒸餾水超聲清洗各15分鐘，取出后用去離子水洗凈，置于體積比1: 1 的18wt% HC1和48 wt% H2S04組成的酸溶液中23分鐘，取出后用去離子水洗凈，再置于5MNaOH溶液中，于60。C加熱處理35小時，后用去離子水洗凈，然后置 入茂福爐中60(TC加熱1. 8小時；步驟2，預涂羥基磷灰石涂層2，將步驟l處理后的鈦合金接骨板置入由NaCl: 733. 5mM;CaCl2 . 2H20: 12. 5mM; Na2HP04 .2H20: 5mM; NaC03: 21mM配置而成的 飽和仿生液中，并加入8mM MgCl2. 6H20，經過50小時，36. 5'C得到2 u m的預涂羥 基磷灰石涂層2;步驟3，緩沖液的配制，分別以NaCl、 K2HP04和CaCl2配制過飽和石灰石緩 沖溶液，離子濃度為[Na+] =136.8mM， [K+] =3.71 mM， [Cr]=144.5mM，[Ca2+]=3. 10 mM，[跳2_]=1.86 mM將5 25 u g/ml的乳鐵蛋白1-11加入配好的 緩沖溶液，振蕩，磁力攪拌，并調PH值至7.4;步驟4,將步驟2處理過鈦或鈦合金鋼板于36.5-C，置入16mL步驟3配制的含 乳鐵蛋白1-ll的抗菌肽過飽和石灰石緩沖溶液中，60小時，羥基磷灰石涂層2牢 固吸附乳鐵蛋白l-ll，形成乳鐵蛋白1-11外層3，室溫下干燥，得到抗菌肽緩釋 鋼板。步驟5，將步驟4得到的抗菌肽緩釋鋼板置于40°孵箱內，固化10分鐘后， 封裝，環氧乙烷消毒。如圖l、圖2所示，良好緩釋特性的載抗菌肽緩釋接骨板，所述鈦合金接骨 板1表面覆蓋有乳鐵蛋白1-11，所述乳鐵蛋白1-11與接骨板1之間由與接骨板 1結合牢固的羥基磷灰石涂層2將乳鐵蛋白l-ll牢固吸附形成乳鐵蛋白1-11外 層3。所述羥基磷灰石涂層2厚度為20 u m。
權利要求
1、一種載抗菌肽緩釋接骨板，包括鈦金屬或鈦合金接骨板(1)，其特征在于所述鈦金屬或鈦合金接骨板(1)表面牢固結合有羥基磷灰石涂層(2)，該羥基磷灰石涂層(2)外表面附著β-防御素-1～3或乳鐵蛋白1-11外層(3)。
2、 根據權利要求1所述載抗菌肽緩釋接骨板，其特征在于所述羥基磷灰石涂層(2)厚度為5 3 0um。
3、 一種如權利要求1所述載抗菌肽緩釋接骨板的制造方法，其特征在于 按如下步驟進行步驟1，鈦金屬或鈦合金接骨板(1)表面預處理，鈦金屬或鈦合金接骨板(1)依次以蒸餾水、丙酮、75%乙醇、蒸餾水超聲清洗各10 20分鐘，取出后 用去離子水洗凈，置于體積比1: 1的18wt% HC1和48 wt% H2S04組成的酸溶液 中20 30分鐘，取出后用去離子水洗凈，再置于2 8M NaOH溶液中，于50 80'C加熱處理12 48小時，后用去離子水洗凈，然后置入茂福爐中60(TC加熱 1 2小時；步驟2，預涂羥基磷灰石涂層(2)，將步驟l處理后的鈦金屬或鈦合金接骨 板(1)置入由NaCl: 733.5Mm; CaCl2.2H20: 12.5mM; Na2HP04. 2H20: 5mM; NaC03: 21mM配置而成的飽和仿生液中，并加入5 10mM MgCl2. 6H20，經過12 72小時，36 37"C得到l 3um的羥基磷灰石涂層(2);步驟3，緩沖液的配制，分別以NaCl、 K2HP04和CaCl2配制過飽和石灰石緩 沖溶液，離子濃度為[Na+] = 136.8 mM， [K+] 二 3.71 mM， [Cl—]二 144. 5mM， [Ca2+]=3. 10 mM， [HP042—86 mM將5 15 u g/ml的P —防御素一1 3或5 25ug/ml的乳鐵蛋白1-ll加入配好的緩沖溶液，振蕩，磁力攪拌，并調PH值至7.4;步驟4，將步驟2處理過鈦金屬或鈦合金接骨板(1)于36 37。C，置入10 20 mL步驟3配制的含P —防御素一1 3或乳鐵蛋白1-11的抗菌肽過飽和石灰石 緩沖溶液中，24 72小時，羥基磷灰石涂層(2)牢固吸附^一防御素一1 3或 乳鐵蛋白l-ll，形成P—防御素一1 3或乳鐵蛋白1-11外層(3)，室溫下干燥， 得到抗菌肽緩釋鋼板。
全文摘要
本發明公開了一種載抗菌肽緩釋接骨板，基體為醫用級鈦或鈦合金材料，基體表面覆蓋有羥基磷灰石等緩釋材料，其中結合有β-防御素-1～3或乳鐵蛋白1-11，該緩釋涂層的厚度為5～30μm。利用抗菌肽的應用表面涂層技術中的仿生溶液生長法涂層法，設計可在常溫下將抗菌肽通過羥基磷灰石等緩釋劑的攜帶，研制出在干骺端骨折中具有不可替代作用并具有強力抗感染和抑制細菌生物膜形成和I期治療骨折等具有多重功效的載抗菌肽緩釋鋼板，使鋼板在一定時間內自內而外的早期釋放β-防御素-1～3或乳鐵蛋白1-11，從根本上改變了傳統抗生素的作用方式，并解決了抗菌肽不能夠耐受高溫的技術難題，直接抑制生物膜的形成與發展，獲得預防固定物相關感染的療效。
文檔編號A61L27/42GK101214394SQ20081006922
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月10日 優先權日2008年1月10日
發明者余洪俊, 潘長江, 王愛民, 軍 費, 趙傳宏 申請人:中國人民解放軍第三軍醫大學第三附屬醫院