用于治疗感染和骨髓炎的抗生素微球的制作方法

专利名称：用于治疗感染和骨髓炎的抗生素微球的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及能够定时释放药物的微球，更特别地涉及用于植入、注射、或以其它方式全部或部分放置在体内的微球，该微球能够在延长的时间段内接近线性地控制释放抗生素，以治疗和防止牵涉身体的感染。
背景技术：
历史上，骨髓炎的治疗由被感染组织的清创术、用防腐溶液冲洗、和四到六周胃肠道外抗生素治疗组成。由于抗生素进入被感染骨部位的穿透性很弱，为了在骨组织内产生杀菌水平，需要在延长的时间段内使用高血清浓度的抗生素。这些高血清水平可能伴有中毒性肾损害或耳毒性，并可能引起胃肠副反应。由于与抗生素的高血清水平相关的发病率，许多局部递药方法被描述，包括带抗生素的骨水泥、带庆大霉素的胶原海绵、带各种抗生素的聚合载体、和抗生素的硫酸钙载体。
用局部药物递送系统把抗生素直接递送到感染部位的需要引导许多医师把抗生素和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥混合到珠子内，并把这些珠子放置到清创后的骨缺损内。典型地，这些珠子显示在仅几周的过程中递送非线性剂量的抗生素，并且在抗生素被洗脱后，胶接剂珠子必须被除去，因为胶接剂不能生物降解，可能变成感染的病灶。
感染可以使任何外科疗法复杂化。高风险区域包括用金属棒、板或外固定器治疗的骨折。如果骨折是开放性的(哆开骨折)，则危险尤其高。其它外科手术也面临危险，包括使用人造移植材料的血管旁路手术、常规外科手术如疝修复以及在子宫和膀胱附近进行的各种手术。一旦这些感染被确定，典型地用外科引流术和全身抗生素治疗这些感染。只是在骨髓炎的治疗中，感染的治疗可能被延长、是昂贵的并且可能失败。存在对安全有效的、能改善治愈和防止并发症的局部抗生素递送装置的需要。
本发明优于现有的常规技术和这些专利，具体地，其利用植入、注射、或以其它方式全部或部分放置在体内的生物可降解的微球，该微球能够在预定时间段内接近线性地控制释放抗生素，以治疗和防止牵涉身体的感染。微球由乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)和足以在身体组织内产生杀菌水平的有效量抗生素形成，可以包括或不包括聚乙二醇(PEG)。微球显示接近线性的抗生素递送，递送时间为至少4周，其水平超过对于通常发现为感染原因的有机体的最小抑菌浓度(MIC)。微球允许在各种外科疗法中递送抗生素，以减少感染的发生，可以用于治疗开放性骨折、切开复位术和用金属固定骨折的内固定、关节置换装置的放置、以及用于心血管手术、全身手术、妇科手术和神经外科手术的各种移植材料的放置。

发明内容
因此本发明的一个目的是提供用于治疗和防止感染的抗生素微球，该微球能够在延长的时间段内接近线性地释放抗生素，其水平超过对于通常发现为感染原因的有机体的最小抑菌浓度(MIC)。
本发明的另一个目的是提供用于治疗和防止感染和骨髓炎的生物可降解的微球抗生素递送系统，它排除了额外去除药物载体的手术的需要。
本发明的另一个目的是提供用于治疗和防止感染和骨髓炎的抗生素微球，它能够停留在植入部位，不会抑制组织再生。
本发明的另一个目的是提供用于治疗和防止感染的抗生素微球，它能在各种外科疗法中递送抗生素以减少感染的发生。
本发明的还一个目的是提供用于治疗和防止感染的抗生素微球，它能被方便快捷地植入、注射、或者以其它方式全部或部分放置在体内的实际或潜在的感染部位。
本发明的又一个目的是提供用于治疗和防止感染的抗生素微球，它能被放置在金属棒、板或金属固定器的安置部位、在关节置换装置的部位、和在用于心血管手术、全身手术、妇科手术和神经外科手术的移植材料的部位。
通过以下相关的说明和权利要求，本发明的其它目的会再次变得清楚。
本发明的上述目的和其它目的通过该生物可降解的微球实现，该微球被植入、注射、或者以其它方式全部或部分放置在体内，它能在预定时间段内接近线性地控制释放抗生素，以治疗和防止牵涉身体的感染。微球由乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)和足以在身体组织内产生杀菌水平的有效量抗生素形成，可以包括或不包括聚乙二醇(PEG)。微球显示接近线性的抗生素递送，递送时间为至少4周，其水平超过通常发现对于作为感染原因的有机体的最小抑菌浓度(MIC)。微球允许在各种外科疗法中递送抗生素，以减少感染的发生，可以用于开放性骨折、切开复位术和用金属固定骨折的内固定、关节置换装置的安置、以及用于心血管手术、全身手术、妇科手术和神经外科手术的各种移植材料的安置。
附图简述

图1说明了各种微球制剂的体外洗脱。
图2说明了体外洗脱速率的重复性研究结果，其中两种制剂的制备间隔超过一年。
图3说明了对于两种受试制剂，组织中妥布霉素在一段时间内的体内浓度。
图4说明了在兔的研究中，在用各种抗生素微球制剂治疗的组内，对骨髓炎测试为阳性的动物百分率。
图5说明了从兔的研究中取出的骨样品的放射造影和组织学分级结果。
图6说明了用妥布霉素局部治疗的组中骨内妥布霉素的浓度。
图7说明了利用万古霉素的各种微球制剂在一段时间内的截留效率和洗脱速率。
实施本发明的最佳方式按照本发明包含抗生素物质的微球可由以下物质组成可变量的乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)、包含或不包含聚乙二醇(PEG)、和有效的头孢菌素抗生素，使用水包油包水(W/O/W)、复乳溶剂萃取(double-emulsion-solvent-extraction)技术。在优选实施方案中，生物可降解的微球由以下形成约85wt％至约99wt％的乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)，其中比率为50％乳酸对50％乙醇酸；从约0wt％至约5wt％的聚乙二醇(PEG)；和足以在身体组织内产生杀菌水平的有效量抗生素药剂。微球的特征在于，它们显示接近线性的递送抗生素药剂，递送时间为至少4周，其水平超过对于通常发现为感染原因的有机体的最小抑菌浓度(MIC)。通过参考以下实施例，会更清楚地理解本发明，但这些实施例不应被理解为限制本发明的范围。
实施例1-PLGA/妥布霉素药物递送系统微球的制备在以下实施例中，所用的乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)为50％乳酸对50％乙醇酸的高分子量混合物(Medisorb)，来自Alkermes，Cincinnati，OH。聚乙二醇(PEG)和聚乙烯醇(PVA)购自Sigma Aldrich，of St.Louis，MO。妥布霉素(Nebcin)来自Eli Lilly，Indianapolis，IN.，以粉末形式购得，所有剩余的化学品购自Fisher Scientific(Pittsburgh，PA)。
使用已建立的水包油包水(W/O/W)、复乳溶剂萃取技术，从PLGA/PEG/妥布霉素的许多混合物中制备微粒。将微粒悬浮在Isoton II溶液(Coutler Electronics)中后，用库乐尔特颗粒计数分析仪(Coultercounter multisizer)(型号0646，Coulter Electronics，Hialeah，FL)测量微粒的尺寸分布。
通过使用已建立的溶剂萃取技术，将实际截留量归一化到起始量而两次确定制剂的截留效率。在室温下将10mg微粒在1ml二氯甲烷中溶解6小时。然后通过混合1ml PBS并转移水性部分，将妥布霉素从有机相萃取到水相中。在二十四小时内每六小时重复此操作，测定所有水性等分部分中的妥布霉素浓度。
使用荧光偏振免疫测定(Abbot TDx System)测定所有妥布霉素的浓度。妥布霉素测定的灵敏度是指能以95％置信度与零区别的最低可测浓度，并被确定为0.18微克/毫升。
体外洗脱速率测定以干重计，制剂中PEG的百分率为0％或者5％，妥布霉素的百分率为1％、5％、或10％。总共研究了六种不同制剂的妥布霉素洗脱速率。称取25mg量的微粒，并置于含1ml PBS的2ml玻璃管中。每种微粒制剂测试三次，并置于37℃水浴中。24小时后，将管离心，转移上清液用于妥布霉素测定。将1ml PBS加入管中，并将管放回水浴中。在一周内每天重复此操作一次，然后在另外三周内每隔一天重复此操作一次。
体内药物释放特性在小鼠肌肉陷凹模型中研究两种制剂含0％或者5％PEG的10％妥布霉素制剂。60只成年雌性ICR小鼠，重量为20-24g，被用于此研究。用氯胺酮(150mg/kg)和赛拉嗪(6mg/kg)IP注射来麻醉每只动物。在右四头肌肌肉上制造小切口，用钝器解剖在肌肉内形成小陷凹。在三十只小鼠中，含10％妥布霉素和0％PEG的5mg微球被植入陷凹；在剩下的三十只小鼠中，含10％妥布霉素和5％PEG的微球被植入。用不能吸收的缝合线闭合每个陷凹以标记位置。用可吸收的缝合线闭合皮肤。在整个研究中，所有动物可正常走动，没有观察到局部发炎(肿胀、压痛)的迹象。
对供试的两种微球制剂中的每一种，将小鼠分成5组，每组六只，在手术后第一天、第四天、第七天、第二十二天、和第33天或者第40天相继处死。处死时，有疤痕的切口被再次打开，以缝合线定位陷凹。缝合线周围约0.1g的组织被除去。组织的一半被置于富尔马林中以备随后的组织学评价。将剩余的一半组织称重，置于0.5ml PBS中并浸软。每组中三只小鼠的组织被随机一起集中在每个管中，从而对于每组的每个时间点有两个管。将组织在37℃下培育2小时。培育后，将管离心，过滤上清液用于妥布霉素分析。妥布霉素浓度以单位重量的肌肉组织中妥布霉素的量表示。
将保存的组织切成5μm的片段，并用H&E染色剂染色。按照以下标度，不知情的病理学家对每个载玻片的炎症分级1为没有或最少炎症，2为中等炎症，3为显著或严重炎症。
体外结果6种微球制剂的体外洗脱示于图1中。在此图中，所释放的药物量被归一化到所植入微球中存在的总量。每种微球制剂的截留效率范围在40.24％至61.8％之间，如下表1所示。通常，加入PEG增加了截留效率。发现所有微球的直径平均为20±1.6μm。
每种制剂在第一个24小时内有很大的妥布霉素起始释放，之后几天中释放降低，然后在几周中接近稳定释放。在7-28天的时间段内洗脱曲线的线性拟合显示其相关性范围为r2＝0.7748至0.9770，显示在此时间段内抗生素的释放是非常线性的。表1显示对每种制剂，从7至28天计算的妥布霉素的平均线性释放，以绝对量和药物总量的百分率表示。
表1.微球特性和体外洗脱

我们进行了重复性研究，其中两种制剂的制备间隔超过一年。这些实验的体外洗脱速率示于图2中。
体内结果两种受试制剂的体内妥布霉素浓度示于图3中。显示了妥布霉素对金黄色葡萄球菌(S.Aureus)的MIC以供比较。四头肌组织的组织学分数示于下表2。
表2.四头肌组织的组织学得分

体外研究结果表明，改变抗生素浓度和PEG浓度两者都能改变抗生素的洗脱特性。通常，增加任一组分的浓度会降低抗生素的释放速率，尽管增加抗生素或PEG浓度会增加药物释放的起始爆发。在所有制剂中，第一周后释放速率变稳定至近线性速率，并在下面的三周中保持稳定。在这些线性释放速率时，确定含10％妥布霉素和0％PEG的制剂应在60天内释放所有的抗生素。相反，含1％妥布霉素和0％PEG的制剂会用近186天释放所有的抗生素。从图2中可以看出，我们可以重复制备不同的微球制剂。
体内研究结果显示，这些微球没有引起极端的炎症反应。在第3天炎症确实显著增加，但在第7天恢复到最小水平，并在下面的三周内维持该水平。这种炎症局限于植入部位，没有产生可见的感染迹象，它也没有影响动物的食欲或活动。
最重要的结果是，尽管体外洗脱特性显示，含10％妥布霉素和5％PEG的制剂有较大的妥布霉素线性释放速率，但体内结果显示含10％妥布霉素和0％PEG的制剂有较高的妥布霉素组织浓度，实际上，尽管在整个研究中，对于含10％妥布霉素和5％PEG的制剂，其组织水平是可测量的，但它们在第二至第四周保持在或低于对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC)。相反，在整个研究期内，含10％妥布霉素和0％PEG的制剂所导致的组织浓度为MIC的至少两倍。
用组织学检查显示微球是可见的，这说明微球的确在植入部位停留了至少三十天，当然在研究的整个时长内，我们都在组织中找到了这两种微球制剂的可测量的妥布霉素水平。
此研究结果表明，用PLGA和妥布霉素制备的、含或不含PEG的微球成为合适的生物可降解的药物递送系统。这些微球不会引起不合意的发炎反应，并且制剂可以被调整以改变抗生素的释放动力学。这些微球能在至少四到六周内以接近线性的速率递送抗生素。微球停留在植入部位，但是因太小而不会抑制组织再生，其他提及的抗生素递送系统不共有这种特性。
实施例2-PLGA/妥布霉素/PMMA-胃肠道外抗生素为了测试对已建立的骨髓炎病例的清除效率，用骨髓炎的兔模型开展研究，其中我们测试了两种局部抗生素治疗方法微球和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥对比胃肠道外抗生素。
材料和方法四十只新西兰白色成年雄性兔，体重为3-4kg，被选择用于此研究。用制定完善的方法，对每只兔进行初始手术，将细菌接种到桡骨。四周后，每只兔返回手术室进行冲洗和清创手术以及伤口培养。第二次手术时，每只动物被随机置入5组的一组中以治疗感染(1).对照用不含抗生素的PLGA微球治疗的对照组，(2).微球含10％妥布霉素的PLGA微球，(3).微球+胃肠道外含10％妥布霉素的PLGA微球和胃肠道外安赛福(Ancef)，(4).胶接剂+胃肠道外含妥布霉素的PMMA珠子和胃肠道外安赛福，和(5).胃肠道外胃肠道外安赛福。
处死前每只动物开展四周治疗。所有动物程序由我们研究所的动物福利委员会(Animal Welfare Committee)批准。
PLGA微球的制备如前所述的复乳溶剂萃取技术被用于制备直径为约15-20μm的微球，该微球包含约10wt％的妥布霉素(Nebcin，来自Eli Lilly，Indianapolis，IN.)和90wt％的50∶50PLGA(Medisorb，来自Alkermes，Cincinnati，OH)。用氮气覆盖这些微球，置于密闭的管中，在-70℃冷冻保存直到使用。手术前两天用环氧乙烷气体将微球灭菌。对每个被治疗的动物，在被清除的骨缺损处植入50mg的无菌微球。
PMMA珠子的制备在冲洗和清创手术时，将20g聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(Orthoset，来自Wright Medical，Arlington，TN)和0.6g妥布霉素(Nebcin)混合，制备PMMA珠子。所得混合物形成直径约4mm、重量约0.3g的珠子。在每个被清创的桡骨中放置一个珠子用于治疗。
金黄色葡萄球菌接种的制备用于此研究的金黄色葡萄球菌菌株，UAMS-1，是从患骨髓炎的患者分离而得，并作为菌珠ATCC 49230存放在美国典型培养物保藏中心。在37℃通气下，从在胰胨豆胨培养液中生长的过夜培养物中制备细菌。离心采集细胞，用无菌生理盐水洗涤，再悬浮至最终浓度为2×108CFU/ml(60％透光度的光密度)。在手术当天制备细胞悬浮液，并保存在冰上直至植入。
使用国家临床实验室标准委员会出版的标准稀释方法确定被测的两种抗生素，妥布霉素和头孢唑林的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)。简言之，金黄色葡萄球菌细胞生长并稀释至0.5McFarland浊度标准，约2×108个细胞/毫升。细胞与被测的两种抗生素中的任一种混合，浓度范围为2μg/ml至64μg/ml。第二天，检查培养物的浊度以确定MIC值。之后，将不含样品的培养物制成平板以确定MBC，第二天进行菌落计数。
手术步骤-接种手术前24小时所有动物禁食。用氯胺酮(40mg/kg)和赛拉嗪(0.5mg/kg)SQ注射来产生麻醉。用异氟烷滴定实施来保持麻醉。用聚维酮碘支撑伤口部位，然后用70％乙醇漂洗，切开前涂以Prepodyne(可滴定碘制剂)。在前面切开并向下延伸至桡骨表面。锐利地切开骨膜，并将其从中骨体(midshaft)抬高。用MicroHall摆锯从桡骨的中骨体上切下1cm的片段。用外直径为0.56mm的无菌移液管尖头将10μl(2×106CPU)金黄色葡萄球菌的接种物直接微量注射递送到骨髓管的中心。将片段放回它原来的位置并闭合伤口。在4周中每天监测所有动物的进食和饮水、活动状态、以及局部和全身感染(伤口肿胀、发烧等)的存在。
手术步骤-冲洗和清创最初手术日后的四周，将动物禁食并准备第二次手术。手术准备完全相同。一旦伤口被打开，就立即用药签擦拭已感染的骨，并将药签送去培养。除去所有已感染的软组织和已感染的骨。用注射器以40cc生理盐水冲洗伤口。如果治疗包括局部药物递送系统(1-4组)，则在伤口闭合之前放置这些系统。
手术后护理包括对第3、4和5组的动物施用25mg/kg头孢唑林SC BID(Bums Veterinary Supply，Farmers Branch，TX)。对第2、3和4组，在第一天每天收集三次血清和尿，在第2-7天每天收集一次，在第2周每周收集三次，在第3周和第4周每周收集两次。测定所收集血清和尿样品的妥布霉素浓度。所有的妥布霉素浓度使用荧光偏振免疫测定(Abbot TDx System)进行。妥布霉素测定的灵敏度被定义为以95％置信度与零区别的最低可测浓度，并且确定为0.18微克每毫升。
处死和测试使用过量麻醉药(IV施用50-60mg/kg戊巴比妥)处死所有动物。获得重量。如果在处死前的那一周内没有获得血清，则在处死时获得血清并冷冻保留直至含量测定。从每只动物中取出桡骨，获得AP和侧面X-射线。以花纹(tattoo)数字和日期标记每个x-射线。按照下表3所示的放射造影分级标度，由两位不知情的观察员评价放射照片。
表3.放射造影分级标度

将前肢剥离皮肤和软组织，用仿培养物(culturette)擦拭缺损部位，获得培养物，并送去进行种类鉴别。
将来自感染桡骨的骨样品分开，从而使妥布霉素测定和组织学分析都可以进行。用Dremel锯从感染部位周围分离出2cm的桡骨片。将此部分等分为近端部分和远端部分。用液氮(MicroCryoCrusher，BioSpec Products，Bartlesville，OK)冷冻后随机选择一半并研磨。将经研磨的骨置于已知重量的玻璃管中，称重并加入0.5cc PBS。将此样品在37℃水浴中培育2小时。然后将样品过滤至低温容器中，在4℃冷藏直至进行含量测定。剩余的一半放置在包含10％NBF的管中。组织学样品被脱钙，放入石蜡中，用H&E和Gram染色剂将片段染色。病理学家按照下表4给出的分级标度评价这些载玻片。
表4.组织学分级标度

结果表5和6显示了妥布霉素和头孢唑林对金黄色葡萄球菌的这种菌株的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)。数据与MRSA菌株的公开值一致。
表5

表6.MIC和MBC的测定

T＝妥布霉素 C＝头孢唑林接种手术后所有的兔被感染，在冲洗和清创手术中取得的100％培养物对金黄色葡萄球菌显阳性。多数动物在手术部位形成了局部感染迹象如肿胀或排脓，但没有动物出现全身疾病的迹象。每天监测所有动物的不适迹象，并加以治疗以减少不适。给食欲减少的动物补充食物，在笼中放置橡皮垫使活动更舒适。胃肠道外头孢唑林治疗后，必须用甲硝唑(Flagyl，Bums Veterinary Supply)治疗一些动物的腹泻。三只动物因为腹泻过早死亡。
处死时，骨髓炎测试为阳性的动物百分率范围为从对照组(1)的最大值75％至微球+胃肠道外组(3)的最小值25％，如图4所示。卡方(χ2)列联表分析显示，只有微球+胃肠道外组(3)的百分率显著低于对照组(2)(p＝0.046)。但是，如果将给予胃肠道外抗生素的所有组集中起来，并将对照和微球组(1)和(2)集中起来，则这两组存在显著差异(p＝0.033)。
图5显示样品的放射造影和组织学分级结果。在放射造影分级标度上，胶接剂+胃肠道外组(4)分数显著差于对照(1)、微球(2)、和胃肠道外(5)组(p＝0.047)。在组织学分级中，没有组存在显著差异。
图6显示使用妥布霉素局部治疗的组的骨中妥布霉素的浓度。局部载体系统植入后四周，微球仍在释放明显量的妥布霉素。胶接剂样品具有很小但可测量的妥布霉素。除了两种微球样品，所有微球样品的妥布霉素浓度高于对供试细菌的MIC并接近其MBC水平，然而没有PMMA样品达到MIC水平。供试血清和尿样品中没有一个具有可测量水平的妥布霉素。
我们在本文中研究和描述了载有妥布霉素的微球，其作为生物可降解药物递送系统用于治疗骨髓炎。这些微球的形状为球状，平均尺寸为20μm。PLGA共聚物是生物相容的、生物可降解的、并且被FDA批准进行某些人体临床使用。在肌肉中的体外和体内实验证明，这些微球递送抗生素的时间超过四周，并接近线性速率。
我们在骨髓炎兔模型中证明了这些微球的有效性。在该研究中，所有动物在接种四周后感染骨髓炎。在对伤口冲洗和清创的第二次手术后，多数动物显示出改善的迹象。在处死时，对照组(1)中25％的动物没有显示感染迹象。相对对照组显示有明显改善的惟一的治疗组是微球+胃肠道外组(3)，其中在处死时，75％的动物显示没有感染的迹象。没有一种治疗产生100％的成功率。
因而，根据本发明的微球在植入四周后，在骨中产生高浓度的妥布霉素。相反，胶接剂珠子仍在洗脱出妥布霉素，但其水平远远低于所研究的有机体的MIC和MBC。此外，胶接剂珠子在所清创的感染部位对新骨形成产生了物理屏障。正是这种现象导致胶接剂+胃肠道外组(4)在放射造影评价上具有更高(更差)的分数。虽然高骨组织水平的妥布霉素说明微球停留在植入部位，但微球小到足够允许发生新骨形成和载体(PLGA)降解。
组织学分数显示，在所研究的所有五组中不存在显著差异。因而，微球和胶接剂珠子两者都不会在局部组织中导致慢性炎症反应。
我们也证明了这些PLGA微球能以高于或接近MBC的浓度向骨组织递送抗生素至少四周。治疗开始后四周，微球+胃肠道外组(3)是惟一显示相对于对照组(1)有显著改善的组。按照本发明的微球不会阻碍新骨形成而生长进入清创部位，也不需要第二次手术去除。微球是生物可降解的，不会导致慢性炎症。
实施例3-PLGA/万古霉素/PMMA微球我们以万古霉素代替妥布霉素，开展与上述实施例和制剂相似的研究。在这些实验中，我们制备了直径为约6.86μm(微米)、含约5wt％万古霉素的微球，以及直径为约7.46μm(微米)、含约10wt％万古霉素和90wt％50∶50PLGA的微球。制剂中PEG的百分率为0％或者5％。
万古霉素在600小时的时期内的截留效率和洗脱速率结果示于图7中。结果是在600小时的时期内，含10％万古霉素的制剂中约27％的万古霉素被洗脱，含5％万古霉素的制剂中约40％的万古霉素被洗脱。发现对含10％万古霉素的制剂，其截留效率为约20.4％，对于含5％万古霉素制剂，其截留效率为21.5％。
万古霉素制剂像妥布霉素制剂一样，以非常良好稳定的状态方式洗脱。在两种制剂中，水平是可接受的，只在截留和释放中存在微小差别。这些制剂中的每一个都有优势，例如，一个可以用作预防，而另一个用于治疗感染。
尽管为了示范的目的，本文描述了几种抗生素，但应理解本发明的微球可以利用各种抗生素和杀菌剂或其组合物，优选“头孢菌素”类的那些。这些可从商业上获得，或者按照PHYSICIANS′DESKREFERENCE中所列的参考书和美国FDA’s Orange book制备。
例如，本发明可以利用选自下列的市售抗生素和杀菌剂中的一种或多种安赛福、妥布霉素、头孢羟氨苄、头孢唑林、头孢氨苄、头孢克洛、头孢替坦、头孢西丁、头孢丙烯、头孢呋辛、氯碳头孢、头孢地尼、头孢克肟、头孢哌酮、头孢噻肟、头孢泊肟、头孢他啶、头孢布烯、头孢唑肟、头孢曲松、头孢吡肟、和万古霉素。
本发明的控制释放抗生素微球可以被植入、注射、或以其它方式全部或部分放置在体内实际或潜在的感染部位，递送足以在身体组织内产生杀菌水平的有效量抗生素药剂，并在至少4周内递送接近线性剂量的抗生素，其水平超过对于通常发现为感染原因的有机体的最小抑菌浓度(MIC)。微球可以被放置在外科疗法的部位，如骨折部位、金属棒、板或金属固定器和关节置换装置的安置部位、或用于心血管手术、全身手术、妇科手术和神经外科手术的移植材料的安置部位。
尽管以对优选实施方案的特别强调充分并完全地描述了本发明，但应理解在所附权利要求书的范围内，本发明可以不同于本文的具体描述的其他方式实施。
权利要求
1.控释装置，用于植入、注射、或以其它方式全部或部分放置在体内，能够在预定时间段内接近线性地释放抗生素，以治疗和防止牵涉身体的感染，该控释装置包括由约85wt％至约99wt％的乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)形成的生物可降解的微球，其中乳酸对乙醇酸的比率为50％∶50％；约0wt％至约5wt％的聚乙二醇(PEG)；和足以在身体组织内产生杀菌水平的有效量抗生素药剂；其特征在于，微球展现接近线性地递送所述抗生素药剂，递送时间为至少4周，其水平超过对于通常发现为感染原因的有机体的最小抑菌浓度(MIC)。
2.如权利要求1所述的控释装置，其中所述抗生素药剂占约1wt％至约10wt％。
3.如权利要求1所述的控释装置，其中所述抗生素药剂选自头孢菌素类抗生素。
4.如权利要求1所述的控释装置，其中所述抗生素药剂选自安赛福、头孢唑林、妥布霉素、和万古霉素。
5.如权利要求1所述的控释装置，其中所述抗生素药剂选自安赛福、妥布霉素、头孢羟氨苄、头孢唑林、头孢氨苄、头孢克洛、头孢替坦、头孢西丁、头孢丙烯、头孢呋辛、氯碳头孢、头孢地尼、头孢克肟、头孢哌酮、头孢噻肟、头孢泊肟、头孢他啶、头孢布烯、头孢唑肟、头孢曲松、头孢吡肟、和万古霉素。
6.如权利要求1所述的控释装置，其中所述微球的尺寸足以不抑制组织再生并能够停留在治疗部位。
7.如权利要求6所述的控释装置，其中所述微球的直径为约6μm至约20μm。
8.如权利要求6所述的控释装置，其中所述微球的直径为约15μm至约20μm。
9.一种用于控释抗生素治疗和防止牵涉身体的感染的方法，该方法包括以下步骤将权利要求1的生物可降解的微球植入、注射、或以其它方式全部或部分放置在体内实际或潜在的感染部位；和允许微球递送足以在身体组织内产生杀菌水平的有效量抗生素药剂；其中抗生素药剂递送接近线性剂量的所述抗生素药剂至少4周，其水平超过对于通常发现为感染原因的有机体的最小抑菌浓度(MIC)。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述的植入、注射、或以其它方式放置生物可降解的微球的步骤包括将微球放置在外科治疗的部位。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述的植入、注射、或以其它方式放置生物可降解的微球的步骤包括将微球放置在骨折部位。
12.如权利要求9所述的方法，其中所述的植入、注射、或以其它方式放置生物可降解的微球的步骤包括将微球放置在金属棒、板或金属固定器的安置部位。
13.如权利要求9所述的方法，其中所述的植入、注射、或以其它方式放置生物可降解的微球的步骤包括将微球放置在关节置换装置的安置部位。
14.如权利要求9所述的方法，其中所述的植入、注射、或以其它方式放置生物可降解的微球的步骤包括将微球放置在用于心血管手术、全身手术、妇科手术、和神经外科手术的移植材料的安置部位。
15.如权利要求9所述的方法，其中所述的植入、注射、或以其它方式放置生物可降解的微球的步骤包括将微球放置在骨髓炎部位。
全文摘要
本发明提供了植入、注射、或以其它方式全部或部分放置在体内的生物可降解的微球，该微球能够在预定时间段内接近线性地控制释放抗生素，以治疗和防止牵涉身体的感染。微球由乳酸－乙醇酸共聚物(PLGA)和足以在身体组织内产生杀菌水平的有效量抗生素形成，可以包括或不包括聚乙二醇(PEG)。微球展现接近线性地递送抗生素，递送时间为至少4周，其水平超过对于通常发现为感染原因的有机体的最小抑菌浓度(MIC)。
文档编号A61F2/02GK1691923SQ03824634
公开日2005年11月2日 申请日期2003年9月5日 优先权日2002年9月5日
发明者凯瑟琳·G·安布罗斯, 特里·A·克莱伯恩, 安东尼奥斯·G·米科斯 申请人:凯瑟琳·G·安布罗斯, 特里·A·克莱伯恩, 安东尼奥斯·G·米科斯