专利名称：载抗菌肽缓释接骨板的制作方法
技术领域：
本发明属于外科医疗用材料及其制造方法，具体的说，载抗菌肽缓释接骨 板及其制造方法。
技术背景在日常中开放性骨折手术后感染率达3 29%;在战时火器伤中，由于组织 损伤和污染严重，在弹道周围0.5cm以内有大量细菌存在，即使清创后骨及软 组织的感染率仍高达25% 40%，如使用内固定则感染率增加30%以上。因此， 创伤型骨髓炎一直未得到很好的解决。 一般传统的治疗方法先使用彻底清创 或病灶清除等外科手段去除大部分细菌；在此基础上，使用外固定支架临时固 定骨折断端；全身或局部应用大剂量抗生素消灭残留细菌；待伤口关闭。确实 无感染后再行钢板等内固定方法固定骨折断端。而在开放性骨折和火器伤中钢 板螺丝钉等内固定则被视为禁忌，这是因为细菌与植入物材料粘附以及形成完 整的生物膜是固定物相关感染的主要病理基础，而金黄色葡萄球菌和表皮葡萄 球菌占深部检出细菌的70 90%，其中耐甲氧西林金葡菌约60%，近来甚至出 现了耐万古霉素金葡菌，导致临床面临无抗生素可用的严峻局面。当给予钢板 等内固定时，残留的致病菌会在固定物上粘附并大量繁殖，形成生物膜使其毒 力大增，远远超出了抗生素传统应用方法的抗菌能力。因此，建议使用外固定， 但是外固定具有针道感染率高(5.9% 19%)、在干骺端骨折中不易固定、钢针松动和严重影响患者生活、不便于护理等缺点。而传统的抗生素使用方法全 身或局部简单用药。前者，往往由于局部损伤和血循破坏导致全身血中抗生素 难以在损伤局部达到有效抗菌浓度；后者，虽然能够在局部初始产生高浓度的抗生素，但常易被稀释而不能维持有效浓度。因此，均难以对创伤性骨髓炎的 形成与发展产生有效的抗感染作用。即使在近年来提出的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的局部缓释抗生素的应用前提下，仍然存在诱导细菌耐药、作为异物 必须取出和无固定骨折断端效力等缺点。 发明内容本发明的目的之一在于提供一种强力抗感染和抑制细菌生物膜形成的载抗菌肽缓释接骨板。本发明的目的之二在于提供一种载抗菌肽缓释接骨板的制造方法。 一种载抗菌肽缓释接骨板，包括钛金属或钛合金接骨板，其关键在于所述钛金属或钛合金接骨板表面覆盖有3 _防御素_3或乳铁蛋白-11，所述P —防御素一3或乳铁蛋白-11与接骨板之间由与接骨板结合牢固的羟基磷灰石涂层 将e —防御素一1 3或乳铁蛋白1-11牢固吸附形成e —防御素一1 3或乳铁 蛋白1-11外层。所述羟基磷灰石涂层厚度为5 3 0um。一种载抗菌肽缓释接骨板的制造方法，其关键在于，按如下步骤进行 步骤l,钛金属或钛合金接骨板表面预处理，钛金属或钛合金接骨板依次以 蒸馏水、丙酮、75%乙醇、蒸馏水超声清洗各10 20分钟，取出后用去离子水 洗净，置于体积比1: 1的18wt% HC1和48 wt% H2S04组成的酸溶液中20 30 分钟，取出后用去离子水洗净，再置于2 8MNa0H溶液中，于50 80"C加热处 理12 48小时，后用去离子水洗净，然后置入茂福炉中60(TC加热1 2小时；步骤2，预涂羟基磷灰石涂层，将步骤l处理后的钛或钛合金接骨板置入 由NaCl: 733. 5mM; CaCl2 . 2H20: 12. 5mM; Na2HP04 . 2H20: 5mM; NaC03: 21mM酉己 置而成的饱和仿生液中，并加入5 10mM MgCl2.6H20，经过12 72小时，36 37 'C得到1 3 " m的的羟基磷灰石涂层；步骤3，缓冲液的配制，分别以NaCl、 lyff04和CaCl2配制过饱和石灰石缓 冲溶液，离子浓度为[Na+] 二 136.8 mM， [K+] = 3.71 mM, [Cl — ]二 144. 5mM， [Ca2+]=3. 10 mM, [HPO/—86 mM将5 15 u g/ml的P —防御素一1 3或5 25 Ug/ml的乳铁蛋白1-ll加入配好的缓冲溶液，振荡，磁力搅拌，并调PH值至7.4;步骤4，将步骤2处理过钛金属或钛合金接骨板于36 37'C，置入10 20mL 步骤3配制的含e —防御素一 1 3或乳铁蛋白1-11的抗菌肽过饱和石灰石缓冲 溶液中，24 72小时，羟基磷灰石涂层牢固吸附P—防御素一1 3或乳铁蛋白 l-ll，形成P—防御素一1 3或乳铁蛋白1-11外层，室温下干燥，得到抗菌肽 缓释钢板。本发明载抗菌肽缓释钢板系列产品经体内(新西兰白兔)及体外药物动力 学检测证实，具有固定骨折断端和强力抗感染和抑制细菌生物膜形成的作用， 可在局部维持28天的有效抗菌浓度，生物力学性能并不下降。有益效果本发明利用抗菌肽的应用表面涂层技术中的仿生溶液生长法制 作羟基遴灰石涂层法，设计可吸收材料涂层在常温下将抗菌肽通过羟基磷灰石 等缓释剂的携带，研制出在干骺端骨折中具有不可替代作用并具有强力抗感染 和抑制细菌生物膜形成和I期治疗骨折等具有多重功效的载抗菌肽缓释钢板， 使钢板在一定时间内自内而外的早期释放日一防御素一1 3或乳铁蛋白1-11， 从根本上改变了传统抗生素的作用方式，并解决了抗菌肽不能够耐受高温的技术难题，直接抑制生物膜的形成与发展，获得预防固定物相关感染的疗效。突 破传统禁忌，对开放性或火器伤所致骨折进行I期修复和防治创伤性骨髓炎的 发生、发展，从而达到縮短疗程、明显提高疗效的目的。本发明具有固定骨折 断端和强力抗感染和抑制细菌生物膜形成的特征。
图1是本发明接骨板的结构示意图； 图2是图1的A-A剖视放大图。
具体实施方式
实施例1载抗菌肽缓释接骨板的制造方法，按如下步骤进行步骤l，钛金属接骨板表面预处理，钛金属接骨板依次以蒸馏水、丙酮、75% 乙醇、蒸馏水超声清洗各10分钟，取出后用去离子水洗净，置于体积比1: 1 的18wt% HC1和48 wt% H2S04组成的酸溶液中20分钟，取出后用去离子水洗净， 再置于2MNaOH溶液中，于5(TC加热处理12小时，后用去离子水洗净，然后置 入茂福炉中60(TC加热1小时；步骤2，预涂羟基磷灰石涂层2，将步骤l处理后的钛或钛合金接骨板置入由 NaCl: 733. 5raM;CaCl2 . 2H20: 12. 5mM; Na2HP04 . 2H20: 5mM; NaC03: 21rnM配置 而成的饱和仿生液中，并加入5mM MgCl2.6H20，经过12小时，36。C得到l"m的羟 基磷灰石涂层2;步骤3，缓冲液的配制，分别以NaCl、 K2HP04和CaCl2配制过饱和石灰石缓 冲溶液，离子浓度为[Na+] = 136.8 mM， [K+] = 3.71 mM， [Cr]= 144. 5mM， [Ca2+]=3. 10 mM，[线2_]=1. 86 mM将5li g/ml的P 一防御素一l加入配好的缓冲溶液，振荡，磁力搅拌，并调PH值至7.4;步骤4，将步骤2处理过钛或钛合金钢板于36-C，置入IO mL步骤3配制的含 P—防御素一l的抗菌肽过饱和石灰石缓冲溶液中，24小时，羟基磷灰石涂层2 牢固吸附P—防御素一1，形成P—防御素一1外层3，室温下干燥，得到抗菌肽 缓释钢板。步骤5，将步骤4得到的抗菌肽缓释钢板置于40°孵箱内，固化10分钟后， 封装，环氧乙烷消毒。最后得到如图l、图2所示，良好缓释特性的载抗菌肽缓释接骨板，所述钛 金属接骨板1表面覆盖有P —防御素一l，所述P —防御素—1与接骨板1之间 由与接骨板1结合牢固的羟基磷灰石涂层2将P —防御素一l牢固吸附形成P — 防御素一1外层3。所述羟基磷灰石涂层2厚度为5 " m。实施例2载抗菌肽缓释接骨板的制造方法，按如下步骤进行步骤l,钛合金接骨板表面预处理，钛合金接骨板依次以蒸馏水、丙酮、75% 乙醇、蒸馏水超声清洗各15分钟，取出后用去离子水洗净，置于体积比1: 1 的18wt% HC1和48 wt% H2S04组成的酸溶液中30分钟，取出后用去离子水洗净， 再置于8MNaOH溶液中，于8(TC加热处理48小时，后用去离子水洗净，然后置 入茂福炉中60(TC加热2小时；步骤2，预涂羟基磷灰石涂层2，将步骤l处理后的钛或钛合金接骨板置入由 NaCl: 733. 5mM;CaCl2 . 2H20: 12. 5mM;歸P04 . 2H20: 5mM; NaC0" 21mM配置 而成的饱和仿生液中，并加入10mM MgCl2. 6H20，经过72小时，37'C得到3um的 羟基磷灰石涂层2;步骤3，缓冲液的配制，分别以NaCl、 lyiP04和CaCl2配制过饱和石灰石缓 冲溶液，离子浓度为[Na+] = 136.8 mM， [K+] = 3.71 mM， [Cl一]: 144. 5mM， [Ca2+]=3. 10 mM， [HP042—]=1. 86 mM将15 u g/ml的5—防御素一2的缓冲溶液，振 荡，磁力搅拌，并调PH值至7.4;步骤4，将步骤2处理过钛或钛合金钢板于37'C，置入20 mL步骤3配制的含 P—防御素一2的抗菌肽过饱和石灰石缓冲溶液中，72小时，羟基磷灰石涂层2 牢固吸附P—防御素一2，形成e—防御素一2外层3，室温下干燥，得到抗菌肽 缓释钢板。步骤5，将步骤4得到的抗菌肽缓释钢板置于40°孵箱内，固化10分钟后， 封装，环氧乙烷消毒。最后得到如图l、图2所示，良好缓释特性的载抗菌肽缓释接骨板，所述钛 合金接骨板1表面覆盖有e —防御素一2，所述P —防御素一2与接骨板1之间 由与接骨板1结合牢固的羟基磷灰石涂层2将0 —防御素一2牢固吸附形成0 — 防御素一2外层3。所述羟基磷灰石涂层2厚度为30 u m。实施例3载抗菌肽缓释接骨板的制造方法，按如下步骤进行步骤l，钛金属接骨板表面预处理，钛金属接骨板依次以蒸馏水、丙酮、75% 乙醇、蒸馏水超声清洗各15分钟，取出后用去离子水洗净，置于体积比1: 1 的18wt% HC1和48 wt% H2S04组成的酸溶液中25分钟，取出后用去离子水洗净， 再置于6MNa0H溶液中，于6(TC加热处理30小时，后用去离子水洗净，然后置 入茂福炉中60(TC加热1. 5小时；步骤2，预涂羟基磷灰石涂层2，将步骤l处理后的钛或钛合金接骨板置入由NaCl: 733. 5mM;CaCl2 . 2H20: 12. 5mM; Na2HP04 . 2H20: 5mM; NaC03: 21mM配置 而成的饱和仿生液中，并加入7mM MgCl2.6H20，经过42小时，36. 5'C得到2um的 羟基磷灰石涂层2;步骤3，缓冲液的配制，分别以NaCl、 K2HP04和CaCl2配制过饱和石灰石缓 冲溶液，离子浓度为[Na+] 二 136.8 mM， [K+] = 3.71 raM， [Cl—]= 144. 5mM， [Ca2+]=3. 10 mM， [HP042_]=1. 86 mM将5 15 P g/ml的P 一防御素一3加入配好的 缓冲溶液，振荡，磁力搅拌，并调PH值至7.4;步骤4，将步骤2处理过钛或钛合金钢板于36.5'C，置入15 mL步骤3配制的 含e—防御素一3的抗菌肽过饱和石灰石缓冲溶液中，48小时，羟基磷灰石涂层 (2)牢固吸附P—防御素一3，形成0—防御素一3外层3，室温下干燥，得到 抗菌肽缓释钢板。步骤5，将步骤4得到的抗菌肽缓释钢板置于40°孵箱内，固化10分钟后， 封装，环氧乙垸消毒。如图l、图2所示，良好缓释特性的载抗菌肽缓释接骨板，所述钛金属或钛合金接骨板i表面覆盖有e —防御素一3，所述e —防御素一3与接骨板1之间由与接骨板1结合牢固的羟基磷灰石涂层2将P —防御素一3牢固吸附形成P — 防御素一3外层3。所述羟基磷灰石涂层2厚度为18um。 实施例4载抗菌肽缓释接骨板的制造方法，按如下步骤进行步骤l，钛合金接骨板表面预处理，钛合金接骨板依次以蒸馏水、丙酮、75% 乙醇、蒸馏水超声清洗各15分钟，取出后用去离子水洗净，置于体积比1: 1 的18wt% HC1和48 wt% H2S04组成的酸溶液中23分钟，取出后用去离子水洗净，再置于5MNaOH溶液中，于60。C加热处理35小时，后用去离子水洗净，然后置 入茂福炉中60(TC加热1. 8小时；步骤2，预涂羟基磷灰石涂层2，将步骤l处理后的钛合金接骨板置入由NaCl: 733. 5mM;CaCl2 . 2H20: 12. 5mM; Na2HP04 .2H20: 5mM; NaC03: 21mM配置而成的 饱和仿生液中，并加入8mM MgCl2. 6H20，经过50小时，36. 5'C得到2 u m的预涂羟 基磷灰石涂层2;步骤3，缓冲液的配制，分别以NaCl、 K2HP04和CaCl2配制过饱和石灰石缓 冲溶液，离子浓度为[Na+] =136.8mM， [K+] =3.71 mM， [Cr]=144.5mM，[Ca2+]=3. 10 mM，[跳2_]=1.86 mM将5 25 u g/ml的乳铁蛋白1-11加入配好的 缓冲溶液，振荡，磁力搅拌，并调PH值至7.4;步骤4,将步骤2处理过钛或钛合金钢板于36.5-C，置入16mL步骤3配制的含 乳铁蛋白1-ll的抗菌肽过饱和石灰石缓冲溶液中，60小时，羟基磷灰石涂层2牢 固吸附乳铁蛋白l-ll，形成乳铁蛋白1-11外层3，室温下干燥，得到抗菌肽缓释 钢板。步骤5，将步骤4得到的抗菌肽缓释钢板置于40°孵箱内，固化10分钟后， 封装，环氧乙烷消毒。如图l、图2所示，良好缓释特性的载抗菌肽缓释接骨板，所述钛合金接骨 板1表面覆盖有乳铁蛋白1-11，所述乳铁蛋白1-11与接骨板1之间由与接骨板 1结合牢固的羟基磷灰石涂层2将乳铁蛋白l-ll牢固吸附形成乳铁蛋白1-11外 层3。所述羟基磷灰石涂层2厚度为20 u m。
权利要求
1、一种载抗菌肽缓释接骨板，包括钛金属或钛合金接骨板(1)，其特征在于所述钛金属或钛合金接骨板(1)表面牢固结合有羟基磷灰石涂层(2)，该羟基磷灰石涂层(2)外表面附着β-防御素-1～3或乳铁蛋白1-11外层(3)。
2、 根据权利要求1所述载抗菌肽缓释接骨板，其特征在于所述羟基磷灰石涂层(2)厚度为5 3 0um。
3、 一种如权利要求1所述载抗菌肽缓释接骨板的制造方法，其特征在于 按如下步骤进行步骤1，钛金属或钛合金接骨板(1)表面预处理，钛金属或钛合金接骨板(1)依次以蒸馏水、丙酮、75%乙醇、蒸馏水超声清洗各10 20分钟，取出后 用去离子水洗净，置于体积比1: 1的18wt% HC1和48 wt% H2S04组成的酸溶液 中20 30分钟，取出后用去离子水洗净，再置于2 8M NaOH溶液中，于50 80'C加热处理12 48小时，后用去离子水洗净，然后置入茂福炉中60(TC加热 1 2小时；步骤2，预涂羟基磷灰石涂层(2)，将步骤l处理后的钛金属或钛合金接骨 板(1)置入由NaCl: 733.5Mm; CaCl2.2H20: 12.5mM; Na2HP04. 2H20: 5mM; NaC03: 21mM配置而成的饱和仿生液中，并加入5 10mM MgCl2. 6H20，经过12 72小时，36 37"C得到l 3um的羟基磷灰石涂层(2);步骤3，缓冲液的配制，分别以NaCl、 K2HP04和CaCl2配制过饱和石灰石缓 冲溶液，离子浓度为[Na+] = 136.8 mM， [K+] 二 3.71 mM， [Cl—]二 144. 5mM， [Ca2+]=3. 10 mM， [HP042—86 mM将5 15 u g/ml的P —防御素一1 3或5 25ug/ml的乳铁蛋白1-ll加入配好的缓冲溶液，振荡，磁力搅拌，并调PH值至7.4;步骤4，将步骤2处理过钛金属或钛合金接骨板(1)于36 37。C，置入10 20 mL步骤3配制的含P —防御素一1 3或乳铁蛋白1-11的抗菌肽过饱和石灰石 缓冲溶液中，24 72小时，羟基磷灰石涂层(2)牢固吸附^一防御素一1 3或 乳铁蛋白l-ll，形成P—防御素一1 3或乳铁蛋白1-11外层(3)，室温下干燥， 得到抗菌肽缓释钢板。
全文摘要
本发明公开了一种载抗菌肽缓释接骨板，基体为医用级钛或钛合金材料，基体表面覆盖有羟基磷灰石等缓释材料，其中结合有β-防御素-1～3或乳铁蛋白1-11，该缓释涂层的厚度为5～30μm。利用抗菌肽的应用表面涂层技术中的仿生溶液生长法涂层法，设计可在常温下将抗菌肽通过羟基磷灰石等缓释剂的携带，研制出在干骺端骨折中具有不可替代作用并具有强力抗感染和抑制细菌生物膜形成和I期治疗骨折等具有多重功效的载抗菌肽缓释钢板，使钢板在一定时间内自内而外的早期释放β-防御素-1～3或乳铁蛋白1-11，从根本上改变了传统抗生素的作用方式，并解决了抗菌肽不能够耐受高温的技术难题，直接抑制生物膜的形成与发展，获得预防固定物相关感染的疗效。
文档编号A61L27/42GK101214394SQ20081006922
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月10日 优先权日2008年1月10日
发明者余洪俊, 潘长江, 王爱民, 军 费, 赵传宏 申请人:中国人民解放军第三军医大学第三附属医院