您所在的位置:首頁(yè) > 婦產(chǎn)科醫(yī)學(xué)進(jìn)展 > 載藥磷酸鈣骨水泥治療結(jié)核性骨缺損
據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)發(fā)布的《2013年全球結(jié)核病報(bào)告》,結(jié)核病治療已經(jīng)挽救了2200多萬(wàn)人的生命,結(jié)核患者數(shù)在2012年降到860萬(wàn)人,全球結(jié)核病死亡數(shù)也降至130萬(wàn)。但我國(guó)目前是全球10個(gè)結(jié)核病流行最嚴(yán)重的國(guó)家之一,結(jié)核病年發(fā)患者數(shù)約為130萬(wàn),占全球發(fā)病的14.3%,位居全球第2位,同時(shí)也是全球27個(gè)耐多藥結(jié)核病流行嚴(yán)重和全球22個(gè)結(jié)核病高負(fù)擔(dān)的國(guó)家之一,結(jié)核病每年導(dǎo)致數(shù)以萬(wàn)計(jì)的人類(lèi)死亡,成為傳染病全球死亡的第二大病因。
骨關(guān)節(jié)結(jié)核是發(fā)病率較高的肺外結(jié)核,據(jù)WHO最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2010年我國(guó)新發(fā)結(jié)核感染病例接近87萬(wàn),其中約15%合并骨關(guān)節(jié)感染。骨關(guān)節(jié)結(jié)核的特點(diǎn)是破壞力強(qiáng),致殘率高,用藥時(shí)間長(zhǎng),局部藥物濃度低,治療后易復(fù)發(fā),是一個(gè)危害極其嚴(yán)重的疾病。全身應(yīng)用抗結(jié)核藥物局部難以達(dá)到有效抑菌濃度,易產(chǎn)生耐藥性,結(jié)核病灶清除術(shù)不能徹底清除結(jié)核桿菌,以至于常規(guī)治療不佳。而磷酸鈣骨水泥(CPC)負(fù)載抗結(jié)核藥物緩釋系統(tǒng)具有局部藥物濃度高、全身副作用小、緩慢釋放、持續(xù)時(shí)間久、并能充分填充骨缺損和誘導(dǎo)新骨生成等優(yōu)點(diǎn),為臨床上難以治愈的結(jié)核性骨缺損提供一種新型外科治療途徑,相關(guān)研究已經(jīng)展開(kāi)。
結(jié)核性骨缺損治療面臨的問(wèn)題
骨關(guān)節(jié)結(jié)核逐漸發(fā)展會(huì)導(dǎo)致病灶部位冷膿腫和死骨的形成,目前外科常規(guī)治療方法是在全身應(yīng)用抗結(jié)核藥物基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)核病灶清除術(shù)。常規(guī)全身抗結(jié)核藥物化療需要3種以上抗結(jié)核藥物的聯(lián)合應(yīng)用且主張治療療程不得不少于8個(gè)月,長(zhǎng)期藥物化療會(huì)嚴(yán)重影響患者的身心健康;臨床上行結(jié)核病灶清除術(shù)后形成的骨性缺損,常以自體骨或同種異體充填并且局部噴撒抗結(jié)核藥物來(lái)消滅局部殘余結(jié)核桿菌,但自體骨來(lái)源有限導(dǎo)致充填不良及同種異體骨植入后愈合機(jī)制、免疫反應(yīng)等的研究尚未明確,術(shù)中抗結(jié)核藥物的局部噴撒易被血液沖走或稀釋且局部用藥的藥理學(xué)作用不詳。臨床上即使采用上述綜合治療措施,骨關(guān)節(jié)結(jié)核的術(shù)后復(fù)發(fā)率仍很高。因此,結(jié)核病灶清除術(shù)后實(shí)現(xiàn)結(jié)核性骨缺損的充分填充與修復(fù),并持續(xù)保持局部抗結(jié)核藥物有效濃度的新型抗結(jié)核骨修復(fù)材料在臨床上有很大應(yīng)用前景。
CPC負(fù)載聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)包封抗結(jié)核藥物的緩釋微球的優(yōu)勢(shì)
CPC負(fù)載抗結(jié)核藥物緩釋系統(tǒng)是一種新型給藥方式,其由載體CPC和PLGA包封抗結(jié)核藥物的緩釋微球組成。CPC具有良好的生物相容性、優(yōu)良的生物活性、常溫自固化能力、易塑性、骨傳導(dǎo)能力、骨誘導(dǎo)性、具有一定的可降解性、無(wú)**性氣味、對(duì)人體組織無(wú)損傷、無(wú)毒性。
所以作為抗結(jié)核藥物載體顯現(xiàn)了以下優(yōu)勢(shì):提高了抗結(jié)核藥物局部濃度而降低了全身用藥的毒副作用;CPC的自我降解性免除了清除載體的二次手術(shù),同時(shí)具有誘導(dǎo)新骨細(xì)胞產(chǎn)生,最終被正常的骨組織取代從而達(dá)到骨修復(fù)重建目的,從而避免了自體骨移植不充分和異體骨移植的免疫排斥反應(yīng);手術(shù)植入操作方便,可以根據(jù)需要任意塑性;具有一定的抗壓強(qiáng)度,介于松質(zhì)骨和皮質(zhì)骨之間,可以防止病灶清除后骨折發(fā)生。
抗結(jié)核藥物緩釋系統(tǒng)是在一系列新的生物相容性較好的無(wú)機(jī)材料和有機(jī)高分子材料基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來(lái)的,同傳統(tǒng)的全身應(yīng)用抗結(jié)核藥物相比,抗結(jié)核藥物緩釋系統(tǒng)采取了局部應(yīng)用藥物的方法,具有以下優(yōu)勢(shì):準(zhǔn)確投藥后局部可長(zhǎng)期持續(xù)達(dá)到有效藥物濃度,且用藥總量及進(jìn)入血液系統(tǒng)少于全身用藥,因而不會(huì)對(duì)全身重要器官產(chǎn)生毒副作用;直接作用于病變部位,不通過(guò)血液循環(huán),當(dāng)病變部位血運(yùn)障礙時(shí)不影響療效。
近年來(lái)基于藥物控釋理論和技術(shù),采用聚乳酸、殼聚糖、脂質(zhì)體等生物材料包封抗結(jié)核藥物制成微球、微囊及藥膜等形式,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明可有效提高藥物的作用時(shí)間,且具有藥物釋放定向性好及毒副作用低的特點(diǎn)。PLGA應(yīng)用制作微球較廣泛,目前已成功地用于制作生長(zhǎng)素、四環(huán)素、萬(wàn)古霉素、阿霉素等藥物微球。
大多數(shù)研究者之所以選擇PLGA,其優(yōu)點(diǎn)有:
a)良好的生物相容性和生物降解性能且降解速度可控性;
b)可作為CPC的致孔劑,在提高CPC孔隙率的前提下,不影響復(fù)合生物材料的機(jī)械性能;
c)具有誘導(dǎo)和促進(jìn)成骨細(xì)胞的黏附、增殖和分化的作用;
d)工藝調(diào)整PLGA的微球直徑,可制備出不同直徑大小的緩釋微球,且包埋藥物后藥物釋放平穩(wěn),無(wú)明顯的突釋現(xiàn)象;
e)PLGA在體內(nèi)可完全可降解,最終降解代謝產(chǎn)物為H2O和CO2;不會(huì)在重要組織器官內(nèi)聚集;
f)可阻隔抗結(jié)核藥物與CPC發(fā)生凝固反應(yīng)。CPC負(fù)載PLGA包封抗結(jié)核藥物的緩釋微球可實(shí)現(xiàn)結(jié)核感染性骨缺損的充分填充與修復(fù),并持續(xù)保持局部抗結(jié)核藥物的有效濃度,是治療結(jié)核性骨缺損一種非常好的外科治療方法。
目前的研究和應(yīng)用情況
CPC與PLGA直接復(fù)合的研究
關(guān)于CPC直接與PL-GA復(fù)合的研究國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的比較多。Liao等將CPC支架與PLGA微球復(fù)合,研究結(jié)果表明:添加PLGA微球可增強(qiáng)CPC支架的初期抗壓強(qiáng)度和韌性,PLGA緩慢降解所形成的孔隙利于成骨細(xì)胞的長(zhǎng)入,成骨細(xì)胞的長(zhǎng)入加速了CPC本身的降解,最終CPC復(fù)合材料逐漸降解吸收并被新骨替代,降解速率和骨替代的速率基本匹配。
漆小鵬將PL-GA與CPC多孔支架進(jìn)行浸潤(rùn)復(fù)合,結(jié)果表明:經(jīng)過(guò)PLGA二次復(fù)合后,復(fù)合支架抗壓強(qiáng)度可達(dá)(6.37±0.54)MPa,PLGA與支架材料復(fù)合后可大大提高復(fù)合支架材料的抗壓強(qiáng)度;經(jīng)過(guò)PLGA二次復(fù)合的支架材料表面保持了復(fù)合前的孔隙結(jié)構(gòu),內(nèi)部被PLGA的多孔泡沫狀結(jié)構(gòu)所填充,這些開(kāi)口孔隙的存在有利于植入初期新生組織的長(zhǎng)入;覆蓋在骨水泥基體表面的PLGA膜可以增強(qiáng)基體的強(qiáng)度并彌補(bǔ)基體表面的缺陷,充填在孔隙內(nèi)部的PLGA泡沫體可以很好地承受外加載荷,使復(fù)合支架材料具有較好的強(qiáng)度和韌性。
王劍龍等將人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞種植于CPC-PLGA復(fù)合物上并體外培養(yǎng),然后進(jìn)行掃描電鏡觀察,結(jié)果30%體積濃度的CPC-PLGA復(fù)合物力學(xué)性能最好,抗壓強(qiáng)度40.5MPa,骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞在支架材料表面生長(zhǎng)良好,并通過(guò)降解產(chǎn)生的孔洞內(nèi)材料深部長(zhǎng)入,CPC-PLGA復(fù)合支架材料具有優(yōu)良特性,適于骨組織工程支架。
CPC與PLGA藥物微球復(fù)合的研究
利用PLGA作為藥物的包裹載體制成藥物微球,然后將該微球與CPC以“棗糕鑲嵌”的原理混合制備成緩釋載體。近年來(lái)類(lèi)似研究鮮有報(bào)道。葉向陽(yáng)基于藥物控釋理論和技術(shù),制備了CPC負(fù)載利福平-PLGA微球緩釋體系(實(shí)驗(yàn)組)及CPC負(fù)載利福平緩釋體系(對(duì)照組)分別植入大白兔骨踝中,結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組藥物局部緩釋、CPC降解速率、實(shí)驗(yàn)材料植入?yún)^(qū)骨長(zhǎng)入率優(yōu)于對(duì)照組;利福平-PLGA微球可以增加CPC孔隙率促進(jìn)其降解,微球降解形成互相連通的大孔隙(大于50μm)顯著提高骨生長(zhǎng)率,從而加速CPC降解,同時(shí)局部血藥濃度長(zhǎng)時(shí)間保持利福平最低抑菌濃度10倍以上,有效地消滅結(jié)核桿菌并誘導(dǎo)骨細(xì)胞生成,從而完成骨缺損的修復(fù)和重建。目前CPC負(fù)載PLGA包封抗結(jié)核藥物的緩釋微球是治療結(jié)核性骨缺損的最新方法,目前僅僅在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中研究,沒(méi)有臨床研究的報(bào)道。
問(wèn)題與展望
雖然CPC負(fù)載PLGA包封抗結(jié)核藥物的緩釋微球治療結(jié)核性骨缺損方面有極大的優(yōu)勢(shì),可達(dá)到3個(gè)目的:一是骨缺損填充,起臨時(shí)支撐作用;二是骨傳導(dǎo)作用,材料逐漸降解所形成的大孔隙利于骨細(xì)胞長(zhǎng)入替代與重建;三是藥物緩釋作用,能達(dá)到長(zhǎng)期高濃度抗結(jié)核作用。
但筆者認(rèn)為仍存在以下問(wèn)題:
a)局部高濃度的抗結(jié)核藥物對(duì)局部骨組織及骨愈合有無(wú)影響,筆者認(rèn)為,與嚴(yán)重的骨與軟組織感染,不能因?yàn)槎虝r(shí)間的延遲愈合就因此否定CPC負(fù)載PLGA包封抗結(jié)核藥物的緩釋微球在結(jié)核性骨缺損中的優(yōu)勢(shì)及重要作用;
b)如何使CPC的降解速率與PLGA降解速率更加平衡;
c)CPC的孔隙率和抗壓強(qiáng)度成反比關(guān)系,所以制備既具有較高抗壓強(qiáng)度,同時(shí)具有很高孔隙率的復(fù)合型CPC難度較大,這是制約臨床廣泛應(yīng)用的一大障礙。
綜上所述,CPC負(fù)載抗結(jié)核藥物緩釋系統(tǒng)治療結(jié)合性骨缺損有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),有望成為一種新的治療結(jié)合性骨缺損的策略及方法。但這種方法研究才剛剛開(kāi)始,仍面臨很多問(wèn)題,亟待進(jìn)一步研究。相信隨著相關(guān)研究的進(jìn)行,其未來(lái)在結(jié)核性骨缺損的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。筆者認(rèn)為隨著研究的進(jìn)行,在提高CPC負(fù)載抗結(jié)核藥物緩釋系統(tǒng)的注射性能時(shí),還可實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)治療結(jié)核性骨缺損。
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