【摘 要】
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目的构建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,评价其表面特征、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
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目的构建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,评价其表面特征、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(Polyethyleneglycol,PEG)超声混匀制备载药水凝胶;通过迈克尔加成反应在钛金属表面构建聚多巴胺(Poly dopamine,PDA)涂层;将载药水凝胶用浇铸法或浸渍-提拉法附着于PDA涂层表面,其上再覆盖一层聚乳酸-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。使用扫描电镜观察其表面形貌;称重法表征凝胶涂层的溶胀行为;高效液相色谱法检测复合涂层的体外释药行为;使用金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、大肠埃希菌菌株进行体外抑菌实验;取36只新西兰大白兔随机分为实验组、对照组和空白组,制作股骨髁骨感染模型,分组植入表面构建不同涂层的钛棒,定期采集实验动物数据评价体内抗感染效果;另取12只兔随机分为实验组和对照组,分别于股骨髁植入相应材料后通过病理学观察材料的体内生物相容性。结果复合涂层牢固粘附在钛金属表面,呈光滑、半透明状。不同CSt/PEG配比溶胀行为表现不同,随着淀粉占比增大,凝胶的溶胀速度趋于平缓。体外释药实验显示前8 h释放速率较快,前7天的累积释放量约占药物总量的83%,随后药物释放趋于平缓,总释放周期达13 d。在针对三种细菌的体外抑菌实验中,构建载药复合涂层的钛片周围都形成了明显抑菌环。体内抗感染实验显示载药组动物伤口感染、发热、体重改变、白细胞计数与病理学炎症反应情况均优于对照组。体内生物相容性实验显示,相应时间点实验组在纤维组织增生和炎性反应方面与对照组变化基本一致。结论成功构建并表征了 Ti-PDA-PEG(GEN@CSt)-PLGA药物控释复合涂层,体外实验具有合理的释药行为,能够抑制骨科内植物相关感染的常见致病菌生长,体内实验显示其具有优异抗感染性能,且生物相容性良好,是一种有潜力的骨科抗感染局部药物控释体系。
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