CN103263693A - 一种固载抗菌药物疝修复补片的制备方法和用途 - Google Patents

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刘天军
王琼
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Abstract

本发明公开了一种具有缓控释功能的固载抗菌药物疝修复补片、制备方法和用途。特别是涉及将抗菌药物、高聚物材料和高分子补片材料，通过浸涂法、或喷涂法、或涂布法制备固载抗菌药物疝修复补片，以及此疝修复补片在治疗疝修补术后引起细菌感染方面的应用。本发明的固载抗菌药物疝修复补片具有良好的生物相容性和药物缓释效果，制备简单，重现性好，体内体外研究表明具有良好的抗菌性能，在临床腹壁疝修补领域具有广泛的应用前景。

Description

一种固载抗菌药物疝修复补片的制备方法和用途
技术领域
本发明属于材料和药物研究领域，具体涉及一种具有缓控释功能的固载抗菌药物疝修复补片、制备方法和用途。特别是涉及通过用浸涂法、喷涂法或涂布法所制备固载抗菌药物疝修复补片，以及此疝修复补片在治疗疝修补术后引起细菌感染方面的应用。
背景技术
疝修复补片主要应用于腹壁疝的修补，腹壁疝包括腹股沟疝、脐疝、股疝、切口疝和造口旁疝等，其中以腹股沟疝最为常见。由于存在较高的发病率，疝修复补片大量应用于腹壁切口的修复。疝修复补片使用的材料分为不可吸收和可吸收两种。不可吸收材料有聚丙稀、聚脂和聚四氟乙烯，可吸收材料有聚羟基乙酸和聚乳酸羟基乙酸。其中聚丙烯材料(PP)是当今研究的热点。
补片修复与传统治疗手段相比具有手术简单，修复周期短等特点，但补片植入部位易发生感染，因此提高补片的持久抗感染性能成为研究重点。近年来，文献报道了多种抗菌补片的制备方法。其中，Olivier Guillaume等采用喷雾法制备固载氧氟沙星的聚己内酯补片，对于降低迟发型感染具有良好的应用前景(Guillaume O，Lavigne JP，Lefranc O，et al.ActaBiomaterialia.2011；7：3390-3397)。本课题组采用复乳溶剂挥发法制备包载去甲万古霉素的微球，并将其固载于聚丙烯补片上，取得良好的抑菌效果(刘天军，高丽丽，王琼.CN201110133190.0)。
本发明方法是将高分子补片材料剪成一定的形状，选用具有较好抑菌活性的抗菌药物，将其与高聚物材料的溶液充分混合，再分别采用浸涂法、喷涂法或涂布法制备出包载抗菌药物的涂层补片。
本发明采用浸涂法、喷涂法或涂布法所制备的载药补片，制作工艺简单，只需将药物与高聚物材料充分混合即可。补片使用的亲水性高聚物材料溶液亦可制备成水凝胶形式。虽然形成的高分子网络体系性质较柔软，但仍能够保持一定的形状。当高聚物水凝胶与药物溶液混合时，可以吸收大量药物溶液，因此极大了提高药物包载量，尤其是针对补片原位感染具有较好的效果。当进入作用部位时可以快速起效，直达感染部位，且释放缓慢，尤其是对于迟发型感染具有较好的效果。
本发明的固载抗菌药物疝修复补片具有良好的生物相容性和药物缓释效果，制备简单，重现性好，体内外研究表明具有良好的抗菌性能，在临床腹壁疝修补领域具有广泛的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种固载抗菌药物疝修复补片。
本发明的第二个目的是提供一种固载抗菌药物疝修复补片的制备方法。
本发明的第三个目的是提供一种固载抗菌药物疝修复补片在疝修补术后引起细菌感染治疗方面的用途。
本发明的技术方案概述如下：
本发明提供的一种固载抗菌药物疝修复补片包括：抗菌药物、高聚物材料和高分子补片材料。
所述的抗菌药物选自下述中的至少一种：
青霉素类：甲氧西林、苯唑西林、阿莫西林、氨苄西林、替卡西林、哌拉西林；
头孢菌素类：头孢唑啉、头孢美唑、头孢匹罗、头孢曲松、头孢地嗪、头孢呋辛；
β-内酰胺类：亚胺培南、美罗培南、舒巴坦、克拉维酸、他唑巴坦、帕尼培南；
氨基糖苷类：庆大霉素、妥布霉素、奈替米星、阿米卡星、卡那霉素；
喹诺酮类：诺氟沙星、依诺沙星、环丙沙星、氧氟沙星、左氧氟沙星、司帕沙星；
大环内酯类：红霉素、甲红霉素、罗红霉素、阿奇霉素、螺旋霉素、麦迪霉素；
糖肽类：去甲万古霉素、万古霉素、替考拉宁；
以及广谱抗菌剂三氯生等。
所述的高聚物材料选自下述中的至少一种：纤维素酯、烯类聚合物、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚乙烯醇(PVA)、羧甲基壳聚糖(CMCS)、明胶、普鲁兰多糖或聚己内酯等。
所述的高分子补片材料选自下述中的至少一种：聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酯、聚羟基乙酸或聚乳酸羟基乙酸等。
本发明提供的一种浸涂法制备固载抗菌药物疝修复补片的步骤包括：
1)将不同浓度的抗菌药物水溶液，分别加入含支撑剂的有机溶胶或亲水性高聚物水凝胶中，通过物理混合方法制得抗菌药物水凝胶。
2)将一定形状的空白补片在上述药物凝胶中充分浸渍、干燥，得到固载有抗菌药物的聚丙烯补片。
本发明提供的一种喷涂法或涂布法制备固载抗菌药物疝修复补片的步骤包括：
1)将不同浓度的抗菌药物水溶液，分别加入含支撑剂的有机溶胶或亲水性高聚物水凝胶中，通过物理混合方法制得抗菌药物凝胶。
2)采用喷涂或涂布方法，将抗菌药物凝胶均匀的分散在空白补片上，干燥后得到固载有抗菌药物的补片。
所述的空白补片为聚合体材料，如聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酯、聚羟基乙酸、聚乳酸羟基乙酸补片材料等，可以剪成各种形状，如正方形、长方形、类椭圆形、椭圆形、圆形等；所述的高聚物材料为包含但不限于纤维素酯、烯类聚合物、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚乙烯醇(PVA)、羧甲基壳聚糖(CMCS)、明胶、普鲁兰多糖等；所述支撑剂的浓度为3％～30％，加入药物浓度为10mg/mL～200mg/mL，制得抗菌补片载药质量为3mg/cm2～100mg/cm2，补片喷涂厚度为1mm～2cm。
本发明提供了固载抗菌药物疝修复补片在疝修补术后引起细菌感染治疗方面的用途。
固载抗菌药物疝修复补片表面平整，同时药物与补片属于物理结合，具有载药量高，缓释效果好，抗菌效果明显等特点。涂层式抗菌补片可以包载不同类型、不同药量的药物，以满足不同临床用药需求。本发明工艺简单、制备方便，而且所用材料具有良好的生物相容性和生物可降解性，同时具有较高的载药量和较好的缓释效果，可以治疗临床上常见的疝修补术后细菌感染。
附图说明
图1为实施例1-3中PLGA载药补片的SEM图，标尺为500μm。
图2为实施例4-6中PVA载药补片的SEM图，标尺为500μm。
图3为实施例7-9中CMCS载药补片的SEM图，标尺为500μm。
图4为实施例1-3中PLGA载药补片体外释放曲线。
图5为实施例1-3中PVA载药补片体外释放曲线。
图6为实施例1-3中CMCS载药补片体外释放曲线。
图7为实施例1-9中体内抗菌实验图片。
图8为实施例1-9中载药补片H&E染色病理学图片。
具体实施方式
实施例1
将浓度为100mg/mL的盐酸万古霉素溶液10mL加入到等量的5％PLGA(50/50，分子量6×104)的二氯甲烷溶液中，混匀后制成终浓度为50mg/mL的乳液。将空白补片(聚丙烯补片PCDM 1.01，美国Ethicon公司)剪成正方形，置于上述乳液中，充分浸润，取出干燥，得到固载万古霉素的疝修复补片。该补片表面平整，药物与补片结合良好(如图1)。最高载药量达到25mg/cm2，累积释放率达83.24％，可持续释放8天以上，具有明显的缓释效果(如图4)。
实施例2
将浓度为60mg/mL的盐酸万古霉素溶液10mL加入到等量的5％PLGA(50/50，分子量6×104)的二氯甲烷溶液中，混匀后制成终浓度为30mg/mL的乳液。将空白补片(聚丙烯补片PCDM 1.01，美国Ethicon公司)剪成正方形，置于上述乳液中，充分浸润，取出干燥，得到固载万古霉素的疝修复补片。该补片表面平整，药物与补片结合良好(如图1)。最高载药量达到15mg/cm2，累积释放率达75.74％，可持续释放8天以上，具有明显的缓释效果(如图4)。
实施例3
将浓度为20mg/mL的盐酸万古霉素溶液10mL加入到等量的5％PLGA(50/50，分子量6×104)的二氯甲烷溶液中，混匀后制成终浓度为10mg/mL的乳液。将空白补片(聚丙烯补片PCDM 1.01，美国Ethicon公司)剪成正方形，置于上述乳液中，充分浸润，取出干燥，得到固载万古霉素的疝修复补片。该补片表面平整，药物与补片结合良好(如图1)。最高载药量达到5mg/cm2，累积释放率达69.41％，可持续释放8天以上，具有明显的缓释效果(如图4)。
实施例4
称取1g PVA(分子量1.7×105)溶于20mL蒸馏水中，加热搅拌得到透明的胶状体。取浓度为100mg/mL的盐酸万古霉素水溶液20mL加入到等量的PVA胶体溶液中，充分搅拌形成终浓度为50mg/mL的凝胶液。将1cm×1cm正方形聚丙烯补片(PCDM 1.01，美国Ethicon公司)置入盐酸万古霉素的聚乙烯醇胶体中，取出干燥，得到PVA载药涂层补片(如图2)。最高载药量达到20mg/cm2，累积释放率达87.04％，可持续释放8天以上，具有明显的缓释效果(如图5)。
实施例5
称取1g PVA(分子量1.7×105)溶于20mL蒸馏水中，加热搅拌得到透明的胶状体。取浓度为60mg/mL的盐酸万古霉素水溶液20mL加入到等量的PVA胶体溶液中，充分搅拌形成终浓度为30mg/mL的凝胶液。将1cm×1cm正方形聚丙烯补片(PCDM 1.01，美国Ethicon公司)置入盐酸万古霉素的聚乙烯醇胶体中，取出干燥，得到PVA载药涂层补片(如图2)。最高载药量达到12mg/cm2，累积释放率达82.70％，可持续释放8天以上，具有明显的缓释效果(如图5)。
实施例6
称取1g PVA(分子量1.7×105)溶于20mL蒸馏水中，加热搅拌得到透明的胶状体。取浓度为20mg/mL的盐酸万古霉素水溶液20mL加入到等量的PVA胶体溶液中，充分搅拌形成终浓度为10mg/mL的凝胶液。将1cm×1cm正方形聚丙烯补片(PCDM 1.01，美国Ethicon公司)置入盐酸万古霉素的聚乙烯醇胶体中，取出干燥，得到PVA载药涂层补片(如图2)。最高载药量达到4mg/cm2，累积释放率达75.14％，可持续释放8天以上，具有明显的缓释效果(如图5)。
实施例7
称取1g羧甲基壳聚糖(分子量4.6×104)溶于20mL蒸馏水中，加热搅拌得到透明的胶状体。取浓度为100mg/mL的盐酸万古霉素水溶液20mL加入到等量的羧甲基壳聚糖胶体溶液中，充分搅拌形成终浓度为50mg/mL的凝胶液。将1cm×1cm正方形聚丙烯补片(PCDM1.01，美国Ethicon公司)置入盐酸万古霉素的羧甲基壳聚糖胶体中，取出干燥，得到羧甲基壳聚糖载药涂层补片(如图3)。最高载药量达到25mg/cm2，累积释放率达97.56％，可持续释放8天以上，具有明显的缓释效果(如图6)。
实施例8
称取1g羧甲基壳聚糖(分子量4.6×104)溶于20mL蒸馏水中，加热搅拌得到透明的胶状体。取浓度为60mg/mL的盐酸万古霉素水溶液20mL加入到等量的羧甲基壳聚糖胶体溶液中，充分搅拌形成终浓度为30mg/mL的凝胶液。将1cm×1cm正方形聚丙烯补片(PCDM 1.01，美国Ethicon公司)置入盐酸万古霉素的羧甲基壳聚糖胶体中，取出干燥，得到羧甲基壳聚糖载药涂层补片(如图3)。最高载药量达到15mg/cm2，累积释放率达88.58％，可持续释放8天以上，具有明显的缓释效果(如图6)。
实施例9
称取1g羧甲基壳聚糖(分子量4.6×104)溶于20mL蒸馏水中，加热搅拌得到透明的胶状体。取浓度为20mg/mL的盐酸万古霉素水溶液20mL加入到等量的羧甲基壳聚糖胶体溶液中，充分搅拌形成终浓度为10mg/mL的凝胶液。将1cm×1cm正方形聚丙烯补片(PCDM 1.01，美国Ethicon公司)置入盐酸万古霉素的羧甲基壳聚糖胶体中，取出干燥，得到羧甲基壳聚糖载药涂层补片(如图3)。最高载药量达到5mg/cm2，累积释放率达81.60％，可持续释放8天以上，具有明显的缓释效果(如图6)。
实施例10
由实施例1-3所得固载抗菌药物疝修复补片的大鼠体内抗菌实验，包括如下步骤：
将24只雄性Wistar大鼠(180-200g)，随机分为四组，每组各6只，分别为实验组(25mg/cm2组、15mg/cm2组、5mg/cm2组)和对照组。实验所用大鼠均采用10％的水合氯醛腹腔注射麻醉。于背部正中做长约2cm的纵行切口，达皮下层，游离皮下间隙。根据分组情况，将对应补片植入皮下层铺平后，于补片表面滴加0.5mL含2×107CFU/mL的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌悬液，使用非吸收性医用缝合线缝合皮肤。体内抗菌实验结果表明(如图7)，24只大鼠术后均存活至实验完成。对照组大鼠切口处发生感染率为100％，手术切口周围皮肤红肿，局部渗液，补片周围脓肿形成。实验组大鼠(25mg/cm2组、15mg/cm2组)切口创面周围干燥，补片与周围软组织包被整合完整，色泽浅淡，5mg/cm2组发现血清肿形成及脓液流出。H&E染色结果表明(如图8)，对照组镜下见补片有大量炎性细胞浸润，主要由单核巨噬细胞和淋巴细胞组成。实验组镜下(25mg/cm2组、15mg/cm2组)见局部炎性反应不明显，5mg/cm2组有大量炎性细胞浸润。
实施例11
由实施例4-6所得固载抗菌药物疝修复补片的大鼠体内抗菌实验，包括如下步骤：
将24只雄性Wistar大鼠(180-200g)，随机分为四组，每组各6只，分别为实验组(25mg/cm2组、15mg/cm2组、5mg/cm2组)和对照组。实验所用大鼠均采用10％的水合氯醛腹腔注射麻醉。于背部正中做长约2cm的纵行切口，达皮下层，游离皮下间隙。根据分组情况，将对应补片植入皮下层铺平后，于补片表面滴加0.5mL含2×107CFU/mL的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌悬液，使用非吸收性医用缝合线缝合皮肤。体内抗菌实验结果表明(如图7)，24只大鼠术后均存活至实验完成。对照组大鼠切口处发生感染率为100％，手术切口周围皮肤红肿，局部渗液，补片周围脓肿形成。实验组大鼠(25mg/cm2组、15mg/cm2组)切口创面周围干燥，色泽浅淡，5mg/cm2组有七成补片发现有感染情况。H&E染色结果表明(如图8)，对照组镜下见补片有大量炎性细胞浸润，主要由单核巨噬细胞和淋巴细胞组成。实验组镜下(25mg/cm2组、15mg/cm2组)见局部炎性反应不明显，5mg/cm2组显示出有中等程度的炎性反应。
实施例12
由实施例7-9所得固载抗菌药物疝修复补片的大鼠体内抗菌实验，包括如下步骤：
将24只雄性Wistar大鼠(180-200g)，随机分为四组，每组各6只，分别为实验组(25mg/cm2组、15mg/cm2组、5mg/cm2组)和对照组。实验所用大鼠均采用10％的水合氯醛腹腔注射麻醉。于背部正中做长约2cm的纵行切口，达皮下层，游离皮下间隙。根据分组情况，将对应补片植入皮下层铺平后，于补片表面滴加0.5mL含2×107CFU/mL的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌悬液，使用非吸收性医用缝合线缝合皮肤。体内抗菌实验结果表明(如图7)，24只大鼠术后均存活至实验完成。对照组大鼠切口处发生感染率为100％，手术切口周围皮肤红肿，局部渗液，补片周围脓肿形成。实验组大鼠切口创面周围干燥，补片与周围软组织包被整合完整，色泽浅淡。H&E染色结果表明(如图8)，对照组镜下见补片有大量炎性细胞浸润，主要由单核巨噬细胞和淋巴细胞组成。实验组镜下见局部炎性反应不明显，并未发现大量炎性细胞浸润，可观察到正常组织。

Claims (10)

1.一种固载抗菌药物疝修复补片，其特征在于它包括抗菌药物、高聚物材料和高分子补片材料。
2.根据权利要求1所述的固载抗菌药物疝修复补片，其特征是所述抗菌药物选自下述中的至少一种：
青霉素类：甲氧西林、苯唑西林、阿莫西林、氨苄西林、替卡西林、哌拉西林；
头孢菌素类：头孢唑啉、头孢美唑、头孢匹罗、头孢曲松、头孢地嗪、头孢呋辛；
β-内酰胺类：亚胺培南、美罗培南、舒巴坦、克拉维酸、他唑巴坦、帕尼培南；
氨基糖苷类：庆大霉素、妥布霉素、奈替米星、阿米卡星、卡那霉素；
喹诺酮类：诺氟沙星、依诺沙星、环丙沙星、氧氟沙星、左氧氟沙星、司帕沙星；
大环内酯类：红霉素、甲红霉素、罗红霉素、阿奇霉素、螺旋霉素、麦迪霉素；
糖肽类：去甲万古霉素、万古霉素、替考拉宁；
以及广谱抗菌剂三氯生等。
3.根据权利要求1所述的固载抗菌药物疝修复补片，其特征是所述高聚物材料所述的高聚物材料选自下述中的至少一种：纤维素酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚乙烯醇(PVA)、羧甲基壳聚糖(CMCS)、明胶、普鲁兰多糖或聚己内酯等。
4.根据权利要求1所述的固载抗菌药物疝修复补片，其特征是所述的高分子补片材料选自下述中的至少一种：聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酯、聚羟基乙酸或聚乳酸羟基乙酸等。
5.根据权利要求1-4所述的固载抗菌药物疝修复补片的制备方法(浸涂法)，其特征在于包括如下步骤：
1)将不同浓度的抗菌药物水溶液，分别加入含支撑剂的有机溶胶或亲水性高聚物水凝胶中，通过物理混合方法制得抗菌药物水凝胶。
2)将一定形状的空白补片在上述药物凝胶中充分浸渍、干燥，得到固载有抗菌药物的聚丙烯补片。
6.根据权利要求1-4所述的固载抗菌药物疝修复补片的制备方法(喷涂法或涂布法)，其特征在于包括如下步骤：
1)将不同浓度的抗菌药物水溶液，分别加入含支撑剂的有机溶胶或亲水性高聚物水凝胶中，通过物理混合方法制得抗菌药物凝胶。
2)采用喷涂或涂布方法，将抗菌药物凝胶均匀的分散在补片上，干燥后得到固载有抗菌药物的补片。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征是所述空白补片为聚合体材料，如聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酯、聚羟基乙酸、聚乳酸羟基乙酸补片材料等，可以剪成各种形状，如正方形、长方形、类椭圆形、椭圆形、圆形等。
8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征是所述高聚物材料为包含但不限于纤维素酯、烯类聚合物、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚乙烯醇(PVA)、羧甲基壳聚糖(CMCS)、明胶、普鲁兰多糖等。
9.根据权利要求5或6所述的方法，其特征是所述支撑剂的浓度为3％～30％，加入药物浓度为10mg/mL～200mg/mL，制得抗菌补片载药质量为3mg/cm2～100mg/cm2，补片喷涂厚度为1mm～2cm。
10.权利要求1-4所述的固载抗菌药物疝修复补片在治疗疝修补术后引起细菌感染方面的应用。
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