專利名稱：人工關(guān)節(jié)表面rhBMP-2緩釋涂層增強(qiáng)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及增強(qiáng)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的方法。
背景技術(shù)：
人工關(guān)節(jié)置換已成為骨科常規(guī)治療手段，但假體的松動(dòng)是人工關(guān)節(jié)置換術(shù)的首要 并發(fā)癥。穩(wěn)定性是決定關(guān)節(jié)使用壽命及應(yīng)用質(zhì)量的關(guān)鍵，對(duì)于生物力學(xué)固定的人工關(guān)節(jié)，界 面的骨性結(jié)合程度是其穩(wěn)定性的決定因素。骨組織形成是一個(gè)由多種因素調(diào)節(jié)的復(fù)雜而有 序的過(guò)程，骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)是其中唯一能夠單獨(dú)誘導(dǎo)間充質(zhì)細(xì)胞向骨組織方向分化 的生長(zhǎng)因子，是骨組織形成過(guò)程中最關(guān)鍵的調(diào)節(jié)因子，通過(guò)對(duì)細(xì)胞受體水平的調(diào)節(jié)，與其它 因子協(xié)同，誘導(dǎo)細(xì)胞向骨及軟骨方向轉(zhuǎn)化。 目前，人工關(guān)節(jié)多采用HA(hydroxy即atite羥基磷灰石)涂層，HA涂層的假體在 促進(jìn)假體與骨之間的結(jié)合牢度，以及加快假體穩(wěn)定性方面都有著很大的作用；但是，HA涂 層只能起到一定的骨傳導(dǎo)作用，在體內(nèi)將逐步降解，而且不能提供骨誘導(dǎo)因子和骨細(xì)胞，最 終仍會(huì)影響假體的穩(wěn)定性，導(dǎo)致關(guān)節(jié)松動(dòng)。也有在人工關(guān)節(jié)表面采用HA涂層與BMP-2相 結(jié)合的例子，但是直接應(yīng)用BMP-2是一次性投藥，且應(yīng)用于體內(nèi)的BMP-2很快被稀釋和組織 吸收，同時(shí)BMP-2半衰期很短(tl/2 < 0. lday)，不符合BMP-2誘導(dǎo)成骨的自然規(guī)律，導(dǎo)致 BMP-2難以在新骨形成的全過(guò)程中發(fā)揮其誘導(dǎo)成骨作用。還有采用BMP-2與聚乙二醇(PEG) 相結(jié)合的研究，達(dá)到了緩釋的作用，但是緩釋的作用的時(shí)間是不可控的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有人工關(guān)節(jié)表面采用HA涂層與BMP-2相結(jié)合的方法存在BMP-2 難以在新骨形成的全過(guò)程中發(fā)揮其誘導(dǎo)成骨作用；采用BMP-2與聚乙二醇相結(jié)合的方法存 在緩釋的作用時(shí)間不可控的問(wèn)題，而提供人工關(guān)節(jié)表面rhBMP-2緩釋涂層增強(qiáng)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性 的方法。 人工關(guān)節(jié)表面rhBMP-2緩釋涂層增強(qiáng)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、將 35 60mg的乙基纖維素(EC)和8 12mg的聚乙二醇(PEG)4000加入到1. 5 3ml的 氯仿中，然后在25t:下超聲溶解，再加入lmg的BMP-2，超聲分散后得BMP-2混合液；二、將 BMP-2混合液噴涂在人工股骨柄上，然后置于超凈工作臺(tái)中晾干，封裝于封口袋中，低溫消 毒，即完成；其中步驟二中BMP-2混合液噴涂厚度為30±10iim。 本發(fā)明采用的聚乙二醇(PEG)化學(xué)結(jié)構(gòu)H0(CH2CH20)nH，由環(huán)氧乙烷聚合而成，具 有與各種溶劑的廣泛相容性，是很好的溶劑和增溶劑，穩(wěn)定、不易變質(zhì)，藥物相容性良好，促 進(jìn)藥物的釋放及吸收，并使藥物表面有光澤而且平滑，同時(shí)不易損壞；采用的乙基纖維素
(EC)化學(xué)結(jié)構(gòu)[C6H702(0C2H5)3]n，具有良好物理穩(wěn)定性，在藥物緩釋釋放等方面發(fā)揮獨(dú)特
作用，用量的不同，可以有效的調(diào)節(jié)藥物的釋放速率。本發(fā)明以rhBMP-2、EC和PEG混合制 成人工關(guān)節(jié)柄緩釋涂層，既能通過(guò)PEG的作用使rhBMP-2與關(guān)節(jié)表面結(jié)合均勻，緊密，涂層 光滑，術(shù)中損失小，不易損壞，又能通過(guò)EC的作用達(dá)到良好的緩釋效果，人工關(guān)節(jié)穩(wěn)定性增強(qiáng)。本發(fā)明中不使用PLGA等材料，也不需要將藥物蛋白先制備成微球。本發(fā)明利用藥物凍 干粉中蛋白質(zhì)自身已經(jīng)形成了微粒，然后將這種微粒通過(guò)簡(jiǎn)單的物理操作均勻分散在具有 緩控釋作用材料的氯仿溶液中(此過(guò)程中蛋白質(zhì)微粒保持不變)，揮干溶劑形成藥物緩釋 體系。本發(fā)明的緩釋性能可以根據(jù)需要自行調(diào)整，如需要延緩藥物釋放，增加乙基纖維素的 比例即可；如需要加快藥物釋放，則只需增加PEG4000的比例，緩釋時(shí)間易調(diào)控。


圖1是具體實(shí)施方式
七中植入HA涂層假體的X線攝片圖；圖2是具體實(shí)施方式
七 中植入非緩釋rhBMP-2涂層假體的X線攝片圖；圖3是具體實(shí)施方式
七中植入緩釋rhBMP-2 涂層假體的X線攝片圖；圖4是具體實(shí)施方式
七中植入HA涂層假體的CT圖；圖5是具體 實(shí)施方式七中植入非緩釋rhBMP-2涂層假體的CT圖；圖6是具體實(shí)施方式
七中植入緩釋 rhBMP-2涂層假體的CT圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的 任意組合。
具體實(shí)施方式
一 本實(shí)施方式人工關(guān)節(jié)表面rhBMP-2緩釋涂層增強(qiáng)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性 的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、將35 60mg的乙基纖維素(EC)和8 12mg的聚乙二醇 (PEG)4000加入到1. 5 3ml的氯仿中，然后在25。C下超聲溶解，再加入lmg的BMP-2， 超聲分散后得BMP-2混合液；二、將BMP-2混合液噴涂在人工股骨柄上，然后置于超凈工 作臺(tái)中晾干，封裝于封口袋中，低溫消毒，即完成；其中步驟二中BMP-2混合液噴涂厚度為 30士10iim。 本實(shí)施方式中人工股骨柄要用質(zhì)量濃度為70%的乙醇擦洗消毒。 本實(shí)施方式中人工股骨柄為現(xiàn)有各種材質(zhì)的人工股骨柄，且人工股骨柄上具有HA涂層。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中將35mg的乙 基纖維素(EC)和8mg的聚乙二醇(PEG) 4000加入到1. 5ml的氯仿中。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中將60mg的乙 基纖維素(EC)和12mg的聚乙二醇(PEG)4000加入到3ml的氯仿中。其它步驟及參數(shù)與具 體實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中將40 55mg 的乙基纖維素(EC)和9 llmg的聚乙二醇(PEG) 4000加入到2 2. 5ml的氯仿中。其它 步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中將45mg的乙 基纖維素(EC)和lOmg的聚乙二醇(PEG)4000加入到2. 8ml的氯仿中。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中將50mg的乙 基纖維素(EC)和llmg的聚乙二醇(PEG)4000加入到2ml的氯仿中。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式人工關(guān)節(jié)表面rhBMP-2緩釋涂層增強(qiáng)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性 的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、將35 60mg的乙基纖維素(EC)和8 12mg的聚乙二醇 (PEG)4000加入到1. 5 3ml的氯仿中，然后在25°C下超聲溶解，再加入lmg的BMP_2， 超聲分散后得BMP-2混合液；二、將BMP-2混合液噴涂在人工股骨柄上，然后置于超凈工 作臺(tái)中晾干，封裝于封口袋中，低溫消毒，即完成；其中步驟二中BMP-2混合液噴涂厚度為 30±10iim。 采用本實(shí)施方式中人工關(guān)節(jié)表面rhBMP-2緩釋涂層增強(qiáng)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的方法，制備 所得人工關(guān)節(jié)，用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)7條健康成年犬，雌雄不限，體重約12-15kg，由哈爾濱醫(yī)科 大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)外科觀察、飼養(yǎng)，確定動(dòng)物健康、無(wú)傳染病后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。隨機(jī)分成 三組(A， B， C組)，A組2條，植入HA涂層假體，B組2條，植入非緩釋rhBMP-2涂層假體；C 組3條，緩釋rhBMP-2涂層假體，觀察2個(gè)月。于術(shù)后8周處死試驗(yàn)動(dòng)物，沿原手術(shù)入路完 整取出左側(cè)后肢股骨。 動(dòng)物術(shù)后反應(yīng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物術(shù)后1 2h內(nèi)清醒，術(shù)后第二天拔除引流管，各犬均可正
常進(jìn)食，切口愈合情況良好，術(shù)后第12天拆線，未見(jiàn)明顯炎癥反應(yīng)和切口裂開(kāi)；犬于術(shù)后第
二天至第三天可三足站立活動(dòng)，二十天左右開(kāi)四足起立并行走，步態(tài)逐漸恢復(fù)正常，無(wú)脫位
及術(shù)肢活動(dòng)異常；術(shù)后無(wú)消化，呼吸等其它系統(tǒng)并發(fā)癥的發(fā)生。 觀察于術(shù)后8周處死試驗(yàn)動(dòng)物，沿原手術(shù)入路完整取出左側(cè)后肢股骨。 取材時(shí)實(shí)驗(yàn)犬均健康，左側(cè)后肢外觀無(wú)異常，軟組織無(wú)炎癥反應(yīng)表現(xiàn)；取材后，見(jiàn)
所有假體周圍無(wú)明顯炎癥反應(yīng)，人工股骨頭表面光澤良好無(wú)銹蝕表現(xiàn)。 X線攝片及CT檢查檢查假體與骨床間有無(wú)透亮區(qū)、假體周圍的骨性結(jié)合范圍及 骨質(zhì)致密度、假體周圍骨質(zhì)有無(wú)吸收。 X線攝片及CT檢查結(jié)果，如圖1、2、3、4、5和6所示，HA涂層組周圍有新骨形成影， 周圍間隙較明顯，與皮質(zhì)骨間分界清楚，靠近假體側(cè)有低密度影；非緩釋rhBMP-2涂層組假 體柄部有新生骨組織影，但尚未完全覆蓋假體，新生骨密度低于周圍皮質(zhì)骨；緩釋rhBMP-2 涂層組假體柄周圍與原皮質(zhì)骨間已無(wú)明顯分界，間隙不明顯，新生骨密度與周圍骨相當(dāng)。
骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué)分析測(cè)量三組假體外界面的骨性結(jié)合率，按下列公式計(jì)算骨 性結(jié)合率骨性結(jié)合率(％) 二B1/A1X100X，其中A1為骨與假體接觸的總長(zhǎng)度，Bl為 骨與假體呈骨性結(jié)合的實(shí)際長(zhǎng)度；結(jié)果，HA涂層組的假體外界面骨性結(jié)合率為X士S = 27. 68±5. 91，非緩釋組的假體外界面骨性結(jié)合率為X±S = 58. 22±11. 74，緩釋組的假體 外界面骨性結(jié)合率為X±S = 89. 44±2. 55。 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理使用Spss軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料數(shù)據(jù)以均數(shù)士標(biāo)準(zhǔn)差表 示，兩組指標(biāo)比較采用組間方差分析。P < 0. 05表示差異顯著，P < 0. 01表示差異非常顯 著。 結(jié)果將三組界面的骨性結(jié)合率進(jìn)行方差分析，F(xiàn) = 1. 070E3，p < 0. Ol，說(shuō)明各組 之間存在非常顯著差異，緩釋rhBMP-2涂層組與非緩釋rhBMP-2涂層組進(jìn)行組間比較，F(xiàn) = 52. 481， p < 0. Ol，緩釋涂層組與HA組進(jìn)行組間比較，F(xiàn) = 27. 400， p < 0. Ol，非緩釋涂層 組與HA組進(jìn)行組間比較，F(xiàn) = 11. 651，p < 0. Ol，說(shuō)明各組 骨性結(jié)合率之間均存在非常顯 著的差異，緩釋組的假體外界面骨性結(jié)合率高。
權(quán)利要求
人工關(guān)節(jié)表面rhBMP-2緩釋涂層增強(qiáng)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的方法，其特征在于人工關(guān)節(jié)表面rhBMP-2緩釋涂層增強(qiáng)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、將35～60mg的乙基纖維素和8～12 mg的聚乙二醇4000加入到1.5～3ml的氯仿中，然后在25℃下超聲溶解，再加入1 mg的BMP-2，超聲分散后得BMP-2混合液；二、將BMP-2混合液噴涂在人工股骨柄上，然后置于超凈工作臺(tái)中晾干，封裝于封口袋中，低溫消毒，即完成；其中步驟二中BMP 2混合液噴涂厚度為30±10μm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工關(guān)節(jié)表面rhBMP-2緩釋涂層增強(qiáng)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的方法，其 特征在于步驟一中將35mg的乙基纖維素和8mg的聚乙二醇4000加入到1. 5ml的氯仿中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工關(guān)節(jié)表面rhBMP-2緩釋涂層增強(qiáng)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的方法，其 特征在于步驟一中將60mg的乙基纖維素和12mg的聚乙二醇4000加入到3ml的氯仿中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工關(guān)節(jié)表面rhBMP-2緩釋涂層增強(qiáng)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的方法，其 特征在于步驟一中將40 55mg的乙基纖維素和9 llmg的聚乙二醇4000加入到2 2. 5ml的氯仿中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工關(guān)節(jié)表面rhBMP-2緩釋涂層增強(qiáng)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的方法，其 特征在于步驟一中將45mg的乙基纖維素和10mg的聚乙二醇4000加入到2. 8ml的氯仿中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工關(guān)節(jié)表面rhBMP-2緩釋涂層增強(qiáng)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的方法，其 特征在于步驟一中將50mg的乙基纖維素和llmg的聚乙二醇4000加入到2ml的氯仿中。
全文摘要
人工關(guān)節(jié)表面rhBMP-2緩釋涂層增強(qiáng)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的方法，它涉及增強(qiáng)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有人工關(guān)節(jié)表面采用HA涂層與BMP-2相結(jié)合的方法存在BMP-2難以在新骨形成的全過(guò)程中發(fā)揮其誘導(dǎo)成骨作用；采用BMP-2與聚乙二醇相結(jié)合的方法存在緩釋的作用時(shí)間不可控的問(wèn)題。方法一、將EC和PEG4000加入到氯仿中，然后超聲溶解，再加入BMP-2，超聲分散后得BMP-2混合液；二、將BMP-2混合液噴涂在人工股骨柄上，然后置于超凈工作臺(tái)中晾干，封裝于封口袋中，低溫消毒，即完成。本發(fā)明rhBMP-2緩釋涂層與關(guān)節(jié)表面結(jié)合均勻，緊密，涂層光滑，不易損壞，人工關(guān)節(jié)穩(wěn)定性增強(qiáng)，緩釋性能可調(diào)整。
文檔編號(hào)A61L27/54GK101721743SQ200910312220
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者曲彥隆 申請(qǐng)人:曲彥隆