依诺肝素钠—聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的制备及药物稳定性与释放特性的研究

发布时间：2020-11-11 07:18

　　 目的:聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMMA)骨水泥,是一种由聚甲基丙烯酸甲酯或改性聚甲基丙烯酸甲酯共聚物与甲基丙烯酸甲酯单体(Methyl methacrylate,MMA)组成的、含有或不含阻挡X线添加剂的室温自凝材料。在关节置换和椎体成形术中,PMMA骨水泥是被广泛应用的一种重要材料,在股骨颈骨折、髋膝关节严重退变等行髋膝关节置换时,PMMA骨水泥可将假体牢固地固定于骨组织上,在假体与骨之间起到填充和锚固作用,在椎体成形术中应用PMMA骨水泥注入椎体内可强化椎体,达到支撑、稳定脊柱的目的,同时明显减轻疼痛并改善功能,具有手术时间短、微创、患者下床活动早等优点。但在骨水泥植入后,可能会引发血压下降、呼吸困难、深静脉血栓形成、肺栓塞等一系列并发症,重则心脏骤停、猝死,这统称为骨水泥植入综合征(Bone cement implantation syndrome,BCIS)。近年来针对BCIS的研究发现,骨水泥植入时在肺动脉监测到大量血栓出现,分析原因可能是PMMA骨水泥聚合反应时会释放大量的热量,其反应过程中还可能释放出残留单体,激活机体凝血系统,形成血栓并堵塞肺动脉。我们的前期研究结果表明,在髋关节置换术中,因手术操作使凝血系统被激活致手术区局部处于高凝状态,同时当向髓腔内灌注骨水泥并打入假体时,髓内压迅速增大,将形成的微小血栓挤压入小静脉循环系统,形成栓塞;在椎体成形术中,压缩骨折椎体血窦被破坏,注入骨水泥后,椎体腔内压力升高,导致更多的血栓栓子通过血窦进入血循环形成栓塞。因此,改良传统PMMA骨水泥,减少骨水泥植入部位血栓形成值得我们进行深入研究。依诺肝素钠(Enoxaparin sodium,ES)是普通肝素钠经化学β-消除裂解法得到的一种低分子肝素钠,是国际上使用最广泛的低分子肝素钠,在美国市场占有率超过60%。依诺肝素钠的抗血栓和抗凝活性是分开的,主要特点是相对于抗凝血因子IIa(抗凝血酶)活性,其抗Xa活性更高,并且局部应用不会引起血小板减少。这使得依诺肝素钠在抗血栓的同时不至于过度抑制凝血系统而加剧出血。本研究在传统PMMA骨水泥中复合入一定量的依诺肝素钠,制成新型依诺肝素钠骨水泥,观察依诺肝素钠在PMMA骨水泥中能否保持稳定并可以有效释放出来,满足骨科术中骨水泥植入时局部抗血栓的目的,为依诺肝素钠PMMA骨水泥的临床应用奠定药物动力学基础。方法:依诺肝素钠骨水泥的制备:将手术室环境调至23±1℃,在此环境中将所有实验材料放置4小时。将依诺肝素钠与PMMA骨水泥以不同配比混合,设置A~G共7组,每40 g Palacos~?R PMMA骨水泥的依诺肝素钠加入量依次为4000 AxaIU、8000 AxaIU、12000 AxaIU、16000 AxaIU、20000 AxaIU、24000 AxaIU;G组为空白对照组,不添加依诺肝素钠。依诺肝素钠冻干粉先用研钵将块状药物研磨成粉,然后与40 g PMMA骨水泥粉体(共聚物)充分混合均匀。将骨水泥液体(甲基丙烯酸甲酯单体)倒入粉剂的混合物中快速搅拌。骨水泥经混合期、等待期,至面团期时置入长(12±0.1)mm,内径(6±0.1)mm的圆柱体光敏树脂模具中,待水泥进入固化期后,小心移出模具,用游标卡尺复核试模尺寸,排除不符合制作标准的试模,再用C型臂X线透视检查以排除有明显低密度的试模。依诺肝素钠PMMA骨水泥试模制作完成。选取依诺肝素钠添加量为0、8000 AxaIU、16000 AxaIU、24000 AxaIU的试模各一枚进行扫描电镜分析。依诺肝素钠释放实验中A~G每组取4个标本,将圆柱体标准试模逐一标号,置于1.5 ml离心管中,加入Tris 7.4缓冲液1 ml,置于37℃恒温箱内,每24小时收取一次浸提液。每次收取浸提液后用Tris 7.4缓冲液冲洗试模3遍,然后试模放入新的离心管中加入1 ml Tris 7.4缓冲液继续浸提,持续取样10天。浸提液储存条件为-20℃低温冻存。按照生物检定统计法(中国药典2015年版附录1431)中的量反应平行线测定法,采用4.4法进行实验设计和统计计算各组浸提液的抗Xa因子效价。选取依诺肝素钠添加量为0、8000 AxaIU、16000 AxaIU、24000 AxaIU的浸提10天后试模各一枚再次进行扫描电镜分析。依诺肝素钠稳定性实验中测定B组(8000 AxaIU/40g)骨水泥浸提液抗Ⅹa因子效价平均值,以此平均值用依诺肝素钠标准品配制等浓度的依诺肝素钠溶液作为M组的待测液,用75℃热处理10分钟的依诺肝素钠标准品配制等浓度的依诺肝素钠溶液作为N组的待测液,用Tris 7.4缓冲液作R组空白对照。采用兔血浆复钙法(中国药典2015年版附录1208肝素生物测定法)评价B、M、N、R四组液体的抗凝活性。取管径均匀(0.8 cm×3.8 cm)、清洁干燥的小试管16支,各加入0.8 ml抗凝兔血浆,置37℃恒温水浴中5分钟后,每管依次加入B、M、N、R四组待测液0.1ml及1%氯化钙溶液0.1 ml,各组平行测定四次。加入1%氯化钙溶液后,立即混匀,避免产生气泡,并开始计算时间,观察并记录各管凝结时间。结果:1.PMMA骨水泥扫描电镜下可见大量共聚物珠状物和细颗粒状的二氧化锆,这些都是骨水泥的粉体组分。珠状物之间有孔隙,这些孔隙可作为附载药物并释放的空间。附载了依诺肝素钠的PMMA骨水泥可观察到在共聚物珠状物之间出现了糖浆样物质,随着ES附载量增加,糖浆样物质也增加,最后如糖衣般包裹在共聚物珠状物表面。对比样品释放前后的扫描电镜照片可以发现糖浆样物质大量减少。2.不同ES附载量的骨水泥释放体系均在初始时快速释放,存在突释效应,第1日为ES释放的最高峰,此后迅速下降,第4日进入释放平缓期,释放率趋于稳定。3.含有ES的三组较空白对照组的血浆凝固时间明显延长,有统计学差异。ES-PMMA组、ES 75℃处理组与ES组的血浆凝固时间之间无明显统计学差异。结论:依诺肝素钠可以物理嵌合于PMMA骨水泥孔隙结构中。依诺肝素钠PMMA骨水泥能有效释放出依诺肝素钠,前三天释放率较高,此后迅速下降,进入微量缓慢释放阶段。依诺肝素钠不参与PMMA骨水泥聚合反应,并且能耐受聚合反应的峰值温度,保持抗凝活性基本不变。
【学位单位】：河北医科大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R318.08;R687
【部分图文】：

图 1 Palacos R 骨水泥液体组分和粉体组分Palacos R bone cement liquid and powder components. ation of ES-PMMA bone cement, enoxaparin sodium was mixment powder and then mixed with the liquid component of tt.图 2 CAD 设计模具制作图以及 3D 打印出的模具CAD design mold drawing and 3D printed mold. The mould for

14图 2 CAD 设计模具制作图以及 3D 打印出的模具CAD design mold drawing and 3D printed mold. The mould forcement is made of photosensitive resin and printed in 3D. Ie is smooth and a cylindrical cavity is formed when it is clos can be separated and the cement can be easily removication.

FXa（剩余）图 3 通过模具制成的骨水泥试模Fig.3 Bone cement test mold made by mold. The cement test must conformthe ISO5833:2002 "Surgical Implant - Acrylic Resin Bone Cement" tstandard. The X-ray examination is uniform inside and has no obvious lodensity.3. 空白以及载药 PMMA 骨水泥微观结构的观察。选取依诺肝素钠加量为 0、8000 AxaIU、16000 AxaIU、24000 AxaIU 的试模各一枚进行描电镜分析。在离子溅射喷镀仪中对试模表面喷金处理以增强导电性，后扫描电镜观察其微观结构。试模浸提 10 天后再次用扫描电镜观察分析4. 依诺肝素钠骨水泥浸提液抗 FXa 效价测定。测定原理：依诺肝素钠（ES）+ATⅢ（过量） ES·ATⅢ复合物ES·ATⅢ+FXa（过量） ES·ATⅢ·FXa 复合物 + FXa（剩余）发色底物 S-2765 肽（peptide）+pNA
【参考文献】

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本文编号：2878907