不同劑量木糖醇添加劑對(duì)抗生素骨水泥藥物釋放的影響

田志敏,韓樹(shù)峰,石佳佳

(山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院,山西太原 030001)

載抗菌素的骨水泥已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于臨床治療慢性骨髓炎,但其釋放率偏低為5%～8%。持續(xù)低濃度釋放可能使骨髓炎治療效果差,也可能引起耐藥菌的產(chǎn)生。有報(bào)道稱在抗生素骨水泥中摻入添加劑能促進(jìn)藥物的釋放[1]。添加劑溶解留下的互連孔隙增加骨水泥(polymethylmethacrylate,PMMA)的通透性,使得更多的藥物溶解入骨水泥周圍的液體中[2]。添加劑的物理特性如溶解度、顆粒大小、劑量均可影響骨水泥的通透性。本實(shí)驗(yàn)研究添加劑的劑量對(duì)藥物釋放的影響。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

ASTM E-11美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)篩 15目(昆山市玉山鎮(zhèn)松本機(jī)械商行),木糖醇顆粒(浙江華康藥業(yè)有限公司),骨水泥(PMMA天津市合成材料工業(yè)研究所),萬(wàn)古霉素(美國(guó)禮來(lái)制藥有限公司0.5 g),100 mL燒杯若干。

1.2 實(shí)驗(yàn)分組與模型制備

實(shí)驗(yàn)分 5組,每組 8個(gè)標(biāo)本。首先用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)篩 ASTM E-11篩出210μm～250μm的木糖醇顆粒若干。Ⅰ組:40 g骨水泥粉中加入2 g萬(wàn)古霉素和28 g顆粒大小為210μm～250μm木糖醇,干時(shí)在無(wú)菌條件下充分混勻,聚合反應(yīng)后,在環(huán)境溫度24℃和相對(duì)濕度不低于40%的無(wú)菌條件下,8個(gè)標(biāo)本以自制模具模鑄成直徑 (8.0±0.1)mm、高(9.0±0.1)mm的圓柱狀骨水泥試件,貯于24℃干燥。Ⅱ組:40 g骨水泥粉加2 g萬(wàn)古霉素和21 g顆粒大小為210μm～250μm木糖醇。Ⅲ組:40 g骨水泥粉加2 g萬(wàn)古霉素和14 g顆粒大小為210μm～250μm的木糖醇。Ⅳ組:40 g骨水泥粉加2 g萬(wàn)古霉素和7 g顆粒大小為210μm～250μm的木糖醇。對(duì)照組:40 g骨水泥粉加2 g萬(wàn)古霉素。Ⅱ組、Ⅲ組、Ⅳ組、對(duì)照組的試件制備方法同Ⅰ組。

1.3 釋放液的制備

把做好的圓柱體抗生素骨水泥浸沒(méi)于10m L的磷酸鹽緩沖生理鹽水(phosphate buffered saline,PBS)中,水溫37℃,每次取2 mL樣品,取樣時(shí)間分別為1 d,2 d,3 d,4 d,1周,2周,3周,4周。取樣時(shí),先順時(shí)針攪動(dòng)浸泡液 10次,再逆時(shí)針攪動(dòng) 10次,取出骨水泥珠后用 PBS液沖洗涼干后放回新鮮的10 mL PBS液中。取出的樣本保存在 -4℃。

1.4 藥物濃度 -抑菌圈直徑標(biāo)準(zhǔn)曲線建立及最低抑菌濃度測(cè)定

稀釋藥物:取無(wú)菌試管,將萬(wàn)古霉素用 pH 7.4 PBS緩沖液稀釋,使其最終濃度分別為:1 000μg/m L、500μg/mL、 250 μg/m L、 100μg/mL、 50μg/m L、25μg/mL、10 μg/mL、5μg/mL、2.5μg/mL、1 μg/m L,0.5μg/mL、0.25μg/mL、0.1μg/mL。制備20 g/LM瓊脂培養(yǎng)基,高壓滅菌。取無(wú)菌90 mm培養(yǎng)皿,每個(gè)平皿中加入20m L M瓊脂培養(yǎng)基,25℃下凝固。每個(gè)平皿中涂布1.25×10/mL金黃色葡萄球菌(ATCC25730山西醫(yī)科大學(xué)附屬第一臨床醫(yī)院檢驗(yàn)科提供),并均勻用直徑為5mm的不銹鋼空心管在瓊脂層打 6只孔,孔間距離均等?？變?nèi)用微量加樣器加入20μL不同濃度稀釋液,使每個(gè)濃度在不同培養(yǎng)皿有 4個(gè)樣品,于37℃孵箱中培養(yǎng)18 h后,用游標(biāo)卡尺測(cè)量抑菌圈直徑,每個(gè)抑菌圈從不同角度測(cè) 3次,取平均值,同一濃度稀釋液抑菌圈直徑取平均值,并測(cè)定最低抑菌濃度。抑菌圈直徑與藥物濃度對(duì)數(shù)作圖,求得標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程。

1.5 標(biāo)本濃度的測(cè)定

按制作標(biāo)準(zhǔn)曲線方法進(jìn)行抑菌試驗(yàn),游標(biāo)卡尺測(cè)定抑菌圈直徑,取平均值。將抑菌圈直徑代入回歸方程,計(jì)算各時(shí)間點(diǎn)的藥物濃度,并制作標(biāo)本藥物濃度與時(shí)間關(guān)系曲線。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線與最低抑菌濃度

不同濃度的萬(wàn)古霉素與抑菌圈直徑關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)曲線,標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為:Y=0.734 1+0.852X,r=0.995 0,X為濃度的對(duì)數(shù),Y為抑菌圈直徑。萬(wàn)古霉素的最低抑菌濃度為≥2μg/m L。見(jiàn)圖 1。

2.2 各組藥物濃度

各組不同時(shí)間點(diǎn)釋放的萬(wàn)古霉素濃度見(jiàn)表 1。結(jié)果顯示:Ⅰ組與Ⅱ組的釋放濃度較高且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),在第 20天時(shí)各自藥物濃度仍大于 6倍的最低抑菌濃度。方差分析顯示:各組間藥物濃度差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。組間兩兩比較,在各時(shí)間點(diǎn)藥物濃度Ⅱ組大于Ⅲ組、Ⅳ組、對(duì)照組(P＜0.05),而與Ⅰ組比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05);第 1天、第 2天、第 3天、第 4天Ⅲ組藥物釋放濃度大于Ⅳ組與對(duì)照組(P＜0.05),而1周 ～3周三組間比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05);第 1天Ⅳ組藥物釋放大于對(duì)照組(P＜0.05),而第 2天、第 3天、第 4天兩組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

表1 各組不同時(shí)間點(diǎn)萬(wàn)古霉素釋放濃度(±s) μg/m LTable 1 Release Concentration of vancom ycin of Each Group at Different Time Points

表1 各組不同時(shí)間點(diǎn)萬(wàn)古霉素釋放濃度(±s) μg/m LTable 1 Release Concentration of vancom ycin of Each Group at Different Time Points

組別 1 d 2 d 3 d 4 d 1周 2周 3周Ⅰ組 373.98±41.57 102.43±9.86 85.61±6.61 48.08±4.33 40.74±3.46 29.24±1.24 18.31±1.33Ⅱ組 354.77±32.77 95.66±7.64 82.12±5.74 43.87±5.39 38.55±3.38 27.99±1.90 17.48±1.06Ⅲ組 223.07±29.14 62.75±5.59 33.28±3.38 26.42±2.95 16.63±2.87 3.69±1.03 2.43±0.50Ⅳ組 142.39±30.20 30.25±5.81 13.92±3.39 10.34±2.30 6.95±1.08 3.21±0.69 2.09±0.61對(duì)照組 105.38±28.74 20.87±4.01 11.32±4.29 9.08±2.21 5.49±1.30 2.74±0.87 1.76±0.72

3 討論

抗生素珠鏈用于治療慢性骨髓炎的療效得到一致肯定。通過(guò)靜脈系統(tǒng)用藥,抗菌素很難穿過(guò)硬化骨和瘢痕,進(jìn)入病變部位的量較少且有較多的全身毒副作用。而抗生素珠鏈最初幾天以高于 MIC濃度幾十至幾百倍的濃度殺死致病菌,但是否能維持較長(zhǎng)時(shí)間的有效抑菌濃度以防止耐藥菌的產(chǎn)生,值得注意[3～5]。對(duì)于慢性骨髓炎,抗生素珠鏈除了可以治療感染,還可以填充死腔。本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果說(shuō)明40 g骨水泥粉末加2 g萬(wàn)古霉素和21 g木糖醇顆粒既可以實(shí)現(xiàn)最初的高濃度釋放(第 1天釋放濃度≥355μg/m L),又可以維持較長(zhǎng)時(shí)間的有效抑菌濃度(第 20天濃度≥17.5μg/m L)。這兩值分別是敏感菌最低抑菌濃度(≥2μg/mL)的 175倍和 8.75倍。此外21 g木糖醇不會(huì)影響骨水泥的聚合反應(yīng)及基本性狀,如果再增加木糖醇的劑量可能影響骨水泥的聚合和性狀。本實(shí)驗(yàn)為體外實(shí)驗(yàn),其結(jié)果與體內(nèi)實(shí)驗(yàn)是否一致還需進(jìn)一步研究。這種珠鏈很可能為國(guó)內(nèi)慢性骨髓炎及其他慢性炎癥伴死腔的治療增加一種手段。

載慶大霉素骨水泥已廣泛應(yīng)用于臨床,但近年來(lái)報(bào)道有慶大霉素耐藥菌出現(xiàn)[6]。萬(wàn)古霉素作為一種糖肽類抗生素,對(duì)革蘭氏陽(yáng)性球菌敏感,對(duì)其耐藥的菌少。研究表明萬(wàn)古霉素對(duì)成骨細(xì)胞毒性和骨的再生有抑制作用,且低于先鋒唑啉和其他氨基糖苷類抗生素[7]。載21 g小顆粒木糖醇的萬(wàn)古霉素骨水泥可能有很好的臨床應(yīng)用價(jià)值。

本實(shí)驗(yàn)僅研究了添加劑顆粒劑量對(duì)抗生素釋放的影響,而添加劑溶解性是否影響抗生素有待進(jìn)一步研究。

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