专利名称：人工关节表面rhBMP-2缓释涂层增强关节稳定性的方法
技术领域：
本发明涉及增强关节稳定性的方法。
背景技术：
人工关节置换已成为骨科常规治疗手段，但假体的松动是人工关节置换术的首要 并发症。稳定性是决定关节使用寿命及应用质量的关键，对于生物力学固定的人工关节，界 面的骨性结合程度是其稳定性的决定因素。骨组织形成是一个由多种因素调节的复杂而有 序的过程，骨形态发生蛋白(BMP)是其中唯一能够单独诱导间充质细胞向骨组织方向分化 的生长因子，是骨组织形成过程中最关键的调节因子，通过对细胞受体水平的调节，与其它 因子协同，诱导细胞向骨及软骨方向转化。 目前，人工关节多采用HA(hydroxy即atite羟基磷灰石)涂层，HA涂层的假体在 促进假体与骨之间的结合牢度，以及加快假体稳定性方面都有着很大的作用；但是，HA涂 层只能起到一定的骨传导作用，在体内将逐步降解，而且不能提供骨诱导因子和骨细胞，最 终仍会影响假体的稳定性，导致关节松动。也有在人工关节表面采用HA涂层与BMP-2相 结合的例子，但是直接应用BMP-2是一次性投药，且应用于体内的BMP-2很快被稀释和组织 吸收，同时BMP-2半衰期很短(tl/2 < 0. lday)，不符合BMP-2诱导成骨的自然规律，导致 BMP-2难以在新骨形成的全过程中发挥其诱导成骨作用。还有采用BMP-2与聚乙二醇(PEG) 相结合的研究，达到了缓释的作用，但是缓释的作用的时间是不可控的。
发明内容
本发明为了解决现有人工关节表面采用HA涂层与BMP-2相结合的方法存在BMP-2 难以在新骨形成的全过程中发挥其诱导成骨作用；采用BMP-2与聚乙二醇相结合的方法存 在缓释的作用时间不可控的问题，而提供人工关节表面rhBMP-2缓释涂层增强关节稳定性 的方法。 人工关节表面rhBMP-2缓释涂层增强关节稳定性的方法按以下步骤实现一、将 35 60mg的乙基纤维素(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:下超声溶解，再加入lmg的BMP-2，超声分散后得BMP-2混合液；二、将 BMP-2混合液喷涂在人工股骨柄上，然后置于超净工作台中晾干，封装于封口袋中，低温消 毒，即完成；其中步骤二中BMP-2混合液喷涂厚度为30±10iim。 本发明采用的聚乙二醇(PEG)化学结构H0(CH2CH20)nH，由环氧乙烷聚合而成，具 有与各种溶剂的广泛相容性，是很好的溶剂和增溶剂，稳定、不易变质，药物相容性良好，促 进药物的释放及吸收，并使药物表面有光泽而且平滑，同时不易损坏；采用的乙基纤维素
(EC)化学结构[C6H702(0C2H5)3]n，具有良好物理稳定性，在药物缓释释放等方面发挥独特
作用，用量的不同，可以有效的调节药物的释放速率。本发明以rhBMP-2、EC和PEG混合制 成人工关节柄缓释涂层，既能通过PEG的作用使rhBMP-2与关节表面结合均匀，紧密，涂层 光滑，术中损失小，不易损坏，又能通过EC的作用达到良好的缓释效果，人工关节稳定性增强。本发明中不使用PLGA等材料，也不需要将药物蛋白先制备成微球。本发明利用药物冻 干粉中蛋白质自身已经形成了微粒，然后将这种微粒通过简单的物理操作均匀分散在具有 缓控释作用材料的氯仿溶液中(此过程中蛋白质微粒保持不变)，挥干溶剂形成药物缓释 体系。本发明的缓释性能可以根据需要自行调整，如需要延缓药物释放，增加乙基纤维素的 比例即可；如需要加快药物释放，则只需增加PEG4000的比例，缓释时间易调控。
图1是具体实施方式
七中植入HA涂层假体的X线摄片图；图2是具体实施方式
七 中植入非缓释rhBMP-2涂层假体的X线摄片图；图3是具体实施方式
七中植入缓释rhBMP-2 涂层假体的X线摄片图；图4是具体实施方式
七中植入HA涂层假体的CT图；图5是具体 实施方式七中植入非缓释rhBMP-2涂层假体的CT图；图6是具体实施方式
七中植入缓释 rhBMP-2涂层假体的CT图。
具体实施例方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的 任意组合。
具体实施方式
一 本实施方式人工关节表面rhBMP-2缓释涂层增强关节稳定性 的方法按以下步骤实现一、将35 60mg的乙基纤维素(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下超声溶解，再加入lmg的BMP-2， 超声分散后得BMP-2混合液；二、将BMP-2混合液喷涂在人工股骨柄上，然后置于超净工 作台中晾干，封装于封口袋中，低温消毒，即完成；其中步骤二中BMP-2混合液喷涂厚度为 30士10iim。 本实施方式中人工股骨柄要用质量浓度为70%的乙醇擦洗消毒。 本实施方式中人工股骨柄为现有各种材质的人工股骨柄，且人工股骨柄上具有HA涂层。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中将35mg的乙 基纤维素(EC)和8mg的聚乙二醇(PEG) 4000加入到1. 5ml的氯仿中。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中将60mg的乙 基纤维素(EC)和12mg的聚乙二醇(PEG)4000加入到3ml的氯仿中。其它步骤及参数与具 体实施方式一相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中将40 55mg 的乙基纤维素(EC)和9 llmg的聚乙二醇(PEG) 4000加入到2 2. 5ml的氯仿中。其它 步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中将45mg的乙 基纤维素(EC)和lOmg的聚乙二醇(PEG)4000加入到2. 8ml的氯仿中。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中将50mg的乙 基纤维素(EC)和llmg的聚乙二醇(PEG)4000加入到2ml的氯仿中。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
七本实施方式人工关节表面rhBMP-2缓释涂层增强关节稳定性 的方法按以下步骤实现一、将35 60mg的乙基纤维素(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下超声溶解，再加入lmg的BMP_2， 超声分散后得BMP-2混合液；二、将BMP-2混合液喷涂在人工股骨柄上，然后置于超净工 作台中晾干，封装于封口袋中，低温消毒，即完成；其中步骤二中BMP-2混合液喷涂厚度为 30±10iim。 采用本实施方式中人工关节表面rhBMP-2缓释涂层增强关节稳定性的方法，制备 所得人工关节，用于动物实验7条健康成年犬，雌雄不限，体重约12-15kg，由哈尔滨医科 大学第一临床医学院实验外科观察、饲养，确定动物健康、无传染病后进行实验。随机分成 三组(A， B， C组)，A组2条，植入HA涂层假体，B组2条，植入非缓释rhBMP-2涂层假体；C 组3条，缓释rhBMP-2涂层假体，观察2个月。于术后8周处死试验动物，沿原手术入路完 整取出左侧后肢股骨。 动物术后反应实验动物术后1 2h内清醒，术后第二天拔除引流管，各犬均可正
常进食，切口愈合情况良好，术后第12天拆线，未见明显炎症反应和切口裂开；犬于术后第
二天至第三天可三足站立活动，二十天左右开四足起立并行走，步态逐渐恢复正常，无脱位
及术肢活动异常；术后无消化，呼吸等其它系统并发症的发生。 观察于术后8周处死试验动物，沿原手术入路完整取出左侧后肢股骨。 取材时实验犬均健康，左侧后肢外观无异常，软组织无炎症反应表现；取材后，见
所有假体周围无明显炎症反应，人工股骨头表面光泽良好无锈蚀表现。 X线摄片及CT检查检查假体与骨床间有无透亮区、假体周围的骨性结合范围及 骨质致密度、假体周围骨质有无吸收。 X线摄片及CT检查结果，如图1、2、3、4、5和6所示，HA涂层组周围有新骨形成影， 周围间隙较明显，与皮质骨间分界清楚，靠近假体侧有低密度影；非缓释rhBMP-2涂层组假 体柄部有新生骨组织影，但尚未完全覆盖假体，新生骨密度低于周围皮质骨；缓释rhBMP-2 涂层组假体柄周围与原皮质骨间已无明显分界，间隙不明显，新生骨密度与周围骨相当。
骨组织形态计量学分析测量三组假体外界面的骨性结合率，按下列公式计算骨 性结合率骨性结合率(％) 二B1/A1X100X，其中A1为骨与假体接触的总长度，Bl为 骨与假体呈骨性结合的实际长度；结果，HA涂层组的假体外界面骨性结合率为X士S = 27. 68±5. 91，非缓释组的假体外界面骨性结合率为X±S = 58. 22±11. 74，缓释组的假体 外界面骨性结合率为X±S = 89. 44±2. 55。 统计学处理使用Spss软件包进行统计分析，计量资料数据以均数士标准差表 示，两组指标比较采用组间方差分析。P < 0. 05表示差异显著，P < 0. 01表示差异非常显 著。 结果将三组界面的骨性结合率进行方差分析，F = 1. 070E3，p < 0. Ol，说明各组 之间存在非常显著差异，缓释rhBMP-2涂层组与非缓释rhBMP-2涂层组进行组间比较，F = 52. 481， p < 0. Ol，缓释涂层组与HA组进行组间比较，F = 27. 400， p < 0. Ol，非缓释涂层 组与HA组进行组间比较，F = 11. 651，p < 0. Ol，说明各组 骨性结合率之间均存在非常显 著的差异，缓释组的假体外界面骨性结合率高。
权利要求
人工关节表面rhBMP-2缓释涂层增强关节稳定性的方法，其特征在于人工关节表面rhBMP-2缓释涂层增强关节稳定性的方法按以下步骤实现一、将35～60mg的乙基纤维素和8～12 mg的聚乙二醇4000加入到1.5～3ml的氯仿中，然后在25℃下超声溶解，再加入1 mg的BMP-2，超声分散后得BMP-2混合液；二、将BMP-2混合液喷涂在人工股骨柄上，然后置于超净工作台中晾干，封装于封口袋中，低温消毒，即完成；其中步骤二中BMP 2混合液喷涂厚度为30±10μm。
2. 根据权利要求1所述的人工关节表面rhBMP-2缓释涂层增强关节稳定性的方法，其 特征在于步骤一中将35mg的乙基纤维素和8mg的聚乙二醇4000加入到1. 5ml的氯仿中。
3. 根据权利要求1所述的人工关节表面rhBMP-2缓释涂层增强关节稳定性的方法，其 特征在于步骤一中将60mg的乙基纤维素和12mg的聚乙二醇4000加入到3ml的氯仿中。
4. 根据权利要求1所述的人工关节表面rhBMP-2缓释涂层增强关节稳定性的方法，其 特征在于步骤一中将40 55mg的乙基纤维素和9 llmg的聚乙二醇4000加入到2 2. 5ml的氯仿中。
5. 根据权利要求1所述的人工关节表面rhBMP-2缓释涂层增强关节稳定性的方法，其 特征在于步骤一中将45mg的乙基纤维素和10mg的聚乙二醇4000加入到2. 8ml的氯仿中。
6. 根据权利要求1所述的人工关节表面rhBMP-2缓释涂层增强关节稳定性的方法，其 特征在于步骤一中将50mg的乙基纤维素和llmg的聚乙二醇4000加入到2ml的氯仿中。
全文摘要
人工关节表面rhBMP-2缓释涂层增强关节稳定性的方法，它涉及增强关节稳定性的方法。本发明解决了现有人工关节表面采用HA涂层与BMP-2相结合的方法存在BMP-2难以在新骨形成的全过程中发挥其诱导成骨作用；采用BMP-2与聚乙二醇相结合的方法存在缓释的作用时间不可控的问题。方法一、将EC和PEG4000加入到氯仿中，然后超声溶解，再加入BMP-2，超声分散后得BMP-2混合液；二、将BMP-2混合液喷涂在人工股骨柄上，然后置于超净工作台中晾干，封装于封口袋中，低温消毒，即完成。本发明rhBMP-2缓释涂层与关节表面结合均匀，紧密，涂层光滑，不易损坏，人工关节稳定性增强，缓释性能可调整。
文档编号A61L27/54GK101721743SQ200910312220
公开日2010年6月9日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年12月24日
发明者曲彦隆 申请人:曲彦隆