具有广谱抗肿瘤抗菌作用的氯化钠骨水泥及其制备方法

1.本发明属于医药领域，具体涉及一种具有广谱抗肿瘤抗菌作用的氯化钠骨水泥及其制备方法。


背景技术：

2.自1933年德国发明家otto karl julius合成聚甲基丙烯酸甲酯(pmma即骨水泥)以来它便广泛应用于神经外科、口腔科和骨科的骨缺损填充、假体固定等。在骨肿瘤科领域，肿瘤切除后需要利用骨水泥对肿瘤切除后的骨缺损进行填充，脊柱肿瘤病人需要通过经皮椎体成形术(pvp)向椎体内注射骨水泥以恢复脊柱的稳定性。
3.基于以上治疗方案考虑现市售的骨水泥存在以下不足：
4.1.无法抑制肿瘤细胞活性：目前市售的骨水泥主要是40g聚甲基丙烯酸甲酯中加入0.5g的庆大霉素(含量1.25％)的抗生素骨水泥。这种骨水泥可以提供足够的力学强度支撑同时所含庆大霉素可以一定程度上预防感染。但是肿瘤刮除后的骨缺损不同于一般骨缺损，在缺损周围可能仍然存有未能切除的隐性肿瘤细胞，这些细胞便成为日后肿瘤复发的火种。另外，pvp病人在注射骨水泥以后通过骨水泥的产热效应可能会对周围肿瘤有一定的杀伤作用，但是骨水泥的这种杀伤作用短暂、不确切。
5.2.抗菌谱窄抗菌效果不佳且药物代谢会对脏器造成负担：庆大霉素对革兰氏阴性菌效果佳，对部分革兰氏阳性菌和铜绿假单胞菌存在一定的抗菌效果。往往需要联合其他抗生素才能达到有效抗菌覆盖的作用。作为一种氨基糖苷类抗生素，肾毒性、胎儿毒性和过敏反应也是其的潜在危险。


技术实现要素：

6.针对市售骨水泥存在的问题：1)抗肿瘤能力不佳；2)抗菌效果不确切；3)潜在危险性(过敏反应、肾脏毒性、胎儿致畸等)，本发明的目的在于提供一种力学适配的具有广谱抑菌及抗肿瘤作用的氯化钠骨水泥及其制备方法，所述氯化钠骨水泥能够维持局部高渗环境能力。
7.本发明所提供的力学适配的具有广谱抑菌及抗肿瘤作用的氯化钠骨水泥由粉体部分和溶液部分组成，
8.所述粉体部分包括：pmma与nacl混合粉末、引发剂；所述溶液部分包括：异丁烯酸甲酯(mma)、促进剂及阻聚剂；
9.其中，所述引发剂具体可为过氧化苯甲酰；
10.所述促进剂具体可为n,n-二甲基甲苯胺；
11.所述阻聚剂具体可为对苯二酚；
12.进一步地，所述粉体部分还可包括放射显影剂
13.进一步，nacl粉末占pmma与nacl混合粉末的重量百分比为10-15％；
14.nacl含量在15wt％以下时对骨水泥的总体力学强度没有影响(与市售骨水泥相
比)，可以认为是力学安全界限；
15.进一步，粉末部分的总重量为44-46.4g，其中pmma重量为36g，nacl粉末重量为4-6.4g，放射显影剂为3.6g，引发剂为0.4g；
16.进一步，溶液部分为20ml，其中浓度20ml/l的mma溶液18ml，同样浓度的促进剂2ml，阻聚剂100ppm。
17.上述粉体部分和溶液部分分开包装，粉体部分密封袋装，溶液部分装在避光安瓿瓶中，使用时将粉体部分与溶液部分在真空搅拌机中充分混匀，然后利用骨水泥枪注射到需要填充的部位。
18.上述氯化钠骨水泥在制备治疗受试者骨缺损的产品中的应用也属于本发明的保护范围。
19.所述受试者具体可为骨肿瘤病人，所述骨损伤具体可为骨肿瘤病人骨肿瘤切除后的骨缺损。
20.本发明的氯化钠骨水泥通过缓慢释放nacl在其周围形成并维持高渗环境，通过渗透压作用达到杀灭肿瘤细胞和抗菌的作用，与市售庆大霉素骨水泥相比本发明的氯化钠骨水泥不仅具有较强的局部杀灭肿瘤的作用，而且具有广谱的局部抗菌作用。
21.本发明的氯化钠骨水泥具有以下优势：
22.1)nacl中的钠离子和氯离子都是人体的必须元素，参与人体正常的生物学反应，不会产生副作用；
23.2)为了防止nacl加入后导致的骨水泥力学强度丢失，一方面通过多组实验确定骨水泥可以达到杀灭肿瘤细胞和细菌的最佳浓度，另一方面通过力学测试(iso 5833)检测高渗骨水泥产品的力学参数并将之与市售骨水泥对比。本发明的结果表明与正常市售骨水泥相比，含10-13％nacl的高渗骨水泥既具有良好的抗肿瘤与抗菌活性，同时力学强度与普通骨水泥基本保持一致(图1)；
24.3)为了进一步消除骨水泥制备过程中人工操作不当导致骨水泥力学参数的误差，在确保nacl颗粒完全干燥并且在混合时不会出现结块成团的现象的基础上，利用真空搅拌机对骨水泥进行混合，消除骨水泥内部可能出现的气泡空腔，提高骨水泥的力学强度；
25.4)高渗骨水泥中nacl的缓慢释放可以保证水泥填充部周围保持持续高渗状态，根据释放试验结果(图2)，本发明的氯化钠骨水泥可以在模拟体液中持续释放10天，然后逐渐趋于平稳。局部的高渗状态可以对周围的所有肿瘤细胞和细菌产生有效的物理杀伤作用，不会被肿瘤耐药或抗生素的抗菌谱所限制(图3，骨水泥对革兰氏阴性菌：大肠杆菌，革兰氏阳性菌：金黄色葡萄球菌和耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌masa都有较强的杀灭作用)。
附图说明
26.图1为骨水泥中氯化钠含量对其力学强度的影响，其中0表示市售骨水泥的数值。
27.图2为本发明实施例2制备的氯化钠骨水泥在模拟体液中的释放图。
28.图3为本发明实施例2制备的氯化钠骨水泥的抗菌实验结果图。
29.图4为本发明实施例4中制备的氯化钠骨水泥的杀灭肿瘤细胞效果图。
具体实施方式
30.下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本发明的限制。
31.下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
32.实施例1考察氯化钠含量对骨水泥力学强度的影响
33.力学实验：根据iso 5833:2002进行
34.将pmma36g，nacl粉末6.4g，放射显影剂(叶绿素)3.6g，引发剂(过氧化苯甲酰)0.4g；浓度20ml/l的mma溶液18ml，浓度20ml/l的n,n-二甲基甲苯胺2ml，对苯二酚100ppm混合得到骨水泥样品1(nacl粉末占比15％)；
35.调整nacl粉末的量，使得nacl粉末占pmma与nacl混合粉末的重量百分比依次为17％、18％、20％，制得骨水泥样品，进行抗压实验。
36.抗压实验：骨水泥混合后，铸成圆柱体，然后测定圆柱体的抗压强度。测定从一套骨水泥制得的五个试条。试验开始前，混合及试验设备在(23
±
1)℃下至少保持2h,试验在(23
±
1)℃下进行。试验样件规格：长度为(12
±
0.1)mm,直径为(6
±
0.1)mm的直圆柱体。将圆柱体放在试验机里，圆柱体与试验机台板问没有任何垫片。开动试验机在19.8mm/min-25.6mm/min的范围内用恒定的十字头速率作形变对负载的曲线。当圆柱体破裂时停机。
37.抗弯曲实验：骨水泥混合后，制成矩形试条。试条的抗弯模量和抗弯强度采用四点弯曲试验法测定。测定从一套骨水泥制得的五个试条。弯曲试验机其十字头速率为(5士1)mm/min,配有精度为士0.05mm的测量和记录试样中心挠度的装置。实验样件为矩形试条，长为(75
±
0.1)mm、宽为(10
±
0.1)mm,厚为(3.3
±
0.1)mm,测试前在(23
±
1)℃保持试条(24
±
2)h。将试条对称地放在四点弯曲试验台上。用弯曲试验机以5mm/min
±
1mm/min的十字头速率，从零开始在中央负载柱上加力，记录试条挠度随施力的变化情况，继续加力直至试条断裂。
38.图1为骨水泥中氯化钠含量对其力学强度的影响
39.由图1可知，当nacl达到15wt％时仍能保证和市售骨水泥相近的力学强度。当进一步增加nacl含量(超过15wt％)时则出现力学强度下降的情况。
40.实施例2
41.按照如下配方制备氯化钠骨水泥
42.配方：
43.粉末部分：pmma重量为36g，nacl粉末重量为6.4g，放射显影剂为3.6g，引发剂(过氧化苯甲酰)为0.4g；
44.溶液部分：20ml，其中浓度20ml/l的mma溶液18ml，同样浓度的促进剂(n,n-二甲基甲苯胺)2ml，阻聚剂对苯二酚100ppm。
45.将粉体部分与溶液部分在真空搅拌机中充分混匀，得到氯化钠骨水泥；
46.对制得的氯化钠骨水泥进行na离子释放试验：
47.根据iso 10993实验要求，按照骨水泥质量，每0.2g配1ml模拟体液(细胞培养基
10％胎牛血清)，将骨水泥球体与相对应体积模拟体液放入无菌容器。将容器置于37摄氏度，5％co2培养箱。在1小时，3小时，5小时，7小时，9小时，12小时，1天，3天，5天，7天，12天，15天时分别吸取模拟体液1ml，并补充模拟体液1ml，并测量模拟体液中na

浓度。
48.图2为制得的氯化钠骨水泥在模拟体液中的释放图，在第10天达到平台期。
49.由释放试验中可以看出本发明的氯化钠骨水泥在模拟体液中可以持续释放10天，然后逐渐趋于平稳，在其周围形成并维持高渗环境，通过渗透压作用达到杀灭肿瘤细胞和抗菌的作用。
50.实施例3、抗菌实验
51.抗菌实验：
52.将大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和耐甲氧西林的葡萄球菌稀释至浊度为0.5麦氏标准单位的菌悬液。用无菌棉蘸取菌悬液均匀涂抹至琼脂培养基表面。将本发明实施例2制备的骨水泥和市售骨水泥(palacos，直径6mm、高12mm)分别置于培养皿中心。37℃温度条件下放置24小时，观察骨水泥周围的抑菌环大小。
53.图3为实施例2制备的氯化钠骨水泥的抗菌实验结果图，图中中心为氯化钠骨水泥柱，以水泥柱为中心形成了明显的抗菌环。
54.从图中看出本发明制备的氯化钠骨水泥对革兰氏阴性菌和阳性菌以及耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌都有非常好的抗菌效果。
55.实施例4、杀灭肿瘤的实验
56.按照如下配方制备氯化钠骨水泥
57.配方：
58.粉末部分：pmma重量为36g，nacl粉末重量为4g，放射显影剂(叶绿素)为3.6g，引发剂(过氧化苯甲酰)为0.4g；
59.溶液部分：20ml，其中浓度20ml/l的mma溶液18ml，同样浓度的促进剂(n,n-二甲基甲苯胺)2ml，阻聚剂对苯二酚100ppm。
60.将粉体部分与溶液部分在真空搅拌机中充分混匀，得到氯化钠骨水泥；
61.将制得的氯化钠骨水泥圆片和市售骨水泥圆片(palacos，直径10mm，高2mm)与骨肉瘤细胞系以及肾癌细胞系共培养5天后，利用细胞毒性试剂盒(按照试剂盒的标准说明书操作即可)检测各组肿瘤细胞的活性。实验结果表明本发明的氯化钠骨水泥具有杀灭肿瘤细胞的作用，而市售骨水泥则没有(如图4所示)。
62.以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的宗旨和范围，以及无需进行不必要的实验情况下，可在等同参数、浓度和条件下，在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例，应该理解为，可以对本发明作进一步的改进。总之，按本发明的原理，本技术欲包括任何变更、用途或对本发明的改进，包括脱离了本技术中已公开范围，而用本领域已知的常规技术进行的改变。