載萬古霉素人工骨微球的人體局部釋放及全身藥物濃度監測

毛 璐，張伯松，董 迪，卞 婧，李 靜，齊文淵

0 引言

隨著工業、農業、交通運輸業和建筑業的發展，創傷發生率不斷上升。近年來，骨科手術復雜程度大大提高，加之植入物的應用，骨感染患者也隨之增多。骨感染對患者和醫生都是一種災難，因為骨感染局部骨質硬化甚至存在死骨，使局部血運差，全身給藥的抗菌藥物不能在局部形成有效血藥濃度，造成療效不佳。提高骨感染局部的藥物濃度是治療骨感染需要關注的重要問題。骨感染病例中G+菌占大多數[1]，如：金黃色葡萄球菌、凝固酶陰性的葡萄球菌，以及糞腸球菌和屎腸球菌[2]，均可以使用萬古霉素進行治療。萬古霉素全身給藥組織濃度低，其骨濃度僅為靜脈血藥濃度的7%～13%[3]，為達到骨組織中的治療濃度，指南推薦骨感染病例血藥谷濃度需要達到15～20 μg/mL[4]，而大劑量長療程應用，與腎損傷、白細胞減少、藥物熱等不良反應密切相關[5]。本研究將萬古霉素人工骨微球植入患者感染部位，用于骨感染治療，觀察其釋放規律及局部組織濃度，為臨床推廣提供參考。

1 一般資料

創傷骨科2017年1-7月收治的骨感染患者，行萬古霉素人工骨微球植入術。共13例，男11例，女2例；骨感染部位：股骨干6例，脛腓骨5例，肱骨干1例，髖關節1例。

1.1 試劑和材料 硫酸鈣人工骨(OSTEOSET-RBK 8400-0611快干型5 mL)，注射用鹽酸萬古霉素[VIANEX S.A.(PLANT C)，希臘]，萬古霉素檢測試劑(酶放大免疫法)包括：①酶試劑(含細菌的葡萄糖-6-磷酸脫氫酶標記的萬古霉素、HEPES/三羥甲基氨基甲烷緩沖液、小牛血清白蛋白、穩定劑及防腐劑)；②抗體試劑(含鼠單克隆萬古霉素抗體、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸、葡萄糖-6-磷酸、小牛血清白蛋白、穩定劑和防腐劑)，批號：8C202SG0_B；萬古霉素定標液，德國西門子公司(批號：8C202SG0_B)；萬古霉素質控試劑盒，美國Bio-Rad Laboratories (批號：57341、57342)，臨用時用5 mL 純凈水溶解、混勻冷藏備用。

1.2 儀器 ViVa-E血藥濃度分析系統(德國西門子公司)，醫用臺式離心機(北京白洋醫療器械公司)。

2 方法

2.1 酶放大免疫法標準曲線 取出冷藏在2～8 ℃條件下的萬古霉素質控樣本或定標液，平衡至室溫，輕搖混勻后，分別吸取150 μL 質控樣本及定標液0、5、10、20、30、50 μg/mL，注入檢測杯中，放入VIVA-E 臨床化學分析儀中測定，測定值由儀器自動擬合成標準曲線，方程：Y=-3×10-7X3-6×10-5X2+0.007 X+0.269 6，R=0.999 9，符合要求并接受使用。

2.2 樣本采集及處理 手術醫生在層流手術室中將人工骨(5 mL)及2 g萬古霉素混合，利用專用的模具制成顆粒狀萬古霉素硫酸鈣人工骨微球，植入患者骨缺損部位，局部留置引流管，外接引流袋，記錄植入時間。患者于術后2 h及術后次日清晨分別留取靜脈血(2 mL)及引流液(2 mL)，靜脈血及引流液標本均用真空采血管(含EDTA抗凝劑)留取，此后每日清晨用量筒量取前1 d引流量，混勻后留取其中2 mL，直至臨床拔除引流管。靜脈血及引流液標本以4 000 r/min離心5 min，取上清，每次取樣300 μL，ViVa-E血藥濃度分析系統進行萬古霉素濃度測定。

2.3 數據處理 應用SPSS 22.0軟件處理數據，進行統計分析。血藥濃度數據應用Phoenix WinNonlin 6.4軟件進行藥動學參數計算。

3 結果

3.1 引流液濃度測定 引流管留置時間中位數為3 d，最長為6 d，最少為2 d。術后2 h局部引流液藥物濃度為(2 511.63±1 813.92) μg/mL，此后每日(術后第1～4天)引流液平均濃度分別為(1 488.33±775.89)、(1 427.69±1 249.47)、(1 109.86±876.14)、(1 373.90±981.51) μg/mL，留置6 d的患者第6天引流液中萬古霉素濃度為750 μg/mL，所有患者引流量第1天最多，之后逐漸減少。

3.2 血藥濃度測定 術后2 h血藥濃度最高為1.5 mg/L，最低為0，中位數為0.4 μg/mL，術后18 h血藥濃度最高為1.4 μg/mL，最低為0，中位數為0.5 μg/mL，術后第2天最高值為1.4 μg/mL，最低值為0，中位數為0.3 μg/mL，術后第3天，血藥濃度最高為0.1 μg/mL。

3.3 利用Phoenix WinNonlin 6.4計算萬古霉素人工骨微球的藥動學參數 采用非房室模型，主要藥動學參數計算結果見表1。由表1可見，最大局部釋放速率出現在給藥后9 h，平均最大局部釋放速率可達28 721.529 mL·μg/(mL·h)，釋放量平均為461 290 mL·μg/mL，累積1周的平均局部釋放率為23.06%。血藥濃度參數見表2。

表1 萬古霉素人工骨微球的局部釋藥藥物動力學參數

表2 萬古霉素人工骨微球植入后全身藥代動力學參數

3.4 利用Excel 2013對萬古霉素人工骨微球釋放率與時間繪制釋放曲線 見圖1，累計釋放量時間曲線見圖2。局部釋放模型擬合結果見表3。結果顯示，萬古霉素人工骨微球的局部釋放符合Weibull (r=0.966 8)。

圖1 局部釋放百分率時間曲線

圖2 累計釋放量時間曲線

表3 釋藥規律的數學模型擬合

4 討論

4.1 萬古霉素人工骨的局部釋放規律及影響因素 在手術清創的同時給予負載抗生素緩釋系統已經成為臨床治療骨感染的方法之一。人工骨與骨水泥相比具有藥物載體和修復骨缺損的雙重作用，而且不用額外手術取出，具有一定的優勢，但是目前臨床使用抗菌藥物人工骨中抗菌藥的具體劑量缺乏相關實驗數據支持，屬于醫生個人經驗。因此，我們嘗試監測局部植入萬古霉素人工骨患者的血藥濃度和同期引流液濃度，觀察其在體內釋放的規律。既往研究發現，萬古霉素硫酸鈣人工骨體外釋放可以在33 d內累計釋放77.53%，符合Weibull方程[6]。本研究中，患者體內累計局部釋放率為23.06%，低于體外釋放數據?？赡艿脑蛉缦拢孩倩颊吆笃谝饕褐饾u減少直至引流管拔除，無法獲得術后1周及以后的局部標本，但藥物仍在局部緩慢釋放，因此，后續的釋放量無法統計；②局部釋放的萬古霉素部分進入循環，從腎臟排泄。因此測得的局部釋放量較體外減少。

局部藥物濃度及釋放量的影響因素：病灶大小及部位，如：髖關節感染的患者引流量較多，會對局部藥物濃度進行稀釋；血運豐富的部位吸收入血的藥物量也較多，造成局部藥物濃度進一步降低，形成漏槽效應，導致更多的藥物從人工骨中釋放，因此，引流量大，且手術植入部位血運豐富的患者，整體藥物釋放量會增加。本研究中，1例髖關節感染患者的局部累計釋放量可達40.9%，而創面較小的患者，如：脛腓骨感染，周圍軟組織較髖關節少，引流量也較少，局部藥物濃度會成倍增加，限制了更多藥物的溶出，整體釋放量下降。1例脛腓骨感染患者的整體釋放量僅為9.46%。盡管實驗結果變異率高，但通過“3.4”項下的數據擬合發現，體內釋放規律仍符合Weibull方程。釋放模型反映了藥物在體內的釋放規律，可以作為臨床局部使用的劑量及局部釋放量的參考。

4.2 局部給藥后藥物的全身吸收 有報道，局部加入含0.3 g萬古霉素的人工骨，血藥濃度在3、5、7 d可達20～40 μg/mL[7]。但另一研究發現，萬古霉素靜脈給藥的藥物濃度監測顯示，1 g q12h給藥4劑后，谷濃度<10 μg/mL占44%，超過20 μg/mL僅占12.96%[8]。局部僅給予0.3 g萬古霉素，血藥濃度理論上應遠小于間斷靜脈給藥，不可能出現植入術后7 d血藥濃度仍達20～40 μg/mL的高濃度。由體外釋放規律以及本次試驗的藥物局部釋放規律可知，局部植入后在最初的24 h內釋放量最大，血藥濃度在此期間可達治療期間的最大值，13例患者血藥濃度在此期間最高為1.5 μg/mL，最低為0，可見藥物在局部應用后全身吸收很少，只有吸收入血的藥物才會經過腎臟進行排泄，產生腎毒性，因此，說明局部使用的腎臟安全性較全身用藥低。

5 結論

骨感染患者手術植入2 g萬古霉素人工骨微球，可以至少在術后1周內使傷口局部達到細菌MIC的數百倍甚至上千倍，局部釋放規律符合Weibull方程，而全身吸收很少，血藥濃度基本為0，可以避免全身使用萬古霉素帶來的不良反應。載萬古霉素硫酸鈣人工骨微球是治療骨感染的一種有益的嘗試。

參考文獻：

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