近日
浙大二院骨科團隊
在國際高影響力期刊上
連續發表4篇高質量研究論文
這4篇學術論文
依託於國家重點研發計劃
圍繞於
醫用材料表面高效骨誘導
強效抗感染塗層製備及相關機制
這個主題展開。
01
具備協同光催化抗菌和骨整合性能的無骨生物活性製劑策略
光熱治療是近些年興起的抗菌策略，但其造成的區域性高溫往往容易造成組織破壞從而影響骨整合，而如生長因子等生物製劑的活性又容易受高溫條件的影響。
因此，課題組在鈦基種植體表面將硫化銅奈米粒子（CuS NP）和還原氧化石墨烯（rGO）進行自組裝，使其具有光催化抗菌與促成骨形成的協同作用（圖1）。
研究結果表明該塗層不僅可以在近紅外光照射下產生光熱效應以殺死細菌，而且也能透過銅離子與rGO的協同作用以促進血管化骨整合
。體內外實驗結果表明，耦合CuS和rGO後可使得該植入物的抗菌效果提高40倍，並可在近紅外光照射下成功破壞細菌的生物膜。此外，CuS/rGO修飾的表面能顯著改善骨髓基質細胞粘附、增殖及向成骨細胞的分化。不僅如此，研究還發現種植體周圍血管化的增強與材料銅離子的持續釋放有關，且與rGO協同促進血管化骨整合。該研究成果以題為“An orthobiologics-free strategy for synergistic photocatalytic antibacterial and osseointegration”發表在Biomaterials雜誌上（DOI： 10。1016/j。biomaterials。2021。120853）。
解讀人
章增傑
02
構築可穩定載碘的有機金屬框架塗層預防內植入物感染
含碘消毒劑是臨床經典的外用消毒劑。然而由於其容易揮發的特性和較差的水溶性，碘在生物材料領域的應用長期受限。
課題組研究人員利用沸石型咪唑啉骨架-8（ZIF-8）對於碘強大的吸附結合能力，成功地開發出了能夠耐受高溫並可控發揮碘本身抑菌特點的功能性塗層，即透過電化學及水熱反應的方法在鈦合金材料基底表面穩定構建出ZIF-8塗層，並利用氣相沉積的手段實現碘的裝載。
體內外實驗表明，該塗層不僅能在細菌侵襲的弱酸性微環境中自發提高碘的釋放量，還能在近紅外（NIR）刺激下，實現表面塗層的加速降解，“觸發性”的釋放碘，從而大幅度提升材料的抗菌效果
。該策略為解決碘塗層改性穩定性差的問題展示了新的思路和方向，為其在生物材料鄰域進一步的開發與應用提供了可能。
研究結果以題為“Iodine Immobilized Metal-Organic Framework for NIR-Triggered Antibacterial Therapy on Orthopedic Implants”的文章形式發表於今年的《SMALL》雜誌上，並被推選作為該期雜誌的內封面（Inside Front Cover）文章
。
解讀人
滕王鍶源
03
適用於骨科植入物多重感染的全生命週期三步曲抗菌策略
研究人員透過構築多功能複合塗層系統，實現骨科植入物多重感染的全生命週期三步曲抗菌策略。
透過模擬臨床上多種感染情況下的動物模型，如骨髓炎模型，膝關節炎模型，假體感染翻修模型等，驗證該系統在植入體內後的早期，中期和後期發揮持續抗菌效應的作用機制。
此外，研究者還發現該系統不僅能在假體植入後的全生命週期內有效對抗感染，而且能夠顯著地促進宿主骨-植入物介面的骨整合
。最後，課題組成功將這種方法轉化到目前臨床上常用的骨科植入物上（如接骨板和椎弓根螺釘），表明該技術的臨床轉化價值。
這為假體植入後在不同階段進行感染治療提供了一種新穎的抗菌和骨整合的方法，而且該方法可能適用於骨科，口腔種植體等多種醫療裝置領域，具有廣泛的臨床轉化應用前景
。
研究結果最終以題為“A trilogy antimicrobial strategy for multiple infections of orthopedic implants throughout their life cycle”的文章發表於Bioactive materials雜誌（DOI： 10。1016/j。bioactmat。2020。11。030）。
解讀人
王翊凱
解讀人
黃鑫
第 68 期
責編 | 朱儁俊
