醫用金屬表面非釋放型抗菌功能構建及機理研究取得新進展

科研信息網 劉洋 2019-10-10 15:44:05
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  近日,中國科學院深圳先進技術研究院人體組織與器官退行性研究中心研究員王懷雨與香港城市大學教授朱劍豪、河海大學教授吳國松以及中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所研究員莊杰等開展合作,通過原位納米片層生長成功實現兼有非釋放型抗菌性能、耐蝕性和生物相容性的鎂合金塊體的構建。該植入體有望應用于骨植入體材料中以降低患者術后感染幾率進而加速康復。相關論文“NonLeaching Antibacterial Concept Demonstrated by In Situ Construction of 2D Nanoflakes on Magnesium發表在國際學術期刊Advanced Science。論文第一作者是香港城市大學博士王國敏

  在骨植入中,術后感染往往是困擾醫生以及病人的一大難題,鎂合金作為一種輕質材料在植入體研究中備受矚目。傳統鎂合金的抗菌主要依賴于鎂離子和堿性環境的釋放型抗菌機理。實際上,包括抗生素以及抗菌材料接枝在內的釋放型抗菌過程一直是抗菌研究的主流,盡管這種抗菌方式效果顯著,但大量抗菌制劑的釋放會引起細菌耐藥性以及其他副作用。因此,對于骨關節植入,在局部實現抗菌效果的非釋放型抗菌過程更加有望在對抗術后感染的同時減少副作用。

  基于以上背景,在該研究中,研究人員以鎂合金為模板,通過水熱方法實現鎂合金上二維納米片的原位生長并著重對抗菌機理進行多方面闡釋。通過掃描電鏡的觀察、一系列生化測試和計算機模擬,該研究得到直接的證據證明該二維納米片可以向細菌施加剪切力拉伸細胞膜而實現殺菌效果,這不同于傳統的鎂合金依賴釋放離子的抗菌機理。同時二維納米片的保護作用使得抗蝕效果實現良好改善,進而促進成骨細胞的粘附與鋪展。進一步,該研究通過動物實驗初步驗證了改性后的材料作為植入體的可行性。該研究以鎂合金為模板,首次提出利用非釋放型抗菌機理來構建集抗菌、抗蝕、安全于一身的植入體材料,為多功能生物材料的研發提供了新的思路。

  該項研究得到香港研究資助局、國家自然科學基金、深圳市孔雀團隊、中科院青促會以及中科院STS區域重點項目等資助。

  論文鏈接

二維納米片的非釋放型抗菌機理示意圖