《炬丰科技-半导体工艺》防止植入物表面生物膜形成的表面涂层策略

书籍：《炬丰科技-半导体工艺》

文章：防止植入物表面生物膜形成的表面涂层策略

编号：JFKJ-21-383

作者：炬丰科技

摘要

理想情况下，植入物表面的设计应能促进目标组织细胞的附着；同时，它们应该防止细菌粘附，这可以通过包含三道防线的修改策略来实现。作为第一个标准，选择性粘附可以通过可以用小肽功能化的非粘附涂层实现，从而支持骨接触植入物的成骨细胞粘附，但不支持细菌粘附。第二道防线由细菌存活、群体感应和生物膜形成定义，可以通过各种可以浸出或非浸出的抗菌物质来解决。第三道防线的可能性，即破坏已建立的生物膜，才刚刚出现。由于微生物在寻找克服某种防线的方法方面非常“巧妙”，因此最有希望的解决方案可能是所有这些抗菌策略的组合。允许组合这些不同方法的涂层系统很少。然而，基于超薄多功能 NCO-sP(EO-stat-PO) 的层可能代表这种集成方法的有前途的平台。

关键词：植入涂层，PEO，星形聚合物，细菌粘附，生物膜形成

介绍

种植体感染是一个临床问题

由于预期寿命的整体增加，需要关节置换的骨关节炎或髋关节骨质疏松性骨折患者的数量正在稳步增长。在美国，每年进行约 300,000 次初次髋关节置换术和约 350,000 次初次膝关节置换术 (1, 2)。荷兰或瑞典等工业化国家的纵向研究 (3) 表明进一步增加的明显趋势。更高的预期寿命和更年轻患者的治疗有助于更快地增加翻修关节置换。双重预防已将髋关节感染的风险降低到 1% 以下，膝关节置换术的感染风险降低到 2% (4, 5)。然而，由于这些外科手术的数量很多，以及由种植体感染引起的严重和长期的问题，这种并发症具有高度的个人和社会经济相关性。由于翻修关节置换术与较高的感染风险相关，因此这种并发症的相对负担将进一步增加。

 

 

RAD-肽和纤连蛋白 (FN) 的作用 细菌粘附

为了量化 NCO-sP(EO-stat-PO) 涂层和 RGD 或 FN 功能化表面上的细菌粘附，我们使用了根据 Shirai 等人 (45) 修改的方法。玻璃基材用 NCO-sP(EO-stat-PO) 包被，并如前所述用 RGD 肽或纤连蛋白进行功能化 (46)。将 10 微升 (105 CFU) 过夜培养的大肠杆菌 (108 CFU/mL) 均匀分布在基材表面上，并用未涂覆的玻璃盖玻片覆盖。在加湿培养箱中在 37°C 下培养 2 小时后，使用 5 mL 无菌 PBS（0.01M，pH 7.4）洗涤每个涂覆的玻璃基材。然后，将清洗过的表面印在琼脂板上，然后在最佳温度下孵育过夜。比较了每种基质上粘附的活细菌的数量。典型结果如图 2 所示。

结论

策略 减少植入物表面的感染可以针对不同的防线。以前的方法主要通过抗菌素来解决细菌存活、群体感应和生物膜形成问题。