华盛顿州立大学研究人员开发的一种新型外科植入物在实验室测试中能够杀 87% 的引起葡萄球菌感染的细菌，同时与现有植入物一样保持坚固且与周围组织相容。
这项工作发表在《国际极限制造杂志》上，有朝一日可能会在许多常见手术中更好地控制感染，例如世界各地每天进行的髋关节和膝关节置换术。植入物的细菌定植是其失败和术后不良结果的主要原因之一。
“感染是一个我们没有解决方案的问题，”该论文的通讯作者、华盛顿州立大学机械与材料工程学院波音特聘教授 Amit Bandyopadhyay 说。“在大多数情况下，植入物没有防御感染的能力。我们需要找到一种设备材料本身能够提供一些固有抵抗力的东西——而不仅仅是提供基于药物的感染控制。在这里我们要说的是，为什么不改变材料本身并让材料本身具有固有的抗菌反应呢?”
用于髋关节和膝关节置换以及其他外科植入物的钛材料是 50 多年前开发的，不太适合克服感染。尽管外科医生经常先用抗生素进行治疗，但危及生命的感染可能会在手术后立即发生，或者在几周或几个月后作为继发感染发生。一旦感染在植入物上形成一层模糊的细薄膜，医生就会尝试用全身抗生素进行治疗。然而，在大约 7% 的种植手术病例中，医生必须进行翻修手术，移除种植体、清洁该区域、添加抗生素并植入另一个种植体。
华盛顿州立大学的研究人员利用 3D 打印技术，在通常用于植入物的钛合金中添加了 10% 的钽(一种耐腐蚀金属)和 3% 的铜。当细菌接触到材料的铜表面时，几乎所有的细胞壁都会破裂。同时，钽可以促进周围骨骼和组织的健康细胞生长，从而加快患者的康复。研究人员花了三年时间对其植入物进行了全面研究，在实验室和动物模型中评估了其机械性能、生物学和抗菌反应。他们还研究了其磨损情况，以确保植入物中的金属离子不会磨损并移动到附近的组织中，从而导致性。
“这种多功能设备的最大优点是，可以用它来控制感染以及良好的骨组织整合，”合著者、该校西屋电气杰出教授 Susmita Bose 说。“因为感染是当今外科领域的一个大问题，如果有任何多功能设备能够同时完成这两件事，那么没有什么比它更好的了。”
研究人员正在继续这项工作，希望在不影响组织整合的情况下将细菌亡率提高到99%以上的标准。他们还希望确保这些材料在患者可能使用的现实负载条件下提供良好的性能，例如在膝关节置换的情况下徒步旅行。
研究人员正在与华盛顿州立大学商业化办公室合作，并已申请了临时专利。这项工作由美国国立卫生研究院资助，并与斯坦福大学和华盛顿州立大学兽医学院的研究人员合作。
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