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目的 生物膜是假体周围关节感染(Periprosthetic Joint Infection,PJI)致病过程中的关键因素,其不仅存在于植入物表面,还可能存在于关节腔或植入物周围的组织中,并且葡萄球菌生物膜的成膜方式主要包括多糖胞间粘附素(Polysaccharide Intercellular Adhesion,PIA)依赖与PIA非依赖两种。研究表明,银(Silver,Ag)元素具有良好的抗菌特性,它在材料表面有可释放和不可释放两种存在形式。本研究旨在通过不同的表面修饰技术对纯钛表面进行改性优化,以最大程度改善其抗菌性能并克服一些不良效应,进而展开一系列的材料学表征和生物学评价。内容与方法1.对于银可释放涂层,我们先采用微弧氧化方法在钛片上生成二氧化钛涂层,然后利用水热法在此基础上掺杂不同含量的纳米银颗粒。对于银不可释放涂层,我们先采用阳极氧化法在钛片表面原位制备二氧化钛纳米管(Nanotubes,NTs)阵列,然后在该表面利用等离子体浸没离子注入技术嵌入银纳米颗粒,之后再通过真空抽滤冷冻干燥法在材料表面负载万古霉素(Vancomycin,V)。2.我们借助于场发射扫描电镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、场发射透射电镜等仪器表征样品。我们采用细胞计数试剂盒-8(CCK-8)方法评价样品的生物相容性。对于体外抗菌效果,我们采用涂布平板法、扫描电镜、激光共聚焦显微镜等手段来评价。为了更好地模拟临床,我们在体外建立了材料-细菌-细胞共培养体系来观察细胞在有细菌污染材料表面的生长情况。另外,我们也分析了银可释放涂层对于两种不同生物膜成膜相关基因的表达。为了观察银不可释放涂层的体内抗菌效果,我们建立了新的兔PJI模型,并利用X线透视、扫描电镜、细菌计数和组织切片进行评价。结果1.银可释放涂层会在溶液中缓慢持久释放出银离子,并且释放量与掺杂量成正相关。银不可释放涂层中的银以纳米颗粒的形式存在,在溶液中无银离子释放,但其中的万古霉素呈现出爆发释放和缓慢释放两个阶相。2.体外结果提示,银可释放涂层(Ag-0.01)和银不可释放涂层(NT-Ag-V)均能很好地抵抗浮游菌和粘附菌,从而抑制生物膜的形成。在共培养研究中,上述两组样品表面的细胞覆盖率最高。然而关于细胞相容性,除非银离子的释放量控制得当,否则还是会产生细胞毒性(比如Ag-0.1组)。另外,Ag-0.01涂层会影响PIA-依赖和PIA-非依赖的生物膜成膜相关基因的表达。NT-Ag-V涂层的体内结果表明其具有良好的抗菌效果和早期的组织整合性能。结论通过不同的修饰技术,我们可以在钛表面构建生物相容性良好、抗菌效果突出的含银抗菌优化涂层,使其能同时杀伤浮游菌和粘附菌,并促进细胞的粘附生长,从而更好地抵御PJI。