中國科大聯合研究團隊成功製備可加速骨修復的植入物材料

記者12月4日從中國科大獲悉，近日，中國科學技術大學吳徵威特任研究員聯合中南大學湘雅醫學院鄧幼文教授，利用等離子體浸沒離子注入（PIII）技術成功製備了含有鈷元素的鈦基骨植入物。這類植入物具有消除感染並加速骨修復的功能，患者無需過多地攝入外源性重組蛋白或抗生素來抵抗臨牀併發的細菌增殖等，爲骨骼疾病提供了潛在的治療方案。研究成果日前發表於《先進科學》。

感染性骨缺損的治療和骨骼功能的恢復是現代醫學領域面臨的重大挑戰。世界衛生組織報告顯示，全球每年約有150萬嚴重骨感染病例。在傳統臨牀實踐中，長期使用抗生素可能導致微生物耐藥性的增加，而生物膜引發的炎症反應也會阻礙組織癒合過程，使骨感染治療尤爲棘手。

研究團隊將鈦植入物浸沒於等離子體環境中，再施加高壓脈衝，利用電場把等離子體中的鈷離子加速注入到鈦合金表面內。PIII技術可以實現對植入物的一步式改性，並能精確調控注入劑量。

利用大鼠進行的骨感染體內治療實驗顯示，由此技術製備的材料成功地減輕了組織炎症，加速了新骨骼的形成，極大程度地消除了骨骼感染中的細菌和其他病原體，表現出了極佳的生物物理適應性，能夠促進感染性骨缺損癒合與組織再生。

他們進一步進行了實驗分析，上述效果是因爲材料中的鈷離子使巨噬細胞極化爲有助於組織癒合的M2型表型，爲骨骼再生營造了良好的免疫環境，促進了成骨分化，並降低了細胞內抗酒石酸酸性磷酸酶的活性，抑制了破骨細胞活化。與此同時，該植入物可以抑制細菌生物膜的形成，具有顯著的抗菌特性，以耐甲氧西林金黃色葡萄球菌爲例，其粘附率降低80%以上。團隊討論了基因組學數據，爲從分子機制維度進一步理解材料調控巨噬細胞極化提供了支持，論證了含鈷鈦合金材料在骨修復與免疫調節方面的治療潛力。

審稿人評價該工作“爲創造新型骨科材料提供了重要見解，是該領域的重要補充”。（記者 汪喬）