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上海硅酸盐所在医用金属表面抗菌功能化领域取得系列进展
2018-03-27 19:16:53 | 【 【打印】【关闭】

  抗菌兼成骨效应是种植牙和人工关节等骨植入器械的临床急需。传统解决思路是将抗菌组分和促成骨组分机械混合施于基材表面这无法排除抗菌组分对正常细胞的不利影响难以平衡临床抗菌兼成骨需求不利于抗菌功能化技术的临床推广。 

  近日,中国科学院上海硅酸盐研究所曹辉亮副研究员和刘宣勇研究员基于贯通材料生物领域的质子耦合电子转移理论提出双功能微电池效应抗菌思路。该思路将抗菌的惰性金属(如银)和促成骨的活泼金属(如钙)同时引入钛表面构建“双功能微电池”利用微电池的阴极析氢反应扰乱细菌能量合成功能所依赖的质子浓度梯度(PMF)微电池的阳极腐蚀(离子释放)反应引诱细菌储备活性离子(消耗能量),两者协同使细菌处于严重应激状态。更重要的是这种双功能微电池效应可激活大鼠骨髓间充质干细胞整合素调控的成骨通路促进骨整合。该研究将抗菌与组织整合联合设计成功制备了具有细胞选择特征的抗菌表面为制造抗菌兼成骨型植入器械提供了新方向。相关研究以“Bifunctional galvanics mediated selective toxicity on titanium”为题发表在Materials Horizons (IF=10.706) 2018, 5:264-267上。 

  细菌感染是导致医用植入器械失效的首要原因之一。表面工程技术的发展为解决医用材料植入后的相关感染问题提供了新的途径。刘宣勇研究员带领的生物材料表面与界面团队针对传统抗菌材料毒性大、抗菌活性不可控、抗菌与组织整合不兼容等问题经多年努力探索出无机纳米抗菌材料可控镶嵌技术提出基于肖特基接触微电池效应赋予医用金属表面安全可控抗菌功能,发表了系列研究结果:Biomaterials 2015, 65:22; Biomaterials 2014, 35:7699; Biomaterials 2014, 35: 9114; Biomaterials 2011, 32: 693; J. Phys. Chem. Lett 2014, 5: 743; ACS Appl. Mater. Inter. 2017,9:5149; Acta Biomater. 2013, 9:5100; Acta Biomater. 2012, 8:904等。其中Biomaterials 2014, 35:7699Acta Biomater. 2012, 8:904入选ESI高被引论文。这些研究为安全抗菌型医用植入器械的研发和临床推广提供了科学依据和技术参考。 

 

 双功能微电池效应抗菌思路示意图 

    

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