载万古霉素-纳米金刚石复合组织工程骨的制备及其治疗感染性骨缺损的生物学机制研究

The repair and treatment of infectious bone defect is a common problem in the field of orthopedic clinic, medical materials science and tissue engineering. Vancomycin has a bactericidal effect on common bacteria in infectious bone defects. Constructing a sustained-release system of vancomycin can sustain the release of drugs in infected areas and reduce systemic toxicity and side effects. Although its sustained-release system has been applied to the study of orthopedic diseases, the drug-loading efficiency is not satisfactory.Previous studies have found that surface-modified nanodiamonds have an efficient drug-loading effect on vancomycin. In view of this, this study intends to use nano-diamond to construct an efficient vancomycin sustained-release system, and to prepare vancomycin-nanodiamond-45S5 bioglass composite tissue engineering bone using 3D printing technology. We use methods of material science, cytology, bacteriology and zoology to explore the mechanism and outcome of vancomycin-nanodiamond-45S5 bio-glass composite tissue engineering bone for the treatment of infectious bone defects. This study provides new ideas and approaches for the repair and healing of infectious bone defects, and has important scientific research and clinical significance.

感染性骨缺损的修复和治疗是骨科临床、医用材料学、组织工程学等学科领域共同面临的难题。万古霉素对于感染性骨缺损常见的细菌均有杀灭效果。构建万古霉素的药物缓释系统，可在感染局部持续缓释药物，降低全身毒副作用，其缓释系统虽已应用于骨科疾病的研究，但载药效率不尽理想。前期研究发现，经过表面修饰的纳米金刚石对于万古霉素有高效的载药作用。鉴于此，本研究拟利用纳米金刚石构建高效的万古霉素缓释系统，采用3D打印技术制备载万古霉素-纳米金刚石-45S5生物玻璃复合组织工程骨，通过运用材料学、细胞学、细菌学和动物学等方法，探讨载万古霉素-纳米金刚石-45S5生物玻璃复合组织工程骨治疗感染性骨缺损的作用机理、转归机制，为感染性骨缺损的修复和愈合提供新的思路和途径，具有重要的科学研究和临床应用意义。

感染性骨缺损（infected bone defects，IBD）的修复和治疗是骨科临床、医学材料学和组织工程学等多个学科领域共同面临的难题。在感染性骨缺损治疗需求的指导下，我们利用临床医学、医学材料学和组织工程学等多学科技术，构建了高效的载万古霉素-纳米金刚石缓释系统，并联合45S5生物活性玻璃制备了复合支架。然后从材料学、细胞学、细菌学和动物学等方面综合评估了其治疗感染性骨缺损的效果。结果表明，万古霉素-纳米金刚石复合支架具有优异的材料学性质，在体外细菌学和细胞学实验中表现出优异的抗菌效果、生物相容性和成骨能力。此外，我们建立了高效的感染性骨缺损的动物模型，将万古霉素-纳米金刚石复合支架植入感染性骨缺损部位，通过影像学、组织学分析以及骨修复相关蛋白表达等研究证实，万古霉素-纳米金刚石复合支架在动物体内具有良好的生物相容性、成骨和抗感染活性。综上，我们的研究结果证实了万古霉素-纳米金刚石复合支架治疗感染性骨缺损的治疗效果和转归机制，证明了万古霉素-纳米金刚石复合支架具有良好的抗菌效果、生物相容性和成骨作用，有望为临床治疗感染性骨缺损提供一种新的材料和方法。