钛种植体表面新型功能性抗菌涂层的构建及其抗细菌生物膜感染的研究

抑制种植体表面细菌生物膜的形成是降低种植体术后感染的关键。卤代呋喃酮因能有效抑制细菌生物膜，且不产生耐药性，在抗细菌生物膜感染的研究中倍受关注。若能在种植体表面构建载卤代呋喃酮的功能性抗菌涂层，无疑将为降低种植体术后感染带来新的希望。.申请人在前期的研究中应用微弧氧化技术在钛金属植入体表面制备了多孔生物活性涂层。而合作单位研发的聚（乳酸-氨基酸）缓释微球可作为药物载体，具有可控性释药特征。本项目拟在上述研究基础上，通过渗涂法，在钛种植体表面构建载卤代呋喃酮缓释微球的新型功能性抗菌涂层；并进一步揭示新型涂层的释药机制与抗细菌生物膜感染和促生物活性之间的关系。该项目对于降低植入体术后感染、减少细菌耐药性，以及促进种植体骨结合具有重要意义，并可为钛种植体表面功能性抗菌涂层的构建提供新的策略。

【背景】钛及钛合金以其良好的机械力学性能和生物相容性，已经作为种植材料广泛应用于矫形外科及口腔医学临床。然而种植体相关感染仍旧是种植领域较为棘手并且难以解决的术后并发症之一。【研究方向】如何在钛种植表面构建具有抗菌性能同时又具有高生物活性的功能性抗菌涂层对预防种植体相关感染以及促进骨结合具有重要意义。【主要内容】本课题通过构建载新型抗菌剂“卤代呋喃酮化合物”的钛种植体新型功能性种植体抗菌涂层，分别对抗菌涂层的制备和释药特性、体外抗菌和成骨细胞特性以及动物体内抗菌和成骨特性进行了研究和评价。【重要结果和关键数据】通过单因素考察和正交试验对纳米微球的制备工艺参数进行优化，并通过体外释药实验选择了合适的PLLA数均分子量（152,000）；然后采用振荡渗涂交联法在微弧氧化的纯钛表面构建出了新型功能性抗菌涂层，新型抗菌涂层的释药时间为60天；体外抗菌实验结果显示：1-7天的抗菌率均在98%以上， 60天内抑菌圈直径>15mm，成骨细胞相容性结果显示新型功能性抗菌涂层较对照组具有更好的成骨细胞相容性（p<0.05）。进一步的动物实验显示，在炎症环境下植入种植体2个月后，新型涂层组种植体周围临床指标较空白对照组有着显著的统计学优势（p<0.05）。影像学检查显示，新型图层组和实验动物颌骨结合紧密；新型涂层组骨-种植体接触率（60.20±3.51%）和结合强度（2.40±0.51MPa）较空白对照组（35.06±3.64%和1.83±0.64MPa）均有显著地统计学差异（p<0.05）。以上结果证实新型抗菌涂层具有显著的预防种植体周围早期感染的效果同时具有良好的骨结合性能。【科学意义】本课题探索出了一种新的在纯钛表面构建功能性抗菌涂层的方法，构建出来的新型功能性抗菌涂层是一种潜在的预防钛种植体相关感染，提高钛种植体的成功率和使用寿命的有效方法。