新型激光工艺可大幅提升钛植入物抗菌性能和细胞融合能力

2022-10-17 11:23

医疗器械植入近年来越来越受关注和认可，但可惜的在关节置换手术和脊柱融合手术等过程中，当杆、钢板、螺钉和其他设备植入人体时，感染并出现并发症的情况仍然较为常见。

近日，来自美国印第安纳州普渡大学（Purdue University）的研究人员们开发了一种激光治疗方法，该方法可以将含银和不含银的钛骨科螺钉固定在植入物表面，以提高其抗菌性能和细胞融合能力。

值得注意的是，该工艺可应用于目前使用的许多金属医疗植入表面，应用市场潜力巨大。锯估计，这项工作可以帮助每年接受矫形和创伤手术的600多万人提高他们的生活质量。

新型激光工艺可大幅提升钛植入物抗菌性能和细胞整合能力

（图片来源：Purdue University）

在上述最新研究中，研究人员测试了激光纳米结构钛表面与激光固定银的抗菌效果，以对抗革兰阳性（金黄色葡萄球菌）和革兰阴性（大肠杆菌）细菌。根据观察，这些表面能够在之后超过6天的时间里保持高效稳定的抗菌性能。另外，与原始钛种植体表面相比，激光纳米纹理钛表面的骨骼消融整合性能也提升了2．5倍。

普渡大学材料工程学院的助理教授Rahim Rahimi解释称：“第一步，我们在钛植入物表面创建分级纳米结构，以增强骨细胞的附着。”“第二步，将具有抗菌特性的银固定在钛植入体表面。该技术使我们不仅可以将抗菌银化合物固定在钛植入物表面，而且还提供了一种独特的表面纳米纹理，可以更好地解决附着矿化的问题。这些独特的特性将有助于改善种植体的效果，从而降低感染风险，减少并发症（如植入设备故障）。”

Rahim Rahimi教授称，解决植入骨科设备引起的感染的传统方法，通常是使用抗生素，又或者其他有相关并发症的表面修饰。

他表示：“这些传统的药物涂层不可能提供长期的抗菌保护，因为大部分装载的药物在短时间内就被释放了。在植入物相关感染中也经常发现微生物的混合物。因而，选择一种广谱的杀菌剂至关重要。”

目前，这项创新已经向普渡大学技术商业化研究基金会办公室申报，该基金会已经申请了该知识产权的专利。下一步，上述研究团队的目标是将新工艺应用到标准骨科固定装置上，从而验证该技术，以获得美国食品和药物管理局（FDA）的批准，并将其授权给骨科领域的公司。