超级英雄物质“镓”，或将使骨植入失败率降至1%以下！

悉尼大学领导的研究小组研发了一种新型骨植入物，能够减少感染几率，从而显著降低植入失败率。

在澳大利亚，骨植入物正变得越来越常见。因为许多老年人患有骨质疏松症，部分患者需要进行骨植入来替换缺失或支撑受损的骨骼。例如，2020年共进行了170多万次关节置换手术，然而传统的骨植入物失败率很高。髋关节和膝关节置换术在10年内的平均失败率约为20%。高失败率让许多患者不得不接受二次手术，经历不必要的疼痛，这对患者、患者家属和医疗系统来说都是巨大的负担。

由悉尼大学研究小组研发的有机骨植入物，比传统骨植入物更安全，可以减少炎症发生，同时防止生物膜(微生物)的形成，而这种生物膜通常会导致感染和植入失败。据估计，新型骨植入物将使骨植入失败率降到1%以下。

新型骨植入物富含镓（一种安全且高度抗菌的化学元素）和防御素（人体内一种天然存在的抗菌生物分子）。研究人员在常用的植入材料聚乳酸（PLA）中添加了镓和防御素。聚乳酸是一种可生物降解塑料，由玉米淀粉、木薯或甘蔗等可再生物质构成。

示意图

新型骨植入物里的镓是在澳大利亚核科学与技术组织（ANSTO）的加速器科学中心添加的，研究人员使用兆伏粒子加速器将镓离子射入植入物的表层。

“看到加速器物理学家和生物材料科学家共同努力，一起设计一种或将改变未来的材料，真是太棒了，”ANSTO加速器科学中心负责人Ceri Brenner博士说。

该实验的结果已于2月8日发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上，题为：“Antimicrobial and Anti-inflammatory Gallium–Defensin Surface Coatings for Implantable Devices”

https：//doi.org/10.1021/acsami.1c19579

“卧底特工”对抗感染

“镓是一种可以用来对抗感染的‘卧底药’，”悉尼大学纳米研究所的Wojciech Chrzanowski教授说。

“镓看起来像铁，可以利用细菌对铁的需求诱使它们吸收铁。一旦进入细菌细胞，镓就会破坏它们。”

Wojciech Chrzanowski教授说：“因此，对于骨植入物来说，镓是一种超级英雄物质，当异物进入人体时，它极易受到感染。防御素是一种蛋白质，对细菌（以及真菌和一些病毒）也有活性，是我们免疫系统的天然组成部分。”

镓（Ga）

与对照组相比，镓和防御素一起将骨骼表面细菌的发生率降低了近90%。

此外，防御素和镓通过降低免疫细胞对植入物的反应，将长期炎症减少45%。然而，骨表面的短期炎症会增加，这被认为是开始愈合的标志。

悉尼大学博士生和研究联合负责人Kamini Divakarla说：“由于我们使用的是可生物降解的聚乳酸，当涂层达到其感染预防目的时，它就会降解。”

研究人员下一步将使用抗生素耐药菌株测试新型植入物，以确保植入物能够促进骨骼形成和愈合。

参考资料：

https：//medicalxpress.com/news/2022-02-superhero-substance-bone-implants-combat.html

（本文转自转化医学网）