贻贝源性抗菌肽涂层改性假体预防早期假体周围感染和调节骨转入

刘博; 吾湖孜·吾拉木; 朱光兆; 郭晓斌; 宋子悦; 孟兴补; 胡俊杰; 张晓岗

doi:10.12307/2026.018

摘要：背景:假体周围感染是导致全膝关节置换术后早期失败的最常见原因,目前通过改良假体表面来预防假体周围感染的方法存在不同程度的局限性. 目的:构筑一种可稳定改良植入物表面的涂层材料,预防假体周围感染初期浮游菌感染、调节植入物周围骨转入功能. 方法:①材料制备:通过Fmoc法固相肽合成技术分别制备YGF多肽(有促进骨形成作用)、LL-37多肽(具有抗菌特性)及YGF+LL-37复合肽,将钛基材料分别浸泡于3种多肽溶液中2 h,分别得到YGF涂层、LL-37涂层与复合肽涂层包裹钛片.②体外实验:将无涂层钛片与涂层包裹钛片分别与大肠杆菌(或金黄色葡萄球菌)共培养,通过平板法计数菌落.将MC3T3细胞分别接种于无涂层钛片与涂层包裹钛片表面,茜素红染色观察材料表面钙盐沉积,Western blot检测RUNX2、骨钙素、骨桥蛋白与骨形态发生蛋白2的蛋白表达.③动物实验:将24只SD大鼠随机分3组处理:空白组(n=8)股骨髓管内植入无涂层钛钉,对照组(n=8)股骨髓管内植入无涂层钛钉+关节囊内注射金黄色葡萄球菌悬液,实验组(n=8)股骨髓管内植入复合肽涂层包裹钛钉+关节囊内注射金黄色葡萄球菌悬液.植入5周后,进行股骨标本micro-CT检测、股骨苏木精-伊红染色与免疫组化染色. 结果与结论:①体外实验:与无涂层钛片与YGF涂层包裹钛片相比,LL-37涂层与复合肽涂层包裹钛片可显著抑制大肠杆菌与金黄色葡萄球菌的生长繁殖.与无涂层钛片与LL-37涂层包裹钛片相比,YGF涂层与复合肽涂层包裹钛片可促进成骨细胞的钙盐沉积,提升RUNX2、骨钙素、骨桥蛋白与骨形态发生蛋白2的蛋白表达.②动物实验:micro-CT检测显示,对照组骨量少于空白组、实验组.苏木精-伊红染色显示,对照组钉道周围存在大量的纤维组织,空白组钉道周围只存在少量组织纤维化,实验组钉道周围只有少部分组织纤维化.免疫组化染色显示,对照组白细胞介素1β与肿瘤坏死因子α蛋白表达高于空白组、实验组,实验组骨钙素、RUNX2、骨桥蛋白表达高于空白组、对照组.③结果表明:YGF+LL-37复合肽涂层包裹的钛基材料具有良好的抗菌能力,可促进植入物周围骨转入.