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湘雅三院邓幼文教授/中科大吴征威教授最新合作Adv Sci:多功能含钴种植体治疗感染性骨缺损！

生物材料前沿 · 公众号 · · 2024-11-29 07:20

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2024年11月26日，中南大学湘雅三医院邓幼文教授与中国科学技术大学吴征威教授，以共同通讯在《 Advanced Science》 发表题为 “ A Multifunctional Cobalt-Containing Implant for Treating Biofilm Infections and Promoting Osteointegration in Infected Bone Defects Through Macrophage-Mediated Immunomodulation ” 的研究论文。该研究表明不需要外源性重组蛋白或抗生素，植入物可以有效地根除感染并加速骨修复，为复杂的骨骼疾病提供了一种新的治疗策略，具有临床前景。

研究概述：

治疗骨感染并确保骨恢复是现代骨科面临的主要全球性问题之一。长期使用抗生素可能会增加抗生素耐药性的风险，而生物膜引起的炎症会阻碍组织愈合，使骨感染治疗更具挑战性。最佳治疗策略是将免疫反应改变促进成骨与有效去除细菌感染（无需长期使用抗生素）相结合。一步等离子体浸没离子注入方法用于制造掺有钴的钛合金植入物。根据实验结果，含钴钛植入物通过有效破坏生物膜的形成并将耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的粘附减少 80% 以上，从而表现出更高的抗菌活性。此外，种植体还具有卓越的抗炎和骨整合特性。 RNA测序分析揭示了Co2+调节巨噬细胞极化向抗炎M2表型的潜在机制，这对于创造有利于骨愈合的免疫环境至关重要。同时，这些植入物促进成骨分化，同时抑制破骨细胞活性，进一步支持骨修复。总体而言，无需外源重组蛋白或抗生素，植入物就能有效根除感染并加速骨修复，为复杂骨骼疾病提供一种具有临床前景的新型治疗策略。

示意图显示了共轴承钛设计的系统，用于增强成骨活性和控制免疫反应，以促进患病骨缺损的再生。

这项工作产生了一种独特的骨科合金材料，具有出色的生物物理适应性，可调节免疫能力并促进感染骨畸形的愈合和组织再生。该材料具有优异的理化品质、高细胞相容性、强抗菌作用。它是通过将钴离子整合到钛合金基体中而产生的。根据体外研究，钴离子释放协同促进成骨分化，并通过触发与骨吸收和形成相关的多个信号通路来防止破骨细胞活化。此外，改变的物质导致巨噬细胞极化为促进愈合的M2表型，创造了适合骨再生的免疫环境，并且钴离子植入的材料显示出TRAP酶活性降低的趋势。含钴物质成功地消除了大鼠骨骼感染中的细菌和其他病原体。它还有助于将巨噬细胞极化为 M2 表型，促进成骨分化。因此，含钴钛材料为治愈感染骨病变提供了一种可行的治疗选择，该材料易于使用、侵入性较小，并且不需要诱导耐药抗菌剂或外源添加昂贵的生物因子。

湘雅三院邓幼文教授/中科大吴征威教授最新合作Adv Sci:多功能含钴种植体治疗感染性骨缺损！

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