用贻贝保护关节免受细菌侵害

浦项工业大学和庆北大学的研究人员合作开发了一种可以触发抗生素释放的植入物涂层，以应对细菌感染。

　　

退行性关节炎不再是老年人的专利。据国民健康保险公团2012年至2022年的报告显示，20、30多岁人群中退行性关节炎的发病率增加了22.8%。这种上升是由于长时间坐着和过度举起沉重的运动器材，这两者都会导致严重的软骨损伤。虽然人工关节是常见的治疗方法，但细菌感染带来了挑战。然而，最近的一项研究提出了一个有趣的解决方案，涉及使用贻贝。 

浦项工业大学化学工程系和融合科学技术学院的Hyung Joon Cha教授、浦项工业大学化学工程系的Hyun Sun Choi博士、庆北大学先进技术融合学院生物医学融合科学技术系的Yun Kee Jo教授组成了合作研究小组。成功开发了一种用于植入物的涂层材料。这种材料基于贻贝黏附蛋白，设计用于释放抗生素以应对细菌入侵。该研究结果最近发表在生物材料领域的国际权威杂志《生物材料》的网络版上。 

在种植过程中，细菌感染不仅会损害种植体的稳定性，还会引起各种并发症。此外，即使在抗菌治疗后，高度耐抗生素的细菌也经常导致复发性感染，需要额外的治疗。虽然人们对抗生素种植体涂层材料进行了积极的探索，但也出现了许多挑战，包括在手术过程中对材料的物理损伤以及内部抗生素的潜在泄漏。 

在这项研究中，研究小组将注意力转向了多巴，这是贻贝粘附蛋白中发现的一种氨基酸。多巴对于在贻贝中观察到的强大粘附力至关重要，它与金属离子形成强有力的键。它与黑色金属离子的相互作用是显著的，因为它随着酸度(pH)的降低而减弱。认识到细菌入侵会改变人体的酸度，研究小组开发了一种新的植入物涂层材料。 

这种材料在正常情况下含有抗生素，但如果发生细菌感染和随后的酸化，它会在8小时内释放70%的抗生素，有效地消灭细菌。值得注意的是，这种材料具有显著的耐久性，即使在植入手术后的骨再生阶段(大约四周)也能显示出立即的抗菌效果。 

材料排放的抗生素数量与细菌感染的程度相对应，研究人员还根据不同的细菌浓度验证了涂层材料的抗菌效果。特别是DOPA和铁离子之间的结合对外部物理刺激表现出显著的弹性，使其能够抵抗植入过程中遇到的磨损和机械负荷。 

主导该研究的浦项工业大学教授亨准车(音)表示:“胶粘剂种植体涂层材料的抗菌效果立即持续，有可能大幅提高种植体手术的成功率。”庆北大学教授尹基祖(音)解释说:“根据实际需要，选择性地释放抗生素，这将成为未来防止超级细菌出现的突破性技术。” 

该研究得到了保健福利部“韩国健康技术研究开发事业”和“牙科技术研究开发事业”、科学和信息通信技术部“职业中期研究事业”和“青年研究员事业”、浦项制铁控股公司的支持。