增强抗生素释放与生物相容性：N - 乙酰半胱氨酸和万古霉素联合添加于骨水泥的潜在优势

为解决抗生素骨水泥（ALBC）的问题，研究人员开展 NAC 和万古霉素添加研究，发现可改善释放与生物相容性。

　　在骨科领域，假体关节感染（Prosthetic Joint Infection，PJI）等病症犹如隐藏在患者身体里的 “定时炸弹”，严重威胁着患者的健康。一旦发生感染，不仅会引发一系列严重并发症，导致患者长时间住院，还会大幅增加医疗费用，给患者和家庭带来沉重的负担。目前，抗生素骨水泥（Antibiotic-loaded Bone Cement，ALBC）成为治疗这些感染的重要手段，在 PJI 的两阶段手术治疗中，聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethylmethacrylate，PMMA）骨水泥作为局部抗生素载体，能让抗生素达到超过最低抑制水平的浓度，从而发挥治疗作用。

然而，理想很丰满，现实却很骨感。ALBC 的治疗效果并不稳定，其成功率差异很大。而且它还存在诸多弊端，比如在治疗早期，过多的抗生素释放可能产生毒性；在骨水泥聚合过程中产生的自由基会带来细胞毒性，影响周围细胞的正常功能；到了治疗后期，抗生素释放量又会显著减少，难以持续抑制细菌生长。面对这些难题，研究人员一直在努力寻找新的解决办法。

来自 National Taiwan University Hospital、National Taiwan University 等机构的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦在 N - 乙酰半胱氨酸（N-acetylcysteine，NAC）和万古霉素上，试图探究同时将这两种物质添加到 PMMA 骨水泥中会产生怎样的效果。研究成果发表在《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》上。

为了开展这项研究，研究人员运用了多种关键技术方法。在制备实验样本方面，他们将不同剂量的 NAC 和万古霉素添加到 PMMA 中制成圆柱状样本。检测抗生素释放时，使用紫外 - 可见分光光度法测定万古霉素浓度，利用高效液相色谱（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）分析 NAC 浓度。评估细胞毒性时，采用 MG-63 人骨肉瘤细胞系进行 CCK-8 实验。通过琼脂扩散实验来测定抗菌活性，运用流体置换法评估骨水泥的孔隙率。

下面来看具体的研究结果：

• NAC / 万古霉素洗脱曲线：研究发现，NAC 的添加能增加万古霉素的释放。在第 7 天后，含 2g 万古霉素的骨水泥中加入 2g、4g 或 6g NAC，万古霉素的释放量比单独含 4g 万古霉素的骨水泥更高。同时，NAC 的释放与添加量呈正相关，而且 NAC 和万古霉素同时添加会进一步促进 NAC 的释放。
• 体外细胞毒性实验：除了第一天，各实验组的细胞活力相近。适量添加 2g 和 4g NAC 可以提高细胞活力，但添加 6g NAC 在第一天会显著降低细胞活力。
• 抗菌活性生物测定：单独使用万古霉素的组，其抑菌圈（Zone of Inhibition，ZOI）会随时间明显减小，而 NAC + 万古霉素组的 ZOI 则相对稳定。第 7 天后，含 2g 万古霉素并添加 2g、4g 或 6g NAC 的骨水泥，其抑菌圈比单独含 4g 万古霉素的骨水泥更大，而单独 NAC 组的抑菌圈在任何时间点都是 0。
• 骨水泥圆柱体孔隙率评估：添加 NAC 增加了骨水泥的孔隙率，孔隙率的增加可能与抗生素释放的改善有关。

综合研究结果和讨论部分来看，这项研究意义重大。研究表明，同时向 PMMA 骨水泥中添加 NAC 和万古霉素，能够延长 ALBC 的抗菌时间。这主要是因为添加 NAC 增加了骨水泥的孔隙率，促进了万古霉素在治疗后期的释放。而且，较低剂量的万古霉素（2g）配合适量的 NAC，在第 7 天后的抗菌效果比单独使用 4g 万古霉素的骨水泥更好，还能避免高剂量抗生素初期大量释放带来的全身毒性。根据研究结果，推荐的剂量是在 40g PMMA 中加入 2g 万古霉素和 2g 或 4g NAC。此外，研究还发现单独添加 NAC 没有抗菌特性，不建议用于治疗 PJI。

不过，该研究也存在一定的局限性。比如没有对 PMMA 骨水泥的机械性能进行测试，而且研究是在体外进行的，在体内是否能得到相同的结果还不确定。未来还需要更多的动物研究和临床试验来进一步验证这些发现，同时也需要研究 NAC 对其他抗生素的影响，以及在更复杂的骨和关节感染中的长期抗菌效果。但无论如何，这项研究为 ALBC 的优化提供了新的方向，有望在未来改善骨科感染的治疗效果，为患者带来新的希望。