钛表面/羟基磷灰石复合载体控释抗生素的抗感染机理研究

临床上金属内植物的术后感染是骨科灾难性并发症。在金属表面引入抗生素是预防此类感染的可靠方式。目前世界范围内此类研究中存在的瓶颈问题是：1）现有方法难以精确控制药物剂量；2）抗生素释放时间短，不能满足临床需要。针对上述问题，本研究组以阳极氧化技术制备钛金属表面纳米管、覆盖羟基磷灰石（HA）制备复合载体，分阶段二次装载指定剂量抗生素。联合应用钛纳米管与HA优势在于：1）精确控制载药剂量，延长释药时间；2）促进骨组织长入；3）降低材料生物毒性。本研究将利用扫描电镜对复合材料进行表征检测；模拟体液中进行载体的药物释放动力学研究，评估载药剂量、纳米管尺寸和HA涂层相关参数对药物释放动力学的影响，研究药物释放机理；评价复合载体组织相容性、细胞毒性及抗菌性能。本项目组将开发新型钛金属纳米管/HA复合抗生素载体制备技术，并探索应用。项目成功将对骨科术后感染防治产生重要影响，极具社会效益和经济效益。

目前骨科生物材料的研究方向是既能拥有抗菌性能同时也具备良好的抗菌性能。 通过阳极氧化技术， 二氧化钛纳米管(TiO2 nanotubes) 生成于钛金属表面， 二氧化钛纳米管能促进生物相容性及载药作用。 本项研究先通过阳极氧化技术在钛金属表面制备TiO2纳米管，后采用电沉积技术制备纳米羟基磷灰石/TiO2 纳米管复合物，在扫描电镜下观察复合物的表面形貌。将纳米羟基磷灰石/TiO2纳米管复合物、TiO2纳米管形貌钛金属和商业钛金属分别与小鼠成骨细胞MC-3T3-E1共同培养，观察细胞在支架上的黏附、增殖及凋亡。通过载药研究其体内外抗菌性能的研究（金黄色葡萄球菌）。结果证明相较于商业钛金属，纳米管形貌钛金属降低了细菌的粘附，通过载抗生素纳米管形貌钛金属有着良好的体内外抗菌性能。同时纳米管形貌钛金属促进了钛金属的生物相容性（促进成骨细胞粘附于增殖，降低细胞的凋亡，体内试验安全）。