摻碘3D打印鈦合金在骨科植入物抗菌治療中的應(yīng)用

文獻(xiàn)信息

寧波大學(xué)附屬李惠利醫(yī)院、江西省納米生物材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室&華東交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，仙居縣人民醫(yī)院等單位的研究成果“Iodine-Doped 3D Print Ti Alloy for Antibacterial Therapy on Orthopedic Implants (摻碘3D打印鈦合金在骨科植入物抗菌治療中的應(yīng)用) 在雜志《ACS OMEGA》上發(fā)表。平生公司的離體CT (VENUS) 在論文中提供了重要的鈦合金圖像和定量分析。

文獻(xiàn)摘要
本研究提出了一種新的方法，通過(guò)將碘摻雜和3D打印技術(shù)相結(jié)合來(lái)減輕醫(yī)學(xué)植入物中的細(xì)菌感染和抗生素耐藥性。碘具有強(qiáng)大的抗菌性能，而鈦合金(Ti)由于其機(jī)械和生物特性而成為植入物的流行金屬，通過(guò)電化學(xué)沉積，將碘摻雜在3D打印鈦合金(3D-Ti)植入物上。掃描電子顯微鏡、能量色散光譜和 X射線光電子能譜證實(shí)，由于三維打印材料表面粗糙，成功制造出了碘摻雜鈦植入物，并提高了碘含量。體外研究表明，這些植入物顯著抑制細(xì)菌粘附和生物膜的形成，并表現(xiàn)出良好的碘離子釋放動(dòng)力學(xué)。生物相容性試驗(yàn)顯示無(wú)細(xì)胞毒性和良好的血液相容性。植入物對(duì)大腸桿菌(E.coli)和金黃色葡萄球菌(S.aureus)菌株的抗菌效果增強(qiáng)。研究結(jié)果表明碘摻雜和3D打印技術(shù)相結(jié)合是治療與醫(yī)療植入物術(shù)后相關(guān)感染的一種很有前途的策略，從而改善患者的預(yù)后。我們鼓勵(lì)未來(lái)的研究深入探討這一開創(chuàng)性方法的長(zhǎng)期影響和前瞻性臨床用途。

實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果
植入物特性
孔隙度由Micro-CT檢測(cè)(平生醫(yī)療科技有限公司)。
Ti和3D-Ti的形貌差異顯著。鈦合金表現(xiàn)出光滑的表面，而3D-Ti則表現(xiàn)出微米級(jí)的球形結(jié)構(gòu)。將碘加載到襯底上后，通過(guò)比較碘摻雜的3d打印鈦合金(3D-Ti−I)和3D-Ti，可以觀察到明顯的形態(tài)變化。當(dāng)3D-Ti的孔隙率為~8.3%時(shí)，兩種材料的力學(xué)性能無(wú)明顯變化。加載量的增加可能是由于3D-Ti表面粗糙，有利于碘與基體的附著和粘附，從而提高了加載效率。
 

圖 S1.Ti和3D-Ti的力學(xué)性能(A)和Micro-CT (B)評(píng)價(jià)結(jié)果。

文獻(xiàn)結(jié)論
在這項(xiàng)研究中，作者制作了一種摻碘的3D打印鈦合金，用于骨科植入物的抗菌治療。結(jié)果表明，與碘摻雜鈦合金相比，碘摻雜3D打印鈦合金攜帶的碘更多，親水性更好，抗菌效果更好，且無(wú)明顯的細(xì)胞毒性。因此，這種材料是治療種植體相關(guān)感染的有希望的候選材料。

使用設(shè)備

                                                     Micro CT（型號(hào)：VENUS）（平生醫(yī)療科技）

                                                             影像軟件：Avatar（平生醫(yī)療科技）