多通讯联合“镁”新型镁合金植入物抗菌又促骨生长

镁及其合金由于其生物降解性、生物相容性和与天然皮质骨相似的杨氏模量，被认为是理想的骨科植入材料。然而，镁合金在临床应用中面临几个主要挑战：首先，镁合金在生理环境中的降解速率过快，容易导致早期机械失效和腐蚀产物的快速积累，从而影响周围组织的愈合过程；其次，镁合金的抗菌性能和成骨促进性能不足，增加了术后感染的风险，影响骨缺损的修复。

因此，如何在控制镁合金降解速率的同时，增强其抗菌和成骨促进性能，是当前亟待解决的问题。鉴于此，来自深圳市儿童医院的Kexin Zhao，四川大学的王云兵以及北京大学深圳医院的陈英奇团队共同研究了一种负载抗菌肽的交联涂层在镁合金表面的构建及其在腐蚀控制、早期抗菌和序贯成骨促进方面的性能。

文章来源：https://doi.org/10.1016/j.actbio.2024.12.046

本文要点

（1）涂层设计与制备：在镁合金AZ31表面首先构建了一层MgF₂底层，然后通过多巴胺和多元酚（EGCG）的交联进一步增强了腐蚀保护和成骨性能，最后通过迈克尔加成和席夫碱反应接枝抗菌肽（AMPs），赋予涂层抗菌性能。

（2）腐蚀控制与抗菌性能：涂层显著降低了AZ31的腐蚀速率，电化学测试显示AZ31-FE/AMPs的腐蚀电流密度比裸AZ31低两个数量级。浸泡测试表明，AZ31-FE/AMPs在400小时浸泡后的氢气释放量最低。此外，涂层在初期和浸泡7天后对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌表现出高效的抗菌效果。

（3）成骨促进性能：体外细胞实验显示，AZ31-FE/AMPs促进了MC3T3-E1细胞的ALP分泌和钙结节形成，转录组测序结果表明其可能通过PI3K-Akt信号通路促进成骨。体内动物实验进一步证实，AZ31-FE/AMPs在植入大鼠股骨骨缺损模型后显著促进了新骨形成。

本文研究了一种在镁合金AZ31表面构建的负载抗菌肽的交联涂层，该涂层通过控制镁合金的降解速率，实现了早期抗菌和后期成骨促进的序贯功能。通过电化学测试和浸泡实验验证了涂层对镁合金腐蚀速率的显著抑制作用，同时涂层在初期和浸泡7天后对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌表现出高效的抗菌效果。体外细胞实验和体内动物实验进一步证明了涂层对成骨细胞的ALP分泌、钙结节形成和新骨形成的促进作用。本文的研究为镁基骨科植入物的表面设计提供了新的策略，具有重要的临床应用前景。

来源:EngineeringForLife