【摘 要】
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背景与目的:感染性骨缺损的修复一直是临床上的重大挑战。通常,感染性骨缺损的治疗方法包括及时清创、摘除死骨片以及全身或局部使用抗生素,随后植入骨移植材料。然而,较长的治疗周期以及存在抗生素耐药的风险使得治疗效果并不理想。同时,部分生物惰性的植入材料表面利于细菌的粘附、定植,加剧了骨感染的进展。所以制备一种高效且具备广谱抗菌活性的骨移植物具有重要意义。3D打印技术可以迅速、精确、个性化制作骨支架材料。
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背景与目的:感染性骨缺损的修复一直是临床上的重大挑战。通常,感染性骨缺损的治疗方法包括及时清创、摘除死骨片以及全身或局部使用抗生素,随后植入骨移植材料。然而,较长的治疗周期以及存在抗生素耐药的风险使得治疗效果并不理想。同时,部分生物惰性的植入材料表面利于细菌的粘附、定植,加剧了骨感染的进展。所以制备一种高效且具备广谱抗菌活性的骨移植物具有重要意义。3D打印技术可以迅速、精确、个性化制作骨支架材料。此外,制备形成的骨支架可以作为局部抗菌药物递送载体发挥长期抗菌作用。抗菌肽FK-16是抗菌肽LL-37的核心抗菌片段,具有良好的抗生物膜形成能力,但将其负载于3D打印支架以治疗感染性骨缺损研究尚未见报道。本实验通过3D打印技术及静电层层自组装技术（electrostatic layer-by-layer self-assembly）构建可持续释放抗菌肽FK-16的复合支架,以期获得具有较好抗菌作用的复合支架。方法:（1）采用熔融沉积成型技术（fused deposition modeling,FDM）合成PLGA/n-HA（PH）支架,将支架浸泡于1,6-己二胺/异丙醇溶液进行胺化处理,胺化后的PH-NH2支架依次浸泡于羧甲基壳聚糖（Carboxymethyl chitosan,CCS）溶液与FK-16溶液中各20分钟,完成静电层层自组装的一个循环。重复10次循环后最终获得实验组PH/CCS/KF-16复合支架。（2）通过场发射扫描电子显微镜（Filed emission scanning electron microscope,FESEM）观察PH/CCS/FK-16支架的三维形貌,通过傅立叶红外衍射光谱（Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR）及X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy,XPS）对复合支架表面成分进行表征。使用紫外分光光度计检测复合支架表面抗菌肽FK-16的包封率以及药物释放动力曲线。（3）采用CCK-8法检测PH/CCS/FK-16复合支架对MC3T3-E1细胞增殖活性的影响,评价复合支架的生物相容性。（4）通过FESEM、抑菌环实验、MTT法、平板菌落计数法观察金黄色葡萄球菌及大肠杆菌在支架表面的粘附情况,分析PH/CCS/FK-16复合支架对细菌生物膜形成的影响。结果:（1）成功制备形态、孔径均一的3D打印PH、PH-NH2、PH/CCS、PH/CCS/FK-16支架,支架呈十字交叉的网格状形态,大小为4×4×0.85mm,4组支架孔直径大小分别为211±19.7μm、206±19.29μm、201±17.23μm、209±13.52μm。（2）经胺化及静电层层自组装处理后,支架形态并未发生改变;FTIR及XPS结果表明,FK-16成功负载于支架表面。检测PH/CCS/KF-16支架的FK-16包封率为22.7±1.6%,支架表面的FK-16可持续缓慢释放达11天。（3）CCK-8结果表明,PH/CCS/FK-16支架对MC3T3-E1细胞无毒性作用,生物相容性良好。（4）抗菌实验显示,PH/CCS/FK-16支架可明显抑制金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的初始粘附,且对两者生物膜的形成有抑制作用。结论:（1）成功构建3D打印PH/CCS/FK-16支架,实现FK-16的持续缓慢释放,达11天。（2）3D打印PH/CCS/FK-16支架具有较理想的抗菌性能,可抑制金黄色葡萄球菌及大肠杆菌生物膜的形成。
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