研究背景20世纪40年代开始人工关节的研究工作迅速开展,以髋关节为首的人工关节置换术取得了辉煌的成就,术后感染率已降至1%以下。如今,据估计每年上百万有髋关节疾患的患者能扔掉拐杖,重新恢复行走能力。尽管如此,随着病人基数的增加和人口寿命的延长,髋关节置换的人数在急剧增加,术后感染的病例也在不断增加。感染是人工关节置换术后最严重的并发症之一,治疗难、费时长、耗费多,被称为“灾难性的并发症”。近年来许多的研究聚焦在一、二期的人工髋关节翻修手术和局部抗生素缓释系统方面[2]。一期人工髋关节翻修手术是在彻底清创后,立即将再置换假体置入关节腔,无需旷置,这样术后恢复快、功能好、减少手术机会,费用低廉。其最大的问题是术中、术后数天内不能根据细菌培养结果,选择含敏感抗生素的骨水泥,导致感染菌对所使用的抗生素不敏感,因此术后容易复发感染,复发率高达20%—70%[2-4]。二期人工髋关节翻修手术是一期清创,间隔一定时间后,第二次再清创和植入新假体。优点是有充足的时间来确定细菌的种类和敏感抗生素,并在再置换术前得到有效应用,身体远处感染灶能得到及时治疗,有两次或者更多的清创术机会,可较为彻底地清除坏死组织和异物,术后感染复发率降至20%-40%之间。缺点是面临再次麻醉、手术风险,延长住院时间,增加医疗费用,加重软组织修复难度,术后功能恢复慢。目前争议焦点主要有抗生素使用时间,二次手术间隔时间等。髋关节感染病例中革兰氏染色阳性球菌占76% ,其中表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌占45%。感染发生在移植物-骨界面中,局部血液供应差,粘附在材料表面的细菌不断繁殖,分泌多糖基质、纤维蛋白、脂蛋白等多糖蛋白复合物与细菌相互粘连共同形成包绕生物材料表面的生物膜(Bacterial Biofilm,BBF)。BBF保护细菌免受抗生素或宿主的攻击,导致感染迁延不愈。万古霉素对成骨细胞的毒性小,对各种革兰氏阳性菌都有高度抗菌活性,是当前最理想的局部抗生素。硅溶胶是一种多孔的、可吸收的材料,生物相容性好。硅溶胶具有极好的降解及控释特性,其降解和控释特性可以通过对硅溶胶的加工参数进行控制而达到临床治疗的需要,而且能作为内植入物及注射材料使用。若能将硅溶胶-万古霉素制作成缓释溶液,并使其在假体周围释放,定期补充、更换缓释溶液,使抗生素从假体内部释放。定能突破假体局部形成的生物膜,杀灭假体周围的细菌,大大提高人工关节术后感染的治愈率。目的验证兔可注射硅溶胶-抗生素股骨头能否一期翻修治疗人工股骨头术后感染。方法1.研制可注射硅溶胶—抗生素股骨头;2.制作兔的人工股骨头术后感染模型;3.使用可注射硅溶胶—抗生素股骨头,对兔的人工股骨头术后感染模型进行一期翻修,对照组植入新的普通型兔股骨头假体。实验组植入可注射硅溶胶-抗生素兔股骨头假体,并通过皮下给药系统定期补充硅溶胶-抗生素。12W后处死实验动物,激光共聚焦显微镜(confocal laser scanning microscopy,CLSM)检测假体周围生物膜,扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)观察假体表面生物膜。取假体周围组织行组织学观察,最后细菌培养计算翻修成功率。结果1.成功研制出兔可注射硅溶胶—抗生素股骨头;2.制作了兔的人工股骨头术后感染模型。接种浓度为1×105CFU/ml金黄色葡萄球菌可导致假体全部感染,并在假体周围形成大量的生物膜; 3.完成了对兔人工股骨头术后感染模型的一期翻修,并对兔可注射硅溶胶-抗生素股骨头的作用进行评价。CLSM检测生物膜突破成功率:实验组85.7%(12/14),对照组35.7%(5/14),二者差异有统计学意义(P<0.05)。SEM观察:实验组未见明显的金黄色葡萄球菌,但细菌分泌的基质仍然可见;对照组可见大量金黄色葡萄球菌被其分泌的基质包裹在一起。组织学观察:实验组可见纤维细胞增生,炎性细胞明显比对照组少。细菌培养:实验组翻修成功率85.7%(12/14),对照组翻修成功率42.9%(6/14),二者差异有统计学意义(P<0.05)。结论1.可以成功制备可注射硅溶胶—抗生素股骨头;2.接种浓度为1×105CFU/ml的金黄色葡萄球菌可导致假体全部感染,并在假体周围形成大量的生物膜;3.兔可注射硅溶胶-抗生素股骨头能抑制和突破假体周围生物膜,显著提高一期人工股骨头翻修成功率。