超级英雄物质用于新型骨植入物以对抗感染
由悉尼大学领导的一个国际团队开发了一种新型的骨植入物，它可以减少感染的机会，从而显著降低植入物的失败率。在澳大利亚，五分之一的传统髋关节和膝关节置换手术在10年后失败。
新骨由悉尼大学领导的一个国际团队已经开发出了一种可以同时减少炎症和防止生物膜(微生物)形成的植入物，这种生物膜通常会导致感染和植入物失败。
由于患有骨质疏松症的老年人口越来越多，传统的骨科植入物，取代缺失的骨头或支持受损的骨头，在澳大利亚变得越来越普遍。例如，在2020年，实施了170多万例关节置换手术。然而植入物的失败率很高——髋关节和膝关节置换手术10年的平均失败率约为20%。这种失败可能会导致患者经历不必要的痛苦，以及不得不接受翻修手术，这对他们、他们的家人和医疗保健系统来说是一笔巨大的成本。
由悉尼大学领导的团队开发的更安全的有机种植体估计可以将种植体失败率降低到1%以下。
他们富含镓(一种安全且高度抗菌的化学元素)，以及防御素——一种在我们体内自然存在的抗菌生物分子。研究人员将镓和防御素加入聚乳酸(PLA)是一种常用的植入材料。聚乳酸是一种可生物降解的塑料，从玉米淀粉、木薯或甘蔗等可再生资源中提取。
在澳大利亚核科学与技术组织(ANSTO)的加速器科学中心，镓是通过兆伏特粒子加速器添加的。镓离子被射入植入物的表层。
ANSTO加速器科学中心负责人Ceri Brenner博士说:“很高兴看到加速器物理学家和生物材料科学家一起为这种鼓舞人心的应用设计未来的材料。”
该实验的概述发表在ACS应用材料与接口．
“卧底特工”对抗感染
该研究的主要作者、悉尼大学纳米研究所的Wojciech Chrzanowski教授说:“镓是一种可以用来对抗感染的卧底剂。”他同时也是医学与健康学院纳米医学研究的负责人。
“镓看起来像铁，可以利用细菌对铁的需求欺骗它们吸收它。一旦进入细菌细胞，镓会破坏它们。
“所以，在植入骨的情况下，随着外来物质进入体内，它非常容易受到感染，镓是一种超级英雄物质。防御素是一种蛋白质，对细菌(以及真菌和一些病毒)也有活性，是我们免疫系统的天然组成部分，”他说。
与对照组相比，镓和防御素一起将骨头表面细菌的比率降低了近90%。
此外，防御素和镓都通过减少免疫细胞对植入物的反应，减少了45%的长期炎症。然而，骨头表面显示短期炎症增加，这被认为是开始愈合。
悉尼大学博士生、研究联合负责人Kamini Divakarla说:“由于我们使用了可生物降解的聚乳酸，当涂层达到预防感染的目的时，它就会降解。”
研究人员的下一步将是测试新的植入物使用抗生素耐药菌株，并确保植入物促进骨形成和愈合。
