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提高PMMA骨水泥抗菌机械性能

2021-01-14 21:41 作者:e胜博官网 点击:

  聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的骨水泥常被用来当作人工关节的固定材料,但是PMMA植入人体时,同样也会因为生物膜(biofilm)的形成而造成感染,即使是严格的手术环境并使用抗菌剂预防,仍然有1~3%的感染机率,此感染主要来自于关节替换过程。近几年的研究发现,于骨水泥内添加几丁聚醣(chitosan)可以有效抗菌,但是添加几丁聚醣会造成骨水泥机械性质的破坏,因此亦有研究导入奈米几丁聚醣微粒,除了达到抗菌目的,同时也兼顾到不破坏材料的机械性质。

  将几丁聚醣或四级胺化之几丁聚醣以0.5w/v%溶解在醋酸溶液内,并使用NaOH调整pH至4.6~5,随之使用离子胶技术加入5ml之0.25%sodiumtripolyphosphate水溶液,在1,000rpm下搅拌后便可形成几丁聚醣衍生奈米粒子,再将几丁聚醣与几丁聚醣奈米粒子或四级胺化之几丁聚醣奈米粒子,以15:100与30:100的比例混合于市售的骨水泥内,制备成欲测试的样品形式。

  经四级胺化的几丁聚醣奈米粒子,其四级胺盐化特性吸收峰在1,509cm-1处,藉由XPS结果显示其上N+/N比例为0.78,表示78%的氮被四级胺化。在机械性质部分,添加30%几丁聚醣在骨水泥内会降低其机械性质,即使是将添加量降到15%,仍会将其机械性质降低至原始90%的量值。然而以奈米粒子形式添加,不会对骨水泥的机械物性造成明显影响,而且两种奈米粒子无论是刚制备完或浸泡在磷酸缓冲液内,其机械性质都没有明显的差异性。

  将不同的骨水泥培养在108cells/ml的S.aureus悬浮液内3小时后,萤光显微镜影像结果显示四级胺化之几丁聚醣奈米粒子的死亡菌数较其它组别多,而且经过3周磷酸缓冲液细菌存活率测试,其细菌数低于其它商业骨水泥的1/3。毒性测试方面,并无明显的细胞毒性反应。未来可望结合在人工关节上与细菌共植入,进一步评估植入性的抗菌效果。

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