메티실린 제거 | 광저우 티타늄 유한 공사

군사 의학 연구 10권, 기사 번호: 21(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

임플란트 식립 수술에서 메티실린 내성 황색 포도상구균(MRSA) 생물막 감염의 치료는 티타늄(Ti) 임플란트의 항균 활성이 부족하여 제한됩니다. MRSA 생물막 감염 치료를 위한 보다 효과적인 접근법을 모색할 필요가 있습니다.

여기서는 메조다공성 폴리도파민 나노입자(PDA), 산화질소(NO) 방출 공여체 나트륨 니트로프루시드(SNP) 및 골형성 성장 펩타이드(OGP)를 Ti-PDA@SNP-로 표시되는 Ti 임플란트에 통합하여 계면 기능화 전략을 제안합니다. OGP. Ti-PDA@SNP-OGP의 물리적 및 화학적 특성은 주사 전자 현미경, X선 광전자 분광기, 물 접촉각, 광열 특성 및 NO 방출 거동을 통해 평가되었습니다. MRSA 생물막의 시너지적 항균 효과 및 제거는 2',7'-디클로로플루오레세인 디아세테이트 프로브, 1-N-페닐나프틸아민 분석, 아데노신 삼인산 강도, o-니트로페닐-β-d-갈락토피라노사이드 가수분해 활성, 비신코닌산 누출에 의해 평가되었습니다. 골수 간질의 염증 반응과 골형성 능력을 평가하기 위해 형광 염색, 알칼리성 포스파타제 활성 분석, 콜라겐 분비 및 세포외 기질 광물화 분석, 정량적 실시간 역전사 중합효소 연쇄 반응 및 효소 결합 면역흡착 분석(ELISA)을 사용했습니다. 세포(MSC), RAW264.7 세포 및 이들의 공동 배양 시스템. Giemsa 염색, ELISA, micro-CT, 헤마톡실린 및 에오신, Masson의 삼색 및 면역조직화학 염색을 사용하여 생체 내에서 MRSA 생물막 제거, 염증 반응 억제 및 Ti-PDA@SNP-OGP의 골융합 촉진을 평가했습니다.

Ti-PDA@SNP-OGP는 근적외선 조사 후 MRSA에 대해 상승적인 광열 및 NO 의존성 항균 효과를 나타냈으며, 활성 산소종(ROS) 매개 산화 스트레스를 유도하여 형성된 MRSA 생물막을 효과적으로 제거하여 박테리아 막 무결성을 파괴했습니다. 세포내 성분의 누출을 유발합니다(P < 0.01). 시험관 내 실험에서는 Ti-PDA@SNP-OGP가 MSC의 골형성 분화를 촉진할 뿐만 아니라 염증성 M1 대식세포의 항염증성 M2 표현형으로의 분극화를 촉진한다는 사실이 밝혀졌습니다(P < 0.05 또는 P < 0.01). 유리한 골면역 미세 환경은 다중 측분비 신호 전달 경로를 통해 MSC의 골형성과 RAW264.7 세포의 항염증을 더욱 촉진했습니다(P < 0.01). 생체 내 평가에서는 앞서 언급한 결과를 확인했으며 Ti-PDA@SNP-OGP가 MRSA에 감염된 대퇴골 결손 이식 모델에서 개선적인 골유착을 유도한 것으로 나타났습니다(P < 0.01).

이러한 발견은 Ti-PDA@SNP-OGP가 임플란트 교체 수술에서 MRSA 감염의 고효율 치료를 위한 유망한 다기능 재료임을 시사합니다.

생체물질 관련 감염(BAI)은 미국 내 모든 병원 감염의 약 40%를 차지하는 세계적인 건강 부담입니다[1]. 감염은 임플란트의 사용 수명 전반에 걸쳐 발생하지만, 임플란트 시술 중에만 발생하는 것이 아니라 필연적으로 티타늄(Ti) 임플란트의 실패를 초래합니다[2, 3]. Ti 임플란트 표면에 메티실린 내성 황색 포도상구균(MRSA) 생물막이 형성되면 BAI의 부담이 가중됩니다[4]. 세포외 고분자 물질(EPS)은 MRSA가 분비하는 기질에 존재하며, 이는 숙주의 면역 체계와 항생제 침투 및 환경 압력과 같은 외부 환경 문제로부터 막내 박테리아를 보호할 수 있습니다[5, 6]. MRSA 생물막을 제거하는 데 기존 항생제가 효과적이지 않기 때문에 감염된 임플란트를 제거하고 교체하는 것이 임플란트 관련 MRSA 감염 관리에서 Hobson이 선택하는 경우가 많습니다[7, 8]. Ti 임플란트의 이상적인 수술 후 골유착 능력은 그 효율성을 더욱 감소시킵니다[9]. 따라서 약물 내성을 유발하지 않으면서 MRSA 바이오필름을 제거하고 Ti 임플란트의 골유착을 향상시키는 새로운 전략을 개발할 필요가 있습니다.

0.05), whereas a significant difference was found on day 7 (P < 0.01, Additional file 1: Fig. S4c). The cell viability (determined using LDH assay) of MSCs cultured on NIR-irradiated Ti-PDA@SNP-OGP approximated that of the positive control group (MSCs cultured on Ti without MSRA). However, after NIR irradiation, cell viabilities in Ti, Ti-PDA, and Ti-PDA@SNP were significantly lower than that in Ti-PDA@SNP-OGP (P < 0.01, Additional file 1: Fig. S4d). After the biofilm elimination, we performed the fluorescent staining and ALP activity assay to evaluate the osteogenic potential of Ti-PDA@SNP-OGP. Ti-PDA@SNP-OGP (virgin) without NIR irradiation was used as a control. MSCs cultured on Ti-PDA@SNP-OGP (used) and Ti-PDA@SNP-OGP (virgin) exhibited similar normal morphologies and no obvious differences were found, indirectly reflecting that NIR-irradiated Ti-PDA@SNP-OGP could effectively eradicate MRSA biofilms but not affect the biological function of MSCs (Additional file 1: Fig. S4e). Moreover, the ALP activity of MSCs in Ti-PDA@SNP-OGP (after MRSA biofilms were eradicated) was significantly higher (P < 0.05) than that in Ti (Additional file 1: Fig. S4f)./p> 0.05), whereas mineralization of MSCs in Ti-PDA@SNP-OGP was higher than other groups after NIR irradiation (P < 0.01, Additional file 1: Fig. S4g). Furthermore, after NIR irradiation for 10 min, the mRNA expression level of M1 marker CD86 in Ti-PDA@SNP-OGP in RAW264.7 cells was significantly lower than other groups (P < 0.01, Additional file 1: Fig. S4h). In addition, no statistically significant differences in the expression level of CD86 between Ti-PDA@SNP-OGP and NIR-irradiated Ti-PDA@SNP-OGP (P > 0.05). An opposite trend was observed for M2 marker CD206 expression in RAW264.7 cells (Additional file 1: Fig. S4h). After biofilm elimination, the interaction of MSCs with the used Ti-PDA@SNP-OGP was investigated in vitro using CCK-8 and ALP activity assays. MSCs on Ti-PDA@SNP-OGP used for the first or second time exhibited significantly higher cell viability than those on Ti or Ti-PDA@SNP-OGP used for three time (P < 0.05 or P < 0.01, Additional file 1: Fig. S4i). Similarly, the ALP activities of MSCs on Ti-PDA@SNP-OGP used for the first or second time were higher than those on Ti or Ti-PDA@SNP-OGP used three time after incubation for 7 d (P < 0.05, Additional file 1: Fig. S4j). Collectively, the results indicate that hyperthermia and photothermally-triggered NO release by Ti-PDA@SNP-OGP can be repeated two times to eradicate the established biofilms and to improve MSCs osteogenic differentiation after biofilm eradication./p>