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  植入體感染和骨整合不良常導致植入手術失敗，給患者造成經濟負擔和身心傷害。因此，同時賦予植入體以抗感染和優良骨整合的特性是必不可少的。目前多種植入體表面改性的方法，包括多肽錨定、金屬元素沉積、生物活性藥物負載和水凝膠涂層已被廣為研究。但是復雜的改性過程或者生物安全性方面的潛在問題仍然阻礙了這些方法的進一步轉化及應用。利用層層自組裝來構建植入體多功能涂層簡便易于實現，但也需要材料具備特殊的化學性質，如帶相反電荷的聚電解質、氫鍵等。近年來，受貽貝啟迪的多酚材料由于其普適性的粘附能力、后功能化的可行性等特點成為了新的研究熱點。其中單寧酸作為成本低廉的植物多酚能通過氫鍵、席夫堿反應、邁克爾加成反應等與多種物質相互作用而緊密結合。受此啟發，利用單寧酸來調控層層自組裝使植入體具有同時抗感染和促成骨的特性具有可觀的應用前景。

圖1植入體表面涂層的構建及發揮功能的示意圖

  近日，四川大學華西口腔醫學院李繼遙教授、楊佼佼副研究員團隊利用貽貝啟迪的單寧酸調控層層自組裝并應用于植入體的表面改性。該研究以經典的超親水抗污劑聚乙二醇（PEG）和生物礦化誘導劑天冬氨酸-絲氨酸-絲氨酸的八聯復合體（8DSS）為功能原料，通過單寧酸介導的層層自組裝這一簡便普適的方法，獲得了具有有效抗污和促成骨雙功能涂層改性的植入體（Ti/8DSS/PEG）。PEG的超親水能力為材料提供抗污性能從而實現抗感染；8DSS能通過生物礦化在植入體表面形成穩定、強黏附的羥基磷灰石（HA）涂層，可有效促進骨整合。

  體外實驗結果表明，所制備的植入體表面涂層（Ti/8DSS/PEG)具有良好的抗生物污染性能，并能誘導形成羥基磷灰石進而促進骨髓間充質干細胞的成骨分化。體內股骨植入體模型實驗顯示，植入Ti/8DSS/PEG的組，植入體周圍的新骨形成明顯增加。而且所有治療組的主要器官均未出現明顯的病理異常，表明該植入體改性涂層無明細的全身毒性。

圖2表面親水性和抗黏附性能。 (a)水接觸角 (b) 抗蛋白粘附(BSA)能力和抗細菌粘附的熒光圖像 (c) 金黃色葡萄球菌和大腸桿菌黏附的SEM圖像

圖3生物礦化和成骨分化。樣本浸泡在SBF七天后的SEM (a) 和XRD (b)；成骨誘導七天后的ALP染色 (c)和誘導14天后的茜素紅染色。

圖4 體內實驗。（a）體內實驗照片；（b）術后四周新骨形成的3D重建圖像；（c）術后四周新骨形成的定量分析

  這些結果證明了貽貝啟迪的單寧酸調控層層自組裝進行植入體的表面改性設計的可行性，這種設計簡單、易實現、普適，為開發具有抗感染、促進骨整合功能的多功能種植體涂層提供了一種很有前景的選擇。

  相關研究成果“Mussel-inspired self-assembly engineered implant coatings for synergistic anti-infection and osteogenesis acceleration”近期發表在Journal of Materials Chemistry B。通訊作者為四川大學李繼遙教授和楊佼佼副研究員，碩士研究生韓明月為論文的第一作者。該工作得到了國家自然科學基金、四川省重點研發項目、博士后科學基金會、華西口腔醫院新苗計劃、華西口腔醫院研發基金的資助。本研究還得到了四川大學高分子材料與工程學院李建樹教授、羅珺副研究員的支持。

  論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/tb/d1tb01607e/unauth