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  由炎癥和感染性開放性骨折引發的感染性骨缺損難以愈合，其中金黃色葡萄球菌所致感染最為常見。骨組織雖能再生，但感染會限制其修復。臨床常用的清創和長期抗生素治療，存在藥物毒性和細菌耐藥性問題。近年來，光動力、聲動力和化學動力療法等刺激誘發途徑被用于感染性骨缺損治療，它們靠產生活性氧殺菌，前景良好，卻受能量穿透深度、組織內氧氣和過氧化氫含量及反應條件等限制，無法適應所有環境。硫酸根自由基因強氧化能力受關注，可通過激活過硫酸鹽產生相關活性氧，且不受外部能量和氧氣等限制，相比常見活性氧試劑更具優勢。過渡金屬離子可催化其生成，其中Fe²⁺活性高、生物相容性好。此前過硫酸鹽納米材料在該領域研究較少，將其與骨植入支架結合，有望控制活性氧局部作用、降低全身毒性。

  在本項研究中，研究人員設計了由Na₂S₂O₈修飾且被Fe²⁺激活的聚醚醚酮（PEEK）植入物（SP-PFe）用于感染性骨缺損的治療。該植入物通過獨特的作用機制實現高效殺菌和促進骨整合，主要是利用在感染微環境中，包裹Na₂S₂O₈的PLGA降解，使得Na₂S₂O₈和Fe²⁺發生反應，生成具有強氧化性的硫酸根自由基（·SO₄^?）和羥基自由基（·OH），這些自由基能夠引發細菌細胞內的氧化應激反應，破壞細菌的抗氧化系統，同時釋放的Fe²⁺進入細菌內部，通過脂質過氧化作用觸發類似鐵死亡的過程，從而有效殺滅細菌。此外，感染消除后產生的高濃度硫酸根（SO₄^2?）能夠吸引鈣離子（Ca²⁺），激活鈣信號通路，促進局部骨生成。該植入物在體外實驗中表現出優異的抗菌性能，對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌等常見致病菌具有顯著的殺傷效果，且能夠有效清除生物膜。在體內實驗中，通過構建感染性骨缺損的大鼠模型發現，SP- PFe植入物不僅能夠高效殺滅細菌，減少炎癥反應，還能顯著促進新骨的形成和成熟，增強骨-植入物的結合強度，實現良好的骨整合效果。總體而言，該研究為感染性骨缺損的治療提供了一種全新的、有效的策略。

圖1. SP - PFe植入物的制備流程及作用機制示意圖。

圖2. SP-PFe植入物的結構表征。

圖3. SP-PFe植入物的體外抗菌效果。

圖4. SP-PFe植入物的抗菌機制探究。

圖5. SP-PFe植入物在體內的促骨整合效果。

  該工作以題目為“Oxygen Independent Sulfate Radical and Fe²⁺ Modified Implants for Fast Sterilization and Osseointegration of Infectious Bone Defects”發表于《ACS Nano》。文章第一作者為四川大學的汪子又和黃依玲，通訊作者為四川大學華西口腔醫學院梁坤能副教授和化學工程學院鄧怡研究員。該項研究得到了國家自然科學基金、四川省自然科學基金等項目的支持。

  全文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.5c04147