Kanggo pasien sing ngalami operasi implan ortopedi, infèksi bakteri lan respon imun sing disebabake infeksi mesthi dadi risiko sing ngancam nyawa.Bahan biologi konvensional rentan kanggo kontaminasi biologis, sing nyebabake bakteri nyerang wilayah sing tatu lan nyebabake infeksi pasca operasi.Mulane, perlu kanggo ngembangake lapisan anti-infèksi lan imun kanggo implan ortopedi.Ing kene, kita wis ngembangake teknologi modifikasi permukaan sing canggih kanggo implan ortopedi sing diarani Lubricated Orthopedic Implant Surface (LOIS), sing diilhami dening permukaan sing mulus saka pitcher tanduran pitcher.LOIS nduweni repellency cairan sing tahan suwe lan kuwat kanggo macem-macem cairan lan zat biologis (kalebu sel, protein, kalsium lan bakteri).Kajaba iku, kita dikonfirmasi kekiatan mechanical marang goresan lan mbenakake pasukan dening simulating karusakan ono sak surgery in vitro.Model fraktur femoral inflamasi sumsum balung terwelu digunakake kanggo nyinaoni kanthi lengkap babagan skala anti-biologis lan kemampuan anti-infeksi LOIS.Kita mbayangake manawa LOIS, sing nduweni sifat anti-biofouling lan daya tahan mekanik, minangka langkah maju ing operasi ortopedi sing bebas infeksi.
Saiki, amarga tuwa sakabèhé, jumlah pasien sing nandhang penyakit ortopedi (kayata fraktur wong tuwa, penyakit sendi degeneratif, lan osteoporosis) saya tambah akeh (1, 2).Mulane, institusi medis penting banget kanggo operasi ortopedi, kalebu implan ortopedi sekrup, piring, kuku lan sendi buatan (3, 4).Nanging, implan ortopedi tradisional wis dilaporake rentan kanggo adhesi bakteri lan pembentukan biofilm, sing bisa nyebabake infeksi situs bedhah (SSI) sawise operasi (5, 6).Sawise biofilm dibentuk ing permukaan implan ortopedi, mbusak biofilm dadi angel banget sanajan nggunakake antibiotik dosis gedhe.Mulane, biasane nyebabake infeksi pasca operasi sing abot (7, 8).Amarga masalah ing ndhuwur, perawatan implan sing kena infeksi kudu kalebu operasi maneh, kalebu mbusak kabeh implan lan jaringan ing saubengé;mulane, pasien bakal nandhang lara abot lan sawetara risiko (9, 10).
Kanggo ngatasi sawetara masalah kasebut, implan ortopedi obat-obatan wis dikembangake kanggo nyegah infeksi kanthi ngilangi bakteri sing nempel ing permukaan (11, 12).Nanging, strategi kasebut isih nuduhake sawetara watesan.Dilaporake manawa implantasi jangka panjang saka implan obat-obatan nyebabake karusakan ing jaringan sekitar lan nyebabake inflamasi, sing bisa nyebabake nekrosis (13, 14).Kajaba iku, pelarut organik sing bisa ana sawise proses manufaktur implan ortopedi obat-obatan, sing dilarang banget dening US Food and Drug Administration, mbutuhake langkah-langkah pemurnian tambahan kanggo memenuhi standar kasebut (15).Implant obat-obatan nantang kanggo ngeculake obat-obatan sing dikontrol, lan amarga ngemot obat sing winates, aplikasi obat kasebut ora bisa ditindakake (16).
Strategi umum liyane yaiku kanggo nutupi implan kanthi polimer antifouling kanggo nyegah materi biologis lan bakteri nempel ing permukaan (17).Contone, polimer zwitterionic wis narik kawigaten amarga sifat non-adhesive nalika kontak karo protein plasma, sel, lan bakteri.Nanging, ana sawetara watesan sing ana gandhengane karo stabilitas jangka panjang lan daya tahan mekanik, sing ngalangi aplikasi praktis ing implan ortopedi, utamane amarga scraping mekanik sajrone prosedur bedhah (18, 19).Kajaba iku, amarga biokompatibilitas sing dhuwur, ora mbutuhake operasi penghapusan, lan sifat reresik permukaan liwat korosi, implan ortopedi sing digawe saka bahan biodegradable wis digunakake (20, 21).Sajrone korosi, ikatan kimia ing antarane matriks polimer dipecah lan dicopot saka permukaan, lan para penganut ngresiki permukaan.Nanging, fouling anti-biologis kanthi ngresiki lumahing efektif ing wektu sing cendhak.Kajaba iku, paling bahan absorbable kalebu poly(lactic acid-glycolic acid copolymer) (PLGA), polylactic acid (PLA) lan wesi basis magnesium bakal ngalami biodegradasi lan erosi sing ora rata ing awak, sing bakal mengaruhi stabilitas mekanik.(rong puluh loro).Kajaba iku, fragmen piring biodegradable nyedhiyakake papan kanggo nempelake bakteri, sing nambah kemungkinan infeksi ing jangka panjang.Risiko degradasi mekanik lan infeksi iki mbatesi aplikasi praktis operasi plastik (23).
Lumahing superhydrophobic (SHP) sing niru struktur hirarki godhong lotus wis dadi solusi potensial kanggo lumahing anti-fouling (24, 25).Nalika lumahing SHP dicelupake ing cairan, gelembung udara bakal kepepet, saéngga mbentuk kanthong udara lan nyegah adhesi bakteri (26).Nanging, panaliten anyar nuduhake manawa permukaan SHP duwe kekurangan sing ana gandhengane karo daya tahan mekanik lan stabilitas jangka panjang, sing ngalangi aplikasi ing implan medis.Kajaba iku, kanthong udhara bakal larut lan ilang sifat anti-fouling, saengga nyebabake adhesi bakteri sing luwih akeh amarga area permukaan sing gedhe ing permukaan SHP (27, 28).Bubar, Aizenberg lan kanca-kancane ngenalake cara inovatif kanggo nutupi permukaan anti-biofouling kanthi ngembangake permukaan sing mulus sing diilhami dening tanduran pitcher Nepenthes (29, 30).Lumahing Gamelan nuduhake stabilitas long-term ing kahanan hydraulic, iku banget Cairan repellent kanggo Cairan biologi, lan wis poto-repairing.Nanging, ora ana cara kanggo nglebokake lapisan menyang implan medis sing bentuke kompleks, lan uga ora kabukten ndhukung proses penyembuhan jaringan sing rusak sawise implantasi.
Ing kene, kita ngenalake permukaan implan ortopedi sing dilumuri (LOIS), permukaan implan ortopedi mikro / nano-struktur lan digabungake kanthi rapet karo lapisan pelumas sing tipis kanggo nyegah supaya ora ana hubungane karo operasi plastik Infeksi bakteri, kayata fiksasi fraktur.Amarga struktur tingkat mikro / nano sing difungsikan kanthi fluorine kanthi kuat mbenerake pelumas ing struktur kasebut, LOIS sing dikembangake bisa ngusir adhesi macem-macem cairan lan njaga kinerja anti-fouling kanggo wektu sing suwe.Lapisan LOIS bisa ditrapake kanggo bahan saka macem-macem wujud sing dimaksudake kanggo sintesis balung.Sifat anti-biofouling LOIS sing apik banget marang bakteri biofilm [Pseudomonas aeruginosa lan Staphylococcus aureus (MRSA) sing tahan methicillin] lan zat biologis (sel, protein lan kalsium) wis dikonfirmasi ing vitro.Tingkat adhesion saka adhesion ekstensif menyang substrat kurang saka 1%.Kajaba iku, sanajan sawise kaku mechanical kayata scratching lumahing ana, marasake awakmu dhewe sing disebabake pelumas penetrating mbantu njaga anti-fouling sawijining.Asil tes ketahanan mekanik nuduhake manawa sanajan sawise modifikasi struktural lan kimia, kekuatan total ora bakal suda.Kajaba iku, eksperimen in vitro sing simulasi stres mekanik ing lingkungan bedah ditindakake kanggo mbuktekake manawa LOIS bisa nahan macem-macem tekanan mekanik sing kedadeyan sajrone operasi plastik.Pungkasan, kita nggunakake model fraktur femoral in vivo berbasis terwelu, sing mbuktekake yen LOIS nduweni sifat antibakteri lan biokompatibilitas sing unggul.Hasil radiologi lan histologis dikonfirmasi manawa prilaku pelumas sing stabil lan sifat anti-biofouling sajrone 4 minggu sawise implantasi bisa entuk kinerja anti-infeksi lan kekebalan sing efektif tanpa nundha proses penyembuhan balung.
Gambar 1A nuduhake diagram skematis LOIS sing dikembangake, sing ditanem karo struktur skala mikro / nano ing model fraktur femoral terwelu kanggo ngonfirmasi sifat anti-biologis lan anti-infeksi sing apik banget.Cara biomimetik ditindakake kanggo simulasi permukaan tanduran pot banyu, lan kanggo nyegah biofouling kanthi nggabungake lapisan pelumas ing struktur mikro / nano permukaan.Lumahing sing disuntikake pelumas bisa nyilikake kontak antarane zat biologis lan permukaan.Mulane, amarga pembentukan ikatan kimia sing stabil ing permukaan, nduweni kinerja antifouling sing apik lan stabilitas jangka panjang.Akibaté, sifat anti-biofouling saka lumahing pelumas ngidini macem-macem aplikasi praktis ing riset biomedis.Nanging, riset ekstensif babagan cara interaksi permukaan khusus iki ing awak durung rampung.Kanthi mbandhingake LOIS karo substrat wuda in vitro nggunakake bakteri albumin lan biofilm, non-adhesiveness LOIS bisa dikonfirmasi (Gambar 1B).Kajaba iku, kanthi muter tetesan banyu ing landasan kosong lan substrat LOIS (Gambar S1 lan Film S1), kinerja kontaminasi biologis bisa dituduhake.Minangka ditampilake ing gambar mikroskop fluoresensi, landasan kapapar inkubasi ing penundaan saka protein lan bakteri nuduhake jumlah gedhe saka materi biologi adhering kanggo lumahing.Nanging, amarga sifat anti-biofouling sing apik banget, LOIS meh ora nuduhake fluoresensi.Kanggo ngonfirmasi sifat anti-biofouling lan anti-infèksi, LOIS ditrapake ing permukaan implan ortopedi kanggo sintesis balung (piring lan sekrup) lan diselehake ing model fraktur terwelu.Sadurunge implantasi, implan ortopedi telanjang lan LOIS diinkubasi ing suspensi bakteri suwene 12 jam.Pra-inkubasi njamin yen biofilm dibentuk ing permukaan implan sing kapapar kanggo mbandhingake.Gambar 1C nuduhake foto situs fraktur 4 minggu sawise implantasi.Ing sisih kiwa, terwelu kanthi implan ortopedi sing gundhul nuduhake tingkat inflamasi sing abot amarga pembentukan biofilm ing permukaan implan.Asil sebaliknya diamati ing terwelu sing ditanem karo LOIS, yaiku, jaringan LOIS ing sakubenge ora nuduhake tandha-tandha infeksi utawa tandha-tandha inflamasi.Kajaba iku, gambar optik ing sisih kiwa nuduhake situs bedhah terwelu kanthi implan sing kapapar, nuduhake yen ora ana macem-macem adhesive sing ana ing permukaan implan sing katon ing permukaan LOIS.Iki nuduhake yen LOIS nduweni stabilitas jangka panjang lan nduweni kemampuan kanggo njaga sifat anti-biologis lan anti-adhesi.
(A) Diagram skematis LOIS lan implantasi ing model fraktur femoral terwelu.(B) Gambar mikroskop fluoresensi saka protein lan biofilm bakteri ing permukaan gundhul lan substrat LOIS.4 minggu sawise implantasi, (C) gambar fotografi situs fraktur lan (D) gambar sinar-X (disorot kanthi persegi panjang abang).Gambar duweni: Kyomin Chae, Universitas Yonsei.
Kelinci sing disterilisasi lan ditanem kanthi negatif nuduhake proses penyembuhan balung normal tanpa ana tanda-tanda inflamasi utawa infeksi.Ing sisih liya, implan SHP sing wis diinkubasi ing suspensi bakteri nuduhake inflamasi sing ana gandhengane karo infeksi ing jaringan sekitar.Iki bisa disebabake amarga ora bisa nyegah adhesi bakteri kanggo wektu sing suwe (Gambar S2).Kanggo mbuktekake manawa LOIS ora mengaruhi proses penyembuhan, nanging nyegah infeksi sing ana gandhengane karo implantasi, gambar sinar-X saka matriks positif sing kapapar lan LOIS ing situs fraktur dibandhingake (Gambar 1D).Gambar sinar-X saka implan positif gundhul nuduhake garis osteolisis sing terus-terusan, sing nuduhake yen balung kasebut durung mari.Iki nuduhake yen proses pemulihan balung bisa uga ditundha amarga inflamasi sing ana gandhengane karo infeksi.Kosok baline, iki nuduhake yen terwelu sing ditanem karo LOIS wis mari lan ora nuduhake situs fraktur sing jelas.
Kanggo ngembangake implan medis kanthi stabilitas lan fungsi jangka panjang (kalebu resistensi kanggo biofouling), akeh upaya wis ditindakake.Nanging, anané macem-macem zat biologis lan dinamika adhesi jaringan mbatesi pangembangan metode sing dipercaya sacara klinis.Kanggo ngatasi kekurangan kasebut, kita wis ngembangake struktur lapisan mikro / nano lan permukaan sing diowahi kanthi kimia, sing dioptimalake amarga kekuwatan kapiler sing dhuwur lan afinitas kimia kanggo njaga pelumas sing paling lancar.Gambar 2A nuduhake proses manufaktur sakabèhé LOIS.Pisanan, nyiyapake substrat stainless steel (SS) 304 kelas medis.Kapindho, struktur mikro / nano dibentuk ing substrat SS kanthi etsa kimia nggunakake larutan asam hidrofluorat (HF).Kanggo mulihake resistensi karat SS, solusi asam nitrat (HNO3) (31) digunakake kanggo ngolah substrat sing diukir.Passivation nambah resistance karat saka landasan SS lan Ngartekno slows mudhun proses karat sing bisa nyuda kinerja sakabèhé saka LOIS.Banjur, kanthi mbentuk monolayer sing dirakit dhewe (SAM) kanthi 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxysilane (POTS), permukaan kasebut diowahi kanthi kimia kanggo nambah interaksi kimia antarane permukaan lan Afinitas pelumas sing lancar.Modifikasi lumahing Ngartekno nyuda energi lumahing fabricated micro / nano-ukuran lumahing kabentuk, kang cocog energi lumahing saka pelumas Gamelan.Iki ngidini pelumas rampung dibasahi, saéngga mbentuk lapisan pelumas sing stabil ing permukaan.Lumahing sing diowahi nuduhake hidrofobik sing luwih dhuwur.Asil nuduhake yen pelumas lunyu nuduhake prilaku sing stabil ing LOIS amarga afinitas kimia sing dhuwur lan gaya kapiler sing disebabake dening struktur mikro / nano (32, 33).Owah-owahan optik ing permukaan SS sawise modifikasi permukaan lan injeksi pelumas diteliti.Struktur lapisan mikro / nano sing dibentuk ing permukaan bisa nyebabake owah-owahan visual lan dadi peteng ing permukaan.Fenomena iki disebabake efek panyebaran cahya sing luwih apik ing permukaan sing kasar, sing nambah refleksi kasebar sing disebabake dening mekanisme trap cahya (34).Kajaba iku, sawise pelumas disuntikake, LOIS dadi luwih peteng.Lapisan pelumas nyebabake kurang cahya sing dibayangke saka substrat, saéngga dadi peteng LOIS.Kanggo ngoptimalake struktur mikro / nanostruktur kanggo nuduhake sudut geser (SA) sing paling cilik kanggo entuk kinerja anti-biofouling, mikroskop elektron scanning (SEM) lan pasangan atom digunakake kanggo nindakake kaping etsa HF sing beda (0, 3)., 15 lan 60 menit) Mikroskop Angkatan (AFM) (Gambar 2B).Gambar SEM lan AFM nuduhake yen sawise wektu cendhak etsa (3 menit etsa), landasan gundhul wis kawangun roughness nano-ukuran ora rata.Kekasaran lumahing owah kanthi wektu etsa (Gambar S3).Kurva sing beda-beda wektu nuduhake yen kekasaran permukaan terus saya tambah lan tekan puncak ing 15 menit etsa, lan banjur mung nyuda nilai kekasaran sing diamati ing 30 menit etsa.Ing titik iki, roughness nano-tingkat etched adoh, nalika roughness micro-tingkat develops vigorously, nggawe owah-owahan roughness luwih stabil.Sawise etsa luwih saka 30 menit, tambah akeh kekasaran diamati, sing diterangake kanthi rinci kaya ing ngisor iki: SS kasusun saka baja, dicampur karo unsur kalebu wesi, kromium, nikel, molibdenum lan akeh unsur liyane.Antarane unsur iki, wesi, kromium lan molybdenum muter peran penting ing mbentuk micron / nano-ukuran roughness ing SS dening HF etching.Ing tahap awal korosi, wesi lan kromium utamane karat amarga molibdenum nduweni ketahanan korosi sing luwih dhuwur tinimbang molibdenum.Minangka etching progresses, solusi etching tekan oversaturation lokal, mbentuk fluoride lan oksida disebabake etsa.Fluoride lan oksida precipitate lan pungkasanipun redeposit ing lumahing, mbentuk kasar lumahing ing sawetara micron / nano (31).Kekasaran tingkat mikro / nano iki nduweni peran penting ing sifat-sifat penyembuhan diri saka LOIS.Lumahing skala ganda ngasilake efek sinergis, kanthi nambah kekuwatan kapiler.Fenomena iki ngidini pelumas bisa nembus permukaan kanthi stabil lan nyumbang kanggo sifat-sifat penyembuhan (35).Pembentukan roughness gumantung ing wektu etching.Ing 10 menit saka etsa, lumahing mung ngandhut nano-ukuran roughness, kang ora cukup kanggo nahan pelumas cukup kanggo duwe resistance biofouling (36).Ing tangan liyane, yen wektu etching ngluwihi 30 menit, roughness nano-ukuran kawangun dening redeposition saka wesi lan kromium bakal ilang, lan mung roughness ukuran mikro bakal tetep amarga molybdenum.Lumahing over-etched ora nduweni kekasaran skala nano lan kelangan efek sinergis saka rong tahap kekasaran, sing duwe pengaruh negatif marang karakteristik penyembuhan diri saka LOIS.Pangukuran SA ditindakake ing substrat kanthi wektu etsa sing beda kanggo mbuktekake kinerja anti-fouling.Macem-macem jinis cairan dipilih adhedhasar viskositas lan energi permukaan, kalebu banyu deionisasi (DI), getih, etilena glikol (EG), etanol (EtOH) lan heksadekana (HD) (Gambar S4).Pola etsa sing beda-beda wektu nuduhake yen kanggo macem-macem cairan kanthi energi permukaan lan viskositas sing beda, SA LOIS sawise 15 menit etsa paling murah.Mulane, LOIS optimized kanggo etch kanggo 15 menit kanggo mbentuk micron lan nano-ukuran roughness, kang cocok kanggo èfèktif njaga kekiatan saka pelumas lan banget anti-fouling situs.
(A) Diagram skematis proses manufaktur papat langkah LOIS.Inset nuduhake SAM sing dibentuk ing substrat.(B) gambar SEM lan AFM, digunakake kanggo ngoptimalake mikro / struktur nano saka landasan ing kaping etching beda.Spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) spektrum (C) Cr2p lan (D) F1s sawise passivation lumahing lan lapisan SAM.au, unit sembarang.(E) Gambar perwakilan saka tetesan banyu ing substrat kosong, etched, SHP lan LOIS.(F) Sudut kontak (CA) lan pangukuran SA saka cairan kanthi tegangan permukaan sing beda ing SHP lan LOIS.Data dipunandharaken kanthi rata-rata ± SD.
Banjur, kanggo ngonfirmasi owah-owahan sifat kimia permukaan, spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) digunakake kanggo nyinaoni owah-owahan komposisi kimia permukaan substrat sawise saben lapisan permukaan.Figure 2C nuduhake asil pangukuran XPS saka lumahing etched HF lan lumahing HNO 3 dianggep.Rong puncak utama ing 587.3 lan 577.7 eV bisa digandhengake karo ikatan Cr-O sing ana ing lapisan kromium oksida, sing dadi prabédan utama saka permukaan etched HF.Iki utamané amarga konsumsi wesi lan kromium fluoride ing lumahing dening HNO3.Etching basis HNO3 ngidini kromium kanggo mbentuk lapisan oksida passivating ing lumahing, kang ndadekake SS etched maneh tahan kanggo karat.Ing Figure 2D, spektrum XPS dijupuk kanggo konfirmasi sing silane basis fluorocarbon kawangun ing lumahing sawise lapisan SAM, kang wis repellency Cairan dhuwur banget malah kanggo EG, getih lan EtOH.Lapisan SAM rampung kanthi reaksi gugus fungsi silane kanthi gugus hidroksil sing dibentuk kanthi perawatan plasma.Akibaté, kenaikan sing signifikan ing puncak CF2 lan CF3 diamati.Energi ikatan antarane 286 lan 296 eV nuduhake yen modifikasi kimia wis kasil rampung dening lapisan SAM.SHP nuduhake puncak CF2 (290.1 ​​​​eV) lan CF3 (293.3 eV) sing relatif gedhe, sing disebabake dening silane basis fluorokarbon sing dibentuk ing permukaan.Figure 2E nuduhake gambar optik perwakilan saka sudut kontak (CA) pangukuran kanggo macem-macem klompok banyu deionized ing kontak karo gundhul, etched, SHP, lan LOIS.Gambar kasebut nuduhake yen lumahing etched dadi hidrofilik amarga struktur mikro/nano sing dibentuk dening etsa kimia saengga banyu deionisasi diserap menyang struktur kasebut.Nanging, nalika landasan ditutupi karo SAM, landasan nuduhake repellency banyu kuwat, supaya SHP lumahing kawangun lan area kontak antarane banyu lan lumahing cilik.Pungkasan, penurunan CA diamati ing LOIS, sing bisa disebabake penetrasi pelumas menyang struktur mikro, saéngga nambah area kontak.Kanggo mbuktekake manawa permukaan kasebut nduweni sifat repellency cair lan non-adhesive sing apik, LOIS dibandhingake karo substrat SHP kanthi ngukur CA lan SA kanthi nggunakake macem-macem cairan (Gambar 2F).Macem-macem jinis cairan dipilih adhedhasar viskositas lan energi permukaan, kalebu banyu deionisasi, getih, EG, EtOH lan HD (Gambar S4).Asil pangukuran CA nuduhake yen CA cenderung HD, nilai abang saka CA, ngendi CA nduweni energi lumahing paling.Kajaba iku, LOIS saka CA sakabèhé kurang.Nanging, pangukuran SA nuduhake fenomena sing beda banget.Kajaba kanggo banyu sing wis diionisasi, kabeh cairan nempel ing substrat SHP tanpa ilang.Ing sisih liya, LOIS nuduhake SA sing sithik banget, nalika kabeh cairan diiringake kanthi sudut sing luwih murah tinimbang 10 ° nganti 15 °, kabeh cairan bakal digulung.Iki banget nuduhake yen non-adhesiveness LOIS luwih apik tinimbang lumahing SHP.Kajaba iku, lapisan LOIS uga ditrapake kanggo macem-macem jinis bahan, kalebu titanium (Ti), polyphenylsulfone (PPSU), polyoxymethylene (POM), polyether ether ketone (PEEK) lan polimer bioabsorbable (PLGA), yaiku bahan ortopedi sing bisa ditanem (Gambar. S5)).Gambar sekuensial saka tetesan ing materi sing diolah dening LOIS nuduhake yen sifat anti-biofouling LOIS padha ing kabeh substrat.Kajaba iku, asil pangukuran CA lan SA nuduhake yen sifat non-adhesive LOIS bisa ditrapake kanggo bahan liyane.
Kanggo konfirmasi sifat anti-fouling LOIS, macem-macem jinis substrat (kalebu gundhul, etched, SHP lan LOIS) diinkubasi karo Pseudomonas aeruginosa lan MRSA.Bakteri loro kasebut dipilih minangka bakteri rumah sakit perwakilan, sing bisa nyebabake pembentukan biofilm, sing ndadékaké SSI (37).Gambar 3 (A lan B) nuduhake gambar mikroskop fluoresensi lan asil pangukuran unit pembentuk koloni (CFU) saka substrat sing diinkubasi ing suspensi bakteri kanggo jangka pendek (12 jam) lan jangka panjang (72 jam).Ing wektu sing cendhak, bakteri bakal mbentuk kluster lan tuwuh kanthi ukuran, nutupi awak karo zat sing kaya lendir lan nyegah ngilangi.Nanging, sajrone inkubasi 72 jam, bakteri bakal diwasa lan dadi gampang nyebar kanggo mbentuk luwih akeh koloni utawa kluster.Mulane, bisa dianggep yen inkubasi 72 jam iku jangka panjang lan wektu inkubasi sing cocok kanggo mbentuk biofilm sing kuwat ing permukaan (38).Ing wektu cendhak, lumahing etched lan lumahing SHP mameraken adhesion bakteri, kang suda dening bab 25% kanggo 50% dibandhingake karo substrat gundhul.Nanging, amarga kinerja lan stabilitas anti-biofouling sing apik banget, LOIS ora nuduhake adhesi biofilm bakteri ing wektu sing cendhak lan dawa.Diagram skematik (Gambar 3C) nggambarake panjelasan mekanisme fouling anti-biologis saka solusi etsa, SHP lan LOIS.Asumsi kasebut yaiku substrat etched kanthi sifat hidrofilik bakal duwe area permukaan sing luwih gedhe tinimbang substrat kosong.Mulane, luwih akeh adhesi bakteri bakal kelakon ing substrat etched.Nanging, dibandhingake karo substrat gundhul, substrat etched wis Ngartekno kurang biofilm kawangun ing lumahing.Iki amarga molekul banyu ikatan kanthi kuat ing permukaan hidrofilik lan tumindak minangka pelumas kanggo banyu, saéngga ngganggu adhesi bakteri ing wektu sing cendhak (39).Nanging, lapisan molekul banyu banget tipis lan larut ing suspensi bakteri.Mulane, lapisan molekul banyu ilang kanggo dangu, anjog kanggo adhesion bakteri ekstensif lan proliferasi.Kanggo SHP, amarga sifat non-wetting jangka pendek, adhesi bakteri dicegah.Adhesi bakteri sing suda bisa disebabake kanthong udhara sing kepepet ing struktur berlapis lan energi permukaan sing luwih murah, saengga bisa nyuda kontak antarane suspensi bakteri lan permukaan.Nanging, adhesi bakteri ekstensif diamati ing SHP amarga ilang sifat anti-fouling kanggo dangu.Iki utamane amarga ilang kanthong udara amarga tekanan hidrostatik lan pembubaran hawa ing banyu.Iki utamane amarga ilang kanthong udara amarga pembubaran lan struktur berlapis sing nyedhiyakake area permukaan sing luwih gedhe kanggo adhesi (27, 40).Boten kados loro substrat iki sing duwe pengaruh penting ing stabilitas long-term, lubricating lubricant sing ana ing LOIS nyuntikaken menyang mikro / struktur nano lan ora bakal ilang malah ing long term.Pelumas sing diisi struktur mikro/nano stabil banget lan kepincut banget ing permukaan amarga afinitas kimia sing dhuwur, saéngga nyegah adhesi bakteri nganti suwe.Figure S6 nuduhake gambar mikroskop confocal bayangan saka landasan lubricant-infused kacemplungaken ing phosphate buffered saline (PBS).Gambar terus-terusan nuduhake yen sanajan sawise 120 jam goyang tipis (120 rpm), lapisan pelumas ing LOIS tetep ora owah, nuduhake stabilitas jangka panjang ing kondisi aliran.Iki amarga afinitas kimia dhuwur antarane lapisan SAM adhedhasar fluorine lan pelumas basis perfluorocarbon, supaya lapisan pelumas stabil bisa kawangun.Mulane, kinerja anti-fouling tetep.Kajaba iku, substrat kasebut diuji marang protein perwakilan (albumin lan fibrinogen), sing ana ing plasma, sel sing ana hubungane karo fungsi kekebalan (makrofag lan fibroblast), lan sing ana hubungane karo pembentukan balung.Isi kalsium dhuwur banget.(Gambar 3D, 1 lan 2, lan Gambar S7) (41, 42).Kajaba iku, gambar mikroskop fluoresensi saka tes adhesi kanggo fibrinogen, albumin lan kalsium nuduhake karakteristik adhesi sing beda saben klompok substrat (Gambar S8).Sajrone pambentukan balung, lapisan balung lan kalsium sing mentas kawangun bisa ngubengi implan ortopedi, sing ora mung nggawe angel dicopot, nanging uga bisa nyebabake cilaka sing ora dikarepake kanggo pasien sajrone proses ngilangi.Mulane, tingkat celengan kalsium sing kurang ing piring balung lan sekrup migunani kanggo operasi ortopedi sing mbutuhake penghapusan implan.Adhedhasar kuantifikasi area sing ditempelake adhedhasar intensitas fluoresensi lan jumlah sel, kita dikonfirmasi manawa LOIS nuduhake sifat anti-biofouling sing apik banget kanggo kabeh zat biologis dibandhingake karo substrat liyane.Miturut asil eksperimen in vitro, LOIS fouling anti-biologis bisa ditrapake ing implan ortopedi, sing ora mung bisa nyegah infeksi sing disebabake dening bakteri biofilm, nanging uga nyuda inflamasi sing disebabake dening sistem kekebalan aktif awak.
(A) Gambar mikroskop fluoresensi saben klompok (wuda, etched, SHP lan LOIS) diinkubasi ing Pseudomonas aeruginosa lan suspensi MRSA suwene 12 lan 72 jam.(B) Jumlah CFU adherent Pseudomonas aeruginosa lan MRSA ing permukaan saben klompok.(C) Diagram skematis mekanisme fouling anti-biologi saka etsa jangka pendek lan jangka panjang, SHP lan LOIS.(D) (1) Jumlah fibroblasts adhered kanggo saben substrat lan gambar mikroskop fluoresensi saka sel adhered menyang gundhul lan LOIS.(2) Tes adhesi protein sing gegandhengan karo kekebalan, albumin lan kalsium sing melu proses penyembuhan balung (* P <0.05, ** P <0.01, *** P <0.001 lan **** P <0.0001).ns, ora penting.
Ing kasus tekanan konsentrasi sing ora bisa diendhani, daya tahan mekanik mesthi dadi tantangan utama kanggo aplikasi lapisan antifouling.Cara gel anti limbah tradisional adhedhasar polimer kanthi kelarutan lan kerapuhan banyu sing sithik.Mulane, biasane rentan kanggo stres mekanik ing aplikasi biomedis.Mulane, lapisan antifouling awet sacara mekanis tetep dadi tantangan kanggo aplikasi kayata implan ortopedi (43, 44).Gambar 4A(1) nuduhake rong jinis stres utama sing ditrapake kanggo implan ortopedi, kalebu goresan (tekanan geser) lan kompresi kanthi gambar optik saka implan sing rusak sing diprodhuksi dening forceps.Contone, nalika sekrup wis tightened karo screwdriver, utawa nalika ahli bedah nyekeli piring balung tightly karo pinset lan ditrapake pasukan compressive, piring balung plastik bakal rusak lan scratched ing loro macro lan micro / nano timbangan (Figure 4A, 2).Kanggo nguji apa LOIS sing diprodhuksi bisa nahan kerusakan kasebut sajrone operasi plastik, nanoindentation ditindakake kanggo mbandhingake kekerasan substrat kosong lan LOIS ing skala mikro / nano kanggo nyinaoni sifat mekanik struktur mikro / nano Impact (Gambar. 4B).Diagram skematis nuduhake prilaku deformasi LOIS sing beda amarga anane struktur mikro / nano.Kurva pamindahan gaya digambar adhedhasar asil nanoindentation (Gambar 4C).Gambar biru nggantosi substrat gundhul, kang nuduhake mung ewah-ewahan bentuk sethitik, minangka katon dening ambane indentation maksimum 0,26-μm.Ing sisih liya, kenaikan bertahap ing gaya nanoindentation lan pamindahan sing diamati ing LOIS (kurva abang) bisa nuduhake tandha-tandha sifat mekanik sing suda, nyebabake kedalaman nanoindentation 1.61μm.Iki amarga struktur mikro / nano sing ana ing LOIS nyedhiyakake papan kemajuan sing luwih jero kanggo ujung nanoindentor, saengga deformasi luwih gedhe tinimbang substrat kosong.Konsta-Gdoutos et al.(45) percaya yen amarga anane struktur nano, nanoindentation lan kekasaran mikro / nano nyebabake kurva nanoindentation sing ora teratur.Wilayah sing dibayangi cocog karo kurva deformasi sing ora duwe aturan sing digandhengake karo struktur nano, dene wilayah sing ora dibayangi digandhengake karo struktur mikro.Ewah-ewahan bentuk iki bisa ngrusak microstructure / nanostruktur saka pelumas nyekeli lan negatif mengaruhi kinerja anti-fouling sawijining.Kanggo nyinaoni dampak karusakan ing LOIS, karusakan sing ora bisa dihindari kanggo struktur mikro / nano ditiru ing awak sajrone operasi plastik.Kanthi nggunakake tes adhesi getih lan protein, stabilitas sifat anti-biofouling LOIS sawise in vitro bisa ditemtokake (Gambar 4D).Serangkaian gambar optik nuduhake karusakan sing kedadeyan ing cedhak bolongan saben substrat.Tes adhesi getih ditindakake kanggo nduduhake efek karusakan mekanik ing lapisan anti-biofouling (Gambar 4E).Kaya SHP, sifat anti-fouling ilang amarga karusakan, lan LOIS nampilake sifat anti-fouling sing apik banget kanthi ngusir getih.Iki amarga, amarga energi lumahing mimpin dening tumindak kapiler nutupi wilayah rusak, aliran ing microstructured pelumas pelumas mulihake sifat anti-fouling (35).Tren sing padha diamati ing tes adhesi protein nggunakake albumin.Ing wilayah sing rusak, adhesi protein ing permukaan SHP diamati kanthi akeh, lan kanthi ngukur jangkoan wilayah kasebut, bisa diitung minangka setengah saka tingkat adhesi saka substrat kosong.Ing sisih liya, LOIS njaga sifat anti-biofouling tanpa nyebabake adhesi (Gambar 4, F lan G).Kajaba iku, lumahing sekrup asring ngalami stres mekanik sing kuat, kayata pengeboran, mula kita sinau kemampuan lapisan LOIS kanggo tetep utuh ing sekrup in vitro.Figure 4H nuduhake gambar optik saka ngawut-awut beda, kalebu gundhul, SHP lan LOIS.Persegi panjang abang nggambarake area target ing ngendi stres mekanik sing kuat nalika implantasi balung.Kaya karo tes adhesi protein saka piring, mikroskop fluoresensi digunakake kanggo nggambarake adhesi protein lan ngukur area jangkoan kanggo mbuktekake integritas lapisan LOIS, sanajan ing tekanan mekanik sing kuat (Gambar 4, I lan J).Sekrup sing diobati LOIS nampilake kinerja anti-fouling sing apik banget, lan meh ora ana protein sing ana ing permukaan.Ing tangan liyane, adhesion protein diamati ing sekrup gundhul lan sekrup SHP, ing endi jangkoan area sekrup SHP minangka sapratelo saka sekrup kosong.Kajaba iku, implan ortopedi sing digunakake kanggo fiksasi kudu kuwat sacara mekanis kanggo nahan stres sing ditrapake ing situs fraktur, kaya sing ditampilake ing Gambar 4K.Mula, tes mlengkung ditindakake kanggo nemtokake efek modifikasi kimia ing sifat mekanik.Kajaba iku, iki ditindakake kanggo njaga stres tetep saka implan.Gunakake gaya mekanik vertikal nganti implan dilipat kanthi lengkap lan kurva tegangan-regangan dipikolehi (Gambar 4L, 1).Rong sifat kalebu modulus Young lan kekuatan lentur dibandhingake antarane substrat kosong lan LOIS minangka indikator kekuatan mekanik (Gambar 4L, 2 lan 3).Modulus Young nuduhake kemampuan materi kanggo nahan owah-owahan mekanik.Modulus Young saben substrat yaiku 41.48±1.01 lan 40.06±0.96 GPa;prabédan sing diamati kira-kira 3,4%.Kajaba iku, dilapurake yen kekuatan mlengkung, sing nemtokake kekerasan materi, yaiku 102,34 ± 1,51 GPa kanggo substrat kosong lan 96,99 ± 0,86 GPa kanggo SHP.Substrat gundhul kira-kira 5,3% luwih dhuwur.Penurunan tipis ing sifat mekanik bisa uga disebabake dening efek kedudukan.Ing efek kedudukan, kekasaran mikro / nano bisa tumindak minangka sakumpulan notches, nyebabake konsentrasi stres lokal lan mengaruhi sifat mekanik implan (46).Nanging, adhedhasar kasunyatan manawa kaku balung kortikal manungsa dilaporake antarane 7.4 lan 31.6 GPa, lan modulus LOIS sing diukur ngluwihi balung kortikal manungsa (47), LOIS cukup kanggo ndhukung fraktur lan sakabèhé. sifat mekanik minimal kena pengaruh modifikasi permukaan.
(A) Diagram skematis (1) tekanan mekanik sing ditrapake ing implan ortopedi sajrone operasi, lan (2) gambar optik saka implan ortopedi sing rusak.(B) Diagram skematis pangukuran sifat-sifat nano-mekanik kanthi nanoindentation lan LOIS ing lumahing gundhul.(C) kurva gaya-pamindahan Nanoindentation saka lumahing gundhul lan LOIS.(D) Sawise eksperimen in vitro, simulasi gambar optik saka macem-macem jinis piring ortopedi (wilayah sing rusak disorot nganggo persegi panjang abang) kanggo simulasi stres mekanik sing disebabake sajrone operasi.(E) Tes adhesi getih lan (F) tes adhesi protein saka klompok piring ortopedi sing rusak.(G) Ukur cakupan area protein sing nempel ing piring.(H) Gambar optik saka macem-macem jinis sekrup ortopedi sawise eksperimen in vitro.(I) Tes adhesi protein kanggo nyinaoni integritas lapisan sing beda.(J) Ukur jangkoan area protein sing nempel ing sekrup.(K) Gerakan terwelu dimaksudake kanggo ngasilake stres sing tetep ing balung sing pecah.(L) (1) Asil tes bend lan gambar optik sadurunge lan sawise mlengkung.Bedane ing (2) modulus Young lan (3) kekuatan mlengkung antarane implan gundhul lan SHP.Data dituduhake minangka rata-rata ± SD (* P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001 lan ****P<0.0001).Gambar duweni: Kyomin Chae, Universitas Yonsei.
Ing kahanan klinis, umume kontak bakteri karo bahan biologis lan situs tatu asale saka biofilm sing diwasa lan diwasa (48).Mula, Pusat Kontrol lan Pencegahan Penyakit AS ngira manawa 65% kabeh infeksi manungsa ana gandhengane karo biofilm (49).Ing kasus iki, perlu kanggo nyedhiyakake desain eksperimen in vivo sing nyedhiyakake pembentukan biofilm sing konsisten ing permukaan implan.Mulane, kita ngembangake model fraktur femoral terwelu ing ngendi implan ortopedi wis diinkubasi ing suspensi bakteri lan banjur ditanem ing femurs terwelu kanggo nyinaoni sifat anti-fouling LOIS ing vivo.Amarga telung fakta penting ing ngisor iki, infèksi bakteri disebabake dening pra-kultur tinimbang injeksi langsung saka suspensi bakteri: (i) Sistem kekebalan kelinci sacara alami luwih kuwat tinimbang manungsa;mulane, injeksi suspensi bakteri lan bakteri planktonik bisa uga Ora ana pengaruh ing pambentukan biofilm.(Ii) Bakteri planktonik luwih rentan marang antibiotik, lan antibiotik biasane digunakake sawise operasi;pungkasanipun, (iii) suspensi bakteri planktonik bisa diencerke dening cairan awak kewan (50).Kanthi pre-culturing implan ing suspensi bakteri sadurunge implantasi, kita bisa nyinaoni efek mbebayani saka infeksi bakteri lan reaksi awak manca (FBR) ing proses penyembuhan balung.Kelinci dikurbanake 4 minggu sawise implantasi, amarga osseointegrasi sing penting kanggo proses penyembuhan balung bakal rampung sajrone 4 minggu.Banjur, implan kasebut dicopot saka kelinci kanggo studi hilir.Gambar 5A nuduhake mekanisme proliferasi bakteri.Implan ortopedi sing kena infeksi dilebokake ing awak.Minangka asil pra-inkubasi ing suspensi bakteri, enem saka enem terwelu sing ditanem nganggo implan telanjang kasebut kena infeksi, dene ora ana kelinci sing ditanem nganggo implan sing diobati LOIS sing kena infeksi.Infeksi bakteri diterusake kanthi telung langkah, kalebu wutah, mateng lan dispersi (51).Kaping pisanan, bakteri sing ditempelake ngasilake lan tuwuh ing permukaan, banjur bakteri kasebut mbentuk biofilm nalika ngekskresi polimer ekstraselular (EPS), amiloid lan DNA ekstraselular.Biofilm ora mung ngganggu penetrasi antibiotik, nanging uga ningkatake akumulasi enzim sing ngrusak antibiotik (kayata β-laktamase) (52).Pungkasan, biofilm nyebar bakteri diwasa menyang jaringan ing saubengé.Mulane, infèksi dumadi.Kajaba iku, nalika awak manca lumebu ing awak, infèksi sing bisa nimbulaké respon imun kuwat bisa nimbulaké inflammation abot, pain, lan ngurangi kakebalan.Gambar 5B nyedhiyakake ringkesan FBR sing disebabake dening pemasangan implan ortopedi, tinimbang respon imun sing disebabake infeksi bakteri.Sistem kekebalan ngenali implan sing dilebokake minangka awak manca, lan banjur nyebabake sel lan jaringan bereaksi kanggo encapsulate awak manca (53).Ing wiwitan FBR, matriks pasokan dibentuk ing permukaan implan ortopedi, sing nyebabake adsorpsi fibrinogen.Fibrinogen sing diserap banjur mbentuk jaringan fibrin sing padhet banget, sing ningkatake lampiran leukosit (54).Sawise jaringan fibrin dibentuk, inflamasi akut bakal kedadeyan amarga infiltrasi neutrofil.Ing langkah iki, macem-macem sitokin kayata tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-4 (IL-4) lan IL-β dibebasake, lan monosit wiwit nyusup menyang situs implantasi lan diferensiasi dadi sel raksasa.Phage (41, 55, 56).Ngurangi FBR mesthi dadi tantangan amarga FBR sing berlebihan bisa nyebabake inflamasi akut lan kronis, sing bisa nyebabake komplikasi fatal.Kanggo netepake dampak infeksi bakteri ing jaringan sing ana ing sekitar implan kosong lan LOIS, pewarnaan hematoxylin lan eosin (H&E) lan Masson trichrome (MT) digunakake.Kanggo terwelu sing ditanem nganggo substrat kosong, infèksi bakteri sing abot terus berkembang, lan slides jaringan H&E kanthi jelas nuduhake abses lan nekrosis sing disebabake dening inflamasi.Ing sisih liya, LOIS lumahing anti-biofouling sing kuwat banget nyegah adhesi bakteri, saengga ora nuduhake tandha infeksi lan nyuda inflamasi (Gambar 5C).Asil pewarnaan MT nuduhake tren sing padha.Nanging, pewarnaan MT uga nuduhake edema ing terwelu sing ditanem karo LOIS, nuduhake yen pemulihan bakal kedadeyan (Gambar 5D).Kanggo nyinaoni tingkat respon imun, pewarnaan imunohistokimia (IHC) ditindakake nggunakake sitokin TNF-α lan IL-6 sing ana hubungane karo respon imun.Implan negatif telanjang sing ora kena bakteri dibandhingake karo LOIS sing kena bakteri nanging ora kena infeksi kanggo nyinaoni proses penyembuhan tanpa infeksi bakteri.Gambar 5E nuduhake gambar optik saka slide IHC sing nuduhake TNF-α.Wewengkon coklat nggambarake respon imun, nuduhake yen respon imun ing LOIS rada suda.Kajaba iku, ekspresi IL-6 ing LOIS luwih sithik tinimbang ekspresi negatif saka wuda steril (Gambar 5F).Ekspresi sitokin diukur kanthi ngukur area pewarnaan antibodi sing cocog karo sitokin (Gambar 5G).Dibandhingake karo terwelu sing kena implan negatif, tingkat ekspresi terwelu sing ditanem karo LOIS luwih murah, nuduhake prabédan sing signifikan.Penurunan ekspresi sitokin nuduhake yen sifat anti-fouling LOIS jangka panjang lan stabil ora mung ana hubungane karo inhibisi infeksi bakteri, nanging uga nyuda FBR, sing disebabake dening makrofag sing nempel ing substrat (53, 57, 58).Mulane, respon imun sing suda amarga sifat evasion imun saka LOIS bisa ngatasi efek samping sawise implantasi, kayata respon imun sing berlebihan sawise operasi plastik.
(A) Diagram skematis mekanisme pembentukan biofilm lan nyebar ing permukaan implan ortopedi sing kena infeksi.eDNA, DNA ekstraseluler.(B) Diagram skematis respon imun sawise pemasangan implan ortopedi.(C) Pewarnaan H&E lan (D) pewarnaan MT saka jaringan sekitar implan ortopedi kanthi positif lan LOIS.IHC saka sitokin sing gegandhengan karo kekebalan (E) TNF-α lan (F) IL-6 minangka gambar sing diwarnai saka terwelu telanjang-negatif lan LOIS-implanted.(G) Kuantifikasi ekspresi sitokin kanthi pangukuran cakupan area (** P <0.01).
Biokompatibilitas LOIS lan efek ing proses penyembuhan balung diteliti ing vivo nggunakake pencitraan diagnostik [x-ray lan micro-computed tomography (CT)] lan osteoklas IHC.Gambar 6A nuduhake proses penyembuhan balung sing nglibatake telung tahap sing beda: inflamasi, ndandani, lan remodeling.Nalika fraktur dumadi, sel inflamasi lan fibroblas bakal nembus menyang balung sing pecah lan wiwit tuwuh menyang jaringan pembuluh darah.Sajrone fase perbaikan, ingrowth jaringan pembuluh darah nyebar ing cedhak situs fraktur.Jaringan vaskular nyedhiyakake nutrisi kanggo pambentukan balung anyar, sing diarani kalus.Tahap pungkasan saka proses penyembuhan balung yaiku tahap remodeling, ing ngendi ukuran kalus dikurangi dadi ukuran balung normal kanthi bantuan paningkatan tingkat osteoklas sing diaktifake (59).Rekonstruksi telung dimensi (3D) saka situs fraktur ditindakake kanthi nggunakake micro-CT scan kanggo mirsani bedane tingkat pembentukan kalus ing saben klompok.Mirsani bagean silang femur kanggo mirsani kekandelan kalus sing ngubengi balung sing patah (Gambar 6, B lan C).Sinar-X uga digunakake kanggo mriksa situs fraktur kabeh kelompok saben minggu kanggo mirsani proses regenerasi balung sing beda ing saben klompok (Gambar S9).Kalus lan balung diwasa ditampilake kanthi warna biru / ijo lan gadhing.Umume jaringan alus disaring kanthi ambang prasetel.Positif mudo lan SHP ngonfirmasi pembentukan kalus cilik ing sekitar situs fraktur.Ing sisih liya, LOIS negatif lan situs fraktur diubengi dening kalus kandel.Gambar mikro-CT nuduhake yen pembentukan kalus dicegah dening infeksi bakteri lan inflamasi sing ana hubungane karo infeksi.Iki amarga sistem kekebalan prioritize marasake awakmu saka ciloko septic disebabake inflammation related infèksi, tinimbang Recovery balung (60).Pewarnaan IHC lan Tartrate-resistant Acid Phosphatase (TRAP) ditindakake kanggo mirsani aktivitas osteoklas lan resorpsi balung (Gambar 6D) (61).Mung sawetara osteoklas aktif sing diwarnai ungu ditemokake ing positif telanjang lan SHP.Ing sisih liya, akeh osteoklas sing diaktifake diamati ing cedhak balung LOIS sing positif lan diwasa.Fenomena iki nuduhake yen ing ngarsane osteoklas, kalus ing sakubenge situs fraktur ngalami proses remodeling kanthi kekerasan (62).Volume balung lan area ekspresi osteoklas saka kalus diukur kanggo mbandhingake tingkat pembentukan kalus ing sekitar situs fraktur ing kabeh kelompok, supaya bisa ngitung asil scan micro-CT lan IHC (Gambar 6E, 1 lan 2).Kaya sing dikarepake, formasi kalus lan negatif telanjang ing LOIS luwih dhuwur tinimbang ing kelompok liyane, nuduhake yen remodeling balung positif dumadi (63).Figure S10 nuduhake gambar optik saka situs bedhah, asil pawernan MT saka tissue diklumpukake cedhak sekrup, lan asil pawernan TRAP nyorot antarmuka screw-balung.Ing substrat gundhul, pembentukan kalus lan fibrosis sing kuwat diamati, dene implan sing diobati LOIS nuduhake permukaan sing relatif ora adhering.Kajaba iku, dibandhingake karo negatif telanjang, fibrosis ngisor diamati ing terwelu sing ditanem karo LOIS, kaya sing dituduhake dening panah putih.Kajaba iku, edema tenan (panah biru) bisa digandhengake karo sifat evasion imun LOIS, saéngga nyuda inflamasi sing abot.Lumahing non-stick ing sakubenge implan lan fibrosis sing suda nuduhake yen proses ngilangi luwih gampang, sing biasane nyebabake fraktur utawa inflamasi liyane.Proses penyembuhan balung sawise ngilangi sekrup dievaluasi dening aktivitas osteoklas ing antarmuka sekrup-balung.Balung gundhul lan antarmuka implan LOIS nyerep tingkat osteoklas sing padha kanggo marasake awak luwih lanjut, nuduhake yen lapisan LOIS ora duwe efek negatif marang penyembuhan balung utawa respon imun.Kanggo konfirmasi yen modifikasi permukaan sing ditindakake ing LOIS ora ngganggu proses penyembuhan balung, pemeriksaan sinar-X digunakake kanggo mbandhingake penyembuhan balung kelinci kanthi ion negatif sing katon lan 6 minggu implantasi LOIS (Gambar 6F).Asil kasebut nuduhake yen dibandhingake karo klompok positif mudo sing ora kena infeksi, LOIS nuduhake tingkat penyembuhan balung sing padha, lan ora ana tandha-tandha fraktur sing jelas (garis osteolisis sing terus-terusan) ing loro klompok kasebut.
(A) Diagram skematis proses penyembuhan balung sawise fraktur.(B) Bedane derajat pembentukan kalus saben klompok permukaan lan (C) gambar potongan silang situs fraktur.(D) Pewarnaan TRAP kanggo nggambarake aktivitas osteoklas lan resorpsi balung.Adhedhasar aktivitas TRAP, pambentukan kalus njaba balung kortikal dianalisis sacara kuantitatif kanthi (E) (1) mikro-CT lan (2) aktivitas osteoklas.(F) 6 minggu sawise implantasi, gambar X-ray saka balung fraktur saka negatif kapapar (disorot dening persegi dowo abang) lan LOIS (disorot dening persegi dowo biru).Analisis statistik ditindakake kanthi analisis varian siji arah (ANOVA).* P <0,05.** P <0,01.
Singkatipun, LOIS nyedhiyakake strategi infèksi antibakteri anyar lan lapisan uwal imun kanggo implan ortopedi.Implan ortopedi konvensional kanthi fungsionalisasi SHP nampilake sifat anti-biofouling jangka pendek, nanging ora bisa njaga sifate kanggo wektu sing suwe.Superhydrophobicity saka substrat njebak gelembung udara ing antarane bakteri lan substrat, saéngga mbentuk kantong udara, saéngga nyegah infeksi bakteri.Nanging, amarga panyebaran hawa, kantong udara iki gampang dicopot.Ing sisih liya, LOIS wis mbuktekake kemampuane kanggo nyegah infeksi sing ana gandhengane karo biofilm.Mulane, amarga sifat anti-penolakan saka lapisan pelumas sing disuntikake menyang permukaan struktur mikro / nano sing dilapisi, inflamasi sing ana hubungane karo infeksi bisa dicegah.Macem-macem cara karakterisasi kalebu pangukuran SEM, AFM, XPS lan CA digunakake kanggo ngoptimalake kondisi manufaktur LOIS.Kajaba iku, LOIS uga bisa ditrapake kanggo macem-macem bahan biologi sing umum digunakake ing peralatan fiksasi ortopedi, kayata PLGA, Ti, PE, POM lan PPSU.Banjur, LOIS dites in vitro kanggo mbuktekake sifat anti-biofouling marang bakteri lan zat biologi sing ana gandhengane karo respon imun.Asil nuduhake yen nduweni efek antibakteri lan anti-biofouling sing apik banget dibandhingake karo implan sing kosong.Kajaba iku, LOIS nuduhake kekuatan mekanik sanajan sawise ngetrapake stres mekanik, sing ora bisa dihindari ing operasi plastik.Amarga sifat marasake awakmu dhewe saka pelumas ing lumahing struktur mikro / nano, LOIS kasil maintained sawijining anti-biologi fouling situs.Kanggo nyinaoni biokompatibilitas lan sifat antibakteri LOIS ing vivo, LOIS ditanem ing femur terwelu sajrone 4 minggu.Ora ana infeksi bakteri sing diamati ing terwelu sing ditanem karo LOIS.Kajaba iku, panggunaan IHC nuduhake tingkat respon imun lokal sing suda, nuduhake yen LOIS ora nyandhet proses penyembuhan balung.LOIS nampilake sifat antibakteri lan kekebalan sing apik banget, lan wis kabukten kanthi efektif nyegah pembentukan biofilm sadurunge lan sajrone operasi ortopedi, utamane kanggo sintesis balung.Kanthi nggunakake model fraktur femoral inflamasi sumsum balung terwelu, efek infeksi sing gegandhengan karo biofilm ing proses penyembuhan balung sing disebabake dening implan sing wis diinkubasi wis ditliti kanthi jero.Minangka panaliten ing mangsa ngarep, model in vivo anyar dibutuhake kanggo nyinaoni infeksi sing bisa ditindakake sawise implantasi kanggo ngerti lan nyegah infeksi sing ana gandhengane karo biofilm sajrone proses penyembuhan.Kajaba iku, osteoinduksi isih dadi tantangan sing durung rampung ing integrasi karo LOIS.Riset luwih lanjut dibutuhake kanggo nggabungake adhesi selektif sel osteoinduktif utawa obat regeneratif karo LOIS kanggo ngatasi tantangan kasebut.Sakabèhé, LOIS nggambarake lapisan implan ortopedi sing janjeni kanthi kekuwatan mekanik lan sifat anti-biofouling sing apik, sing bisa nyuda SSI lan efek samping kekebalan.
Cuci substrat 15mm x 15mm x 1mm 304 SS (Dong Kang M-Tech Co., Korea) ing banyu aseton, EtOH lan DI suwene 15 menit kanggo mbusak rereged.Kanggo mbentuk struktur tingkat mikro/nano ing permukaan, substrat sing wis diresiki dicelupake ing larutan HF 48% nganti 51% (DUKSAN Corp., Korea Selatan) ing suhu 50°C.Wektu etsa beda-beda saka 0 nganti 60 menit.Banjur, substrat etched di resiki nganggo banyu deionisasi lan dilebokake ing larutan 65% HNO3 (Korea DUKSAN Corp.) ing 50 ° C suwene 30 menit kanggo mbentuk lapisan passivation kromium oksida ing permukaan.Sawise passivation, substrate dikumbah nganggo banyu deionisasi lan dikeringake kanggo entuk substrat kanthi struktur berlapis.Sabanjure, substrate kapapar plasma oksigen (100 W, 3 menit), lan langsung dicelupake ing larutan 8,88 mM POTS (Sigma-Aldrich, Jerman) ing toluene ing suhu kamar suwene 12 jam.Banjur, substrat sing dilapisi POTS diresiki nganggo EtOH, lan anil ing 150 ° C suwene 2 jam kanggo entuk SAM POTS sing kandhel.Sawise lapisan SAM, lapisan pelumas dibentuk ing substrat kanthi nggunakake pelumas perfluoropolyether (Krytox 101; DuPont, USA) kanthi volume muatan 20 μm / cm 2. Sadurunge digunakake, saring pelumas liwat filter 0,2 micron.Copot pelumas sing berlebihan kanthi ngiringake ing sudut 45 ° suwene 15 menit.Prosedur manufaktur sing padha digunakake kanggo implan ortopedi sing digawe saka 304 SS (plat ngunci lan sekrup pengunci kortikal; Dong Kang M-Tech Co., Korea).Kabeh implan ortopedi dirancang supaya pas karo geometri femur terwelu.
Morfologi permukaan substrat lan implan ortopedi dipriksa dening emisi lapangan SEM (Inspect F50, FEI, USA) lan AFM (XE-100, Park Systems, Korea Selatan).Kekasaran permukaan (Ra, Rq) diukur kanthi ngalikake area 20 μm karo 20 μm (n=4).Sistem XPS (PHI 5000 VersaProbe, ULVAC PHI, Jepang) sing dilengkapi sumber sinar-X Al Kα kanthi ukuran titik 100μm2 digunakake kanggo nganalisis komposisi kimia permukaan.Sistem pangukuran CA sing dilengkapi kamera njupuk gambar dinamis (SmartDrop, FEMTOBIOMED, ​​Korea Selatan) digunakake kanggo ngukur CA lan SA cair.Kanggo saben pangukuran, 6 nganti 10 μl tetesan (banyu deionisasi, getih jaran, EG, etanol 30%, lan HD) diselehake ing permukaan kanggo ngukur CA.Nalika amba inclination saka substrat mundhak ing kacepetan 2 ° / s (n = 4), SA diukur nalika droplet tiba.
Pseudomonas aeruginosa [American Type Culture Collection (ATCC) 27853] lan MRSA (ATCC 25923) dituku saka ATCC (Manassas, Virginia, USA), lan budaya saham dijaga ing -80 ° C.Sadurunge digunakake, kultur beku diinkubasi ing duduh kaldu kedele trypsin (Komed, Korea) ing suhu 37 ° C suwene 18 jam banjur ditransfer kaping pindho kanggo ngaktifake.Sawise inkubasi, kultur disentrifugasi ing 10.000 rpm suwene 10 menit ing suhu 4 ° C lan dicuci kaping pindho nganggo larutan PBS (pH 7.3).Kultur sentrifugasi banjur disubkultur ing piring agar darah (BAP).MRSA lan Pseudomonas aeruginosa disiapake sewengi lan dibudidaya ing duduh kaldu Luria-Bertani.Konsentrasi Pseudomonas aeruginosa lan MRSA ing inokulum ditemtokake sacara kuantitatif dening CFU saka suspensi ing pengenceran serial ing agar.Banjur, atur konsentrasi bakteri menyang standar 0,5 McFarland, sing padha karo 108 CFU / ml.Banjur dilute suspensi bakteri sing digunakake 100 kaping nganti 106 CFU / ml.Kanggo nguji sifat adhesi antibakteri, substrate disterilisasi ing suhu 121 ° C suwene 15 menit sadurunge digunakake.Substrat banjur ditransfer menyang 25 ml suspensi bakteri lan diinkubasi ing 37 ° C kanthi goyang kuat (200 rpm) suwene 12 lan 72 jam.Sawise inkubasi, saben substrat dicopot saka inkubator lan dicuci kaping 3 nganggo PBS kanggo mbusak bakteri sing ngambang ing permukaan.Kanggo mirsani biofilm ing substrat, biofilm kasebut diencerake karo metanol lan diwarnai karo 1 ml jeruk crimidine suwene 2 menit.Banjur mikroskop fluoresensi (BX51TR, Olympus, Jepang) digunakake kanggo njupuk gambar biofilm sing diwarnai.Kanggo ngitung biofilm ing substrat, sel sing ditempelake dipisahake saka substrat kanthi metode vortex manik, sing dianggep minangka cara sing paling cocok kanggo mbusak bakteri sing nempel (n = 4).Nggunakake forceps steril, copot substrat saka medium wutah lan tutul piring sumur kanggo mbusak cairan sing berlebihan.Sèl sing dipasang kanthi longgar dibusak kanthi ngumbah kaping pindho nganggo PBS steril.Saben substrat banjur ditransfer menyang tabung uji steril sing ngemot 9 ml 0,1% protein ept saline (PSW) lan 2 g 20 nganti 25 manik kaca steril (diameteripun 0,4 nganti 0,5 mm).Banjur vortexed 3 menit kanggo nyopot sel saka sampel.Sawise vortexing, suspensi kasebut diencerake 10 kali lipat kanthi 0,1% PSW, banjur 0,1 ml saben pengenceran diinokulasi ing BAP.Sawise 24 jam inkubasi ing 37 ° C, CFU diitung kanthi manual.
Kanggo sel, fibroblast tikus NIH / 3T3 (CRL-1658; American ATCC) lan makrofag tikus RAW 264.7 (TIB-71; American ATCC) digunakake.Gunakake medium Eagle sing dimodifikasi Dulbecco (DMEM; LM001-05, Welgene, Korea) kanggo kultur fibroblast tikus lan tambahan karo 10% serum pedhet (S103-01, Welgene) lan 1% penicillin-streptomycin (PS; LS202-02, Welgene (Welgene). Gunakake DMEM kanggo kultur makrofag tikus, ditambah karo 10% serum sapi janin (S001-01, Welgene) lan 1% PS Selehake substrat ing piring kultur sel enem sumur , Lan inokulasi sel ing 105 sel / cm2. Sel-sel kasebut diinkubasi sewengi ing 37 ° C lan 5% CO2 Kanggo pewarnaan sel, sel kasebut diencerake karo 4% paraformaldehyde sajrone 20 menit lan dilebokake ing 0,5% Triton X Incubate kanggo menit 5 ing -100nM tetramethylrhodamine ing 37 ° C kanggo 30 menit Sawise proses inkubasi, nggunakake substrat karo 4′,6-diamino-2-phenylindole (H -1200, Vector Laboratories, UK) VECTASHIELD medium fiksasi (n = 4 saben sel). , fluorescein, fluorescein isothiocyanate-albumin (A9771, Sigma-Aldrich, Jerman) lan plasma manungsa The Alexa Fluor 488-conjugated fibrinogen (F13191, Invitrogen, USA) dibubarake ing PBS (10 mM, pH 7.4).Konsentrasi albumin lan fibrinogen masing-masing yaiku 1 lan 150 μg / ml.Sawise substrat Sadurunge nyemplungake ing larutan protein, mbilas nganggo PBS kanggo rehidrasi permukaan.Banjur kabeh substrat dicelupake ing piring enem sumur sing ngemot larutan protein lan diinkubasi ing 37 ° C suwene 30 lan 90 menit.Sawise inkubasi, Substrat banjur dibusak saka solusi protein, dikumbah alon-alon karo PBS 3 kaping, lan didandani karo 4% paraformaldehyde (n = 4 kanggo saben protein).Kanggo kalsium, natrium klorida (0,21 M) lan kalium fosfat (3,77 mM) ) Dibubarake ing banyu deionisasi.pH larutan diatur dadi 2,0 kanthi nambahake larutan hidroklorida (1M).Banjur kalsium klorida (5,62 mM) larut ing larutan.Kanthi nambahake 1M tris(hydroxymethyl)-amino Methane nyetel pH larutan dadi 7,4.Lebokake kabeh substrat ing piring enem sumur sing diisi karo larutan kalsium fosfat 1,5 × lan copot saka solusi sawise 30 menit.Kanggo pewarnaan, 2 g Alizarin Red S (CI 58005) Campur karo 100 ml banyu deionisasi.Banjur, gunakake amonium hidroksida 10% kanggo nyetel pH dadi 4. Werna substrate nganggo larutan Alizarin Red suwene 5 menit, banjur copot keluwihan pewarna lan blot.Sawise proses goyang, copot substrate.Bahan kasebut dehidrasi, banjur dicelupake ing aseton suwene 5 menit, banjur dicelupake ing larutan aseton-xilena (1: 1) suwene 5 menit, lan pungkasane dikumbah nganggo xylene (n = 4).Mikroskop fluoresensi (Axio Imager) kanthi lensa objektif ×10 lan ×20 digunakake..A2m, Zeiss, Jerman) gambar kabeh substrat.ImageJ/FIJI (https://imagej.nih.gov/ij/) digunakake kanggo ngetung data adhesi zat biologis ing saben klompok papat wilayah pencitraan sing beda.Ngonversi kabeh gambar menyang gambar binar kanthi ambang tetep kanggo perbandingan substrat.
Mikroskop confocal Zeiss LSM 700 digunakake kanggo ngawasi stabilitas lapisan pelumas ing PBS ing mode refleksi.Sampel kaca SAM sing dilapisi fluorine kanthi lapisan pelumas sing disuntikake dicelupake ing larutan PBS, lan diuji nggunakake shaker orbital (SHO-1D; Daihan Scientific, Korea Selatan) ing kondisi goyang entheng (120 rpm).Banjur njupuk sampel lan ngawasi mundhut pelumas kanthi ngukur mundhut cahya sing dibayangke.Kanggo ndarbeni gambar fluoresensi ing mode refleksi, sampel kapapar laser 633 nm banjur diklumpukake, amarga cahya bakal dibayangke maneh saka sampel.Sampel diukur kanthi interval wektu 0, 30, 60, lan 120 jam.
Kanggo nemtokake pangaruh proses modifikasi permukaan ing sifat nanomekanis implan ortopedi, nanoindenter (TI 950 TriboIndenter, Hysitron, USA) sing dilengkapi tip berlian Berkovich berbentuk piramida telung sisi digunakake kanggo ngukur nanoindenedione.Beban puncak 10 mN lan area 100μmx 100μm.Kanggo kabeh pangukuran, wektu loading lan unloading yaiku 10 detik, lan wektu ditahan ing beban indentasi puncak yaiku 2 detik.Njupuk pangukuran saka limang lokasi beda lan njupuk rata-rata.Kanggo ngevaluasi kinerja kekuatan mekanik ing beban, tes mlengkung telung titik transversal ditindakake kanthi nggunakake mesin uji universal (Instron 5966, Instron, USA).Substrat dikompres kanthi laju konstan 10 N / s kanthi beban tambah.Program piranti lunak Bluehill Universal (n = 3) digunakake kanggo ngitung modulus lentur lan tegangan tekan maksimum.
Kanggo simulasi proses operasi lan karusakan mekanik sing gegandhengan sing disebabake sajrone operasi kasebut, proses operasi ditindakake kanthi in vitro.Femurs diklumpukake saka terwelu putih Selandia Baru sing dieksekusi.Femur diresiki lan diencerake ing 4% paraformaldehyde suwene 1 minggu.Kaya sing diterangake ing metode eksperimen kewan, femur tetep dioperasi.Sawise operasi, implan ortopedi dicelupake ing getih (getih jaran, KISAN, Korea) kanggo 10 s kanggo ngonfirmasi manawa adhesi getih kedadeyan sawise cedera mekanik ditrapake (n = 3).
Gunggunge 24 kelinci putih Selandia Baru lanang (bobot 3.0 nganti 3.5kg, umur rata-rata 6 sasi) dipérang dadi patang klompok kanthi acak: negatif mudo, positif mudo, SHP lan LOIS.Kabeh prosedur sing nglibatake kewan ditindakake miturut standar etika Komite Perawatan lan Penggunaan Kewan Institusi (disetujoni IACUC, KOREA-2017-0159).Implan ortopedi kasusun saka piring ngunci kanthi limang bolongan (dawa 41 mm, jembaré 7 mm lan ketebalan 2 mm) lan sekrup pengunci kortikal (dawa 12 mm, diameter 2,7 mm) kanggo fiksasi fraktur.Kajaba kanggo piring lan sekrup sing digunakake ing klompok negatif, kabeh piring lan sekrup diinkubasi ing suspensi MRSA (106 CFU / ml) suwene 12 jam.Klompok wuda-negatif (n = 6) diobati nganggo implan permukaan wuda tanpa paparan suspensi bakteri, minangka kontrol negatif kanggo infeksi.Klompok positif gundhul (n = 6) diobati nganggo implan lumahing gundhul sing kapapar bakteri minangka kontrol positif kanggo infeksi.Klompok SHP (n = 6) diobati karo implan SHP sing kena bakteri.Pungkasan, klompok LOIS diobati karo implan LOIS sing kena bakteri (n = 6).Kabeh kewan disimpen ing kandhang, lan akeh panganan lan banyu.Sadurunge operasi, terwelu padha pasa 12 jam.Kewan kasebut dibius kanthi injeksi intramuskular xylazine (5mg / kg) lan injeksi paclitaxel intravena (3mg / kg) kanggo induksi.Sawisé iku, ngirim 2% isoflurane lan 50% kanggo 70% oksigen medical (laju aliran 2 L / min) liwat sistem ambegan kanggo njaga anesthesia.Iki ditanem liwat pendekatan langsung menyang femur lateral.Sawise ngilangi rambut lan disinfeksi kulit povidone-iodine, sayatan dawane kira-kira 6 cm digawe ing njaba femur tengah kiwa.Kanthi mbukak celah ing antarane otot sing nutupi femur, femur wis katon kanthi lengkap.Selehake piring ing ngarepe batang femoral lan ndandani karo papat sekrup.Sawise fiksasi, gunakake bilah gergaji (kandel 1 mm) kanggo nggawe fraktur artifisial ing area antarane bolongan kapindho lan bolongan kaping papat.Ing pungkasan operasi, tatu kasebut dicuci nganggo saline lan ditutup kanthi jahitan.Saben terwelu disuntikake kanthi subkutan karo enrofloxacin (5 mg / kg) sing diencerake siji-katelu ing saline.Sinar-X pasca operasi femur dijupuk ing kabeh kewan (0, 7, 14, 21, 28, lan 42 dina) kanggo konfirmasi osteotomi balung.Sawise anestesi jero, kabeh kewan dipateni dening KCl intravena (2 mmol / kg) ing 28 lan 42 dina.Sawise eksekusi, femur dipindai dening mikro-CT kanggo mirsani lan mbandhingake proses penyembuhan balung lan pembentukan balung anyar antarane papat kelompok kasebut.
Sawise eksekusi, jaringan alus sing kontak langsung karo implan ortopedi diklumpukake.Tisu kasebut diencerake ing formalin buffer netral 10% sewengi lan banjur dehidrasi ing EtOH.Jaringan dehidrasi dilebokake ing parafin lan dipotong kanthi ketebalan 40 μm kanthi nggunakake microtome (400CS; EXAKT, Jerman).Kanggo nggambarake infeksi, pewarnaan H&E lan pewarnaan MT ditindakake.Kanggo mriksa respon inang, jaringan sing dipotong kasebut diinkubasi karo antibodi primer anti-TNF-α terwelu (AB6671, Abcam, USA) lan terwelu anti-IL-6 (AB6672; Abcam, USA), banjur diobati karo lobak.Oksidase.Aplikasi sistem pewarnaan avidin-biotin complex (ABC) menyang bagean miturut instruksi pabrikan.Supaya katon minangka produk reaksi coklat, 3,3-diaminobenzidine digunakake ing kabeh bagean.Scanner geser digital (Pannoramic 250 Flash III, 3DHISTECH, Hungary) digunakake kanggo nggambarake kabeh irisan, lan paling ora papat substrat ing saben klompok dianalisis dening piranti lunak ImageJ.
Gambar sinar-X dijupuk ing kabeh kewan sawise operasi lan saben minggu kanggo ngawasi penyembuhan fraktur (n = 6 saben klompok).Sawise eksekusi, mikro-CT resolusi dhuwur digunakake kanggo ngetung pembentukan kalus ing sekitar femur sawise marasake awakmu.Femur sing dijupuk diresiki, diencerake ing paraformaldehida 4% suwene 3 dina, lan didehidrasi nganggo etanol 75%.Balung dehidrasi banjur dipindai kanthi nggunakake micro-CT (SkyScan 1173, Brooke Micro-CT, Kandy, Belgium) kanggo ngasilake gambar voxel 3D (2240 ​​× 2240 piksel) saka sampel balung.Gunakake panyaring Al 1,0 mm kanggo nyuda gangguan sinyal lan aplikasi resolusi dhuwur kanggo kabeh scan (E = 133 kVp, I = 60 μA, wektu integrasi = 500 ms).Piranti lunak Nrecon (versi 1.6.9.8, Bruker microCT, Kontich, Belgium) digunakake kanggo ngasilake volume 3D saka sampel sing dipindai saka proyeksi lateral 2D sing dipikolehi.Kanggo analisis, gambar rekonstruksi 3D dipérang dadi kubus 10mm × 10mm × 10mm miturut situs fraktur.Hitung kalus ing njaba balung kortikal.Piranti lunak DataViewer (versi 1.5.1.2; Bruker microCT, Kontich, Belgium) digunakake kanggo ngarahake digital volume balung sing dipindai, lan piranti lunak CT-Analyzer (versi 1.14.4.1; Bruker microCT, Kontich, Belgium) digunakake kanggo analisis.Koefisien panyerepan sinar-x relatif ing balung diwasa lan kalus dibedakake kanthi kapadhetan, banjur volume kalus diitung (n = 4).Kanggo ngonfirmasi yen biokompatibilitas LOIS ora nundha proses penyembuhan balung, tambahan X-ray lan analisis mikro-CT ditindakake ing rong terwelu: kelompok telanjang-negatif lan LOIS.Klompok loro kasebut dieksekusi ing minggu kaping 6.
Femurs saka kéwan kurban diklumpukake lan diencerake ing 4% paraformaldehyde suwene 3 dina.Implan ortopedi banjur dibusak kanthi ati-ati saka femur.Femur wis decalcified kanggo 21 dina nggunakake 0,5 M EDTA (EC-900, National Diagnostics Corporation).Banjur femur decalcified dicelupake ing EtOH kanggo nggawe dehidrasi.Femur dehidrasi dibusak ing xylene lan dilebokake ing parafin.Banjur sampel diiris nganggo mikrotom putar otomatis (Leica RM2255, Leica Biosystems, Jerman) kanthi kekandelan 3 μm.Kanggo pewarnaan TRAP (F6760, Sigma-Aldrich, Jerman), sampel sing dipotong dideparaffinized, direhidrasi lan diinkubasi ing reagen TRAP ing 37 ° C suwene 1 jam.Gambar dipikolehi nggunakake pemindai geser (Pannoramic 250 Flash III, 3DHISTECH, Hongaria) lan diukur kanthi ngukur jangkoan area wilayah sing diwarnai.Ing saben eksperimen, paling ora papat substrat ing saben klompok dianalisis dening piranti lunak ImageJ.
Analisis signifikansi statistik ditindakake kanthi nggunakake GraphPad Prism (GraphPad Software Inc., USA).Uji-t tanpa pasangan lan analisis varian siji-arah (ANOVA) digunakake kanggo nguji beda antarane klompok evaluasi.Tingkat signifikansi dituduhake ing gambar kaya ing ngisor iki: *P<0,05, **P<0,01, ***P<0,001 lan ****P<0,0001;NS, ora ana bedane sing signifikan.
Kanggo bahan tambahan kanggo artikel iki, waca http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/44/eabb0025/DC1
Iki minangka artikel akses mbukak sing disebarake miturut syarat-syarat Lisensi Atribusi-Non-Komersial Creative Commons, sing ngidini panggunaan, distribusi lan reproduksi ing medium apa wae, anggere panggunaan kasebut ora kanggo keuntungan komersial lan premis kasebut asli. karya iku bener.Referensi.
Cathetan: Kita mung njaluk sampeyan menehi alamat email supaya wong sing disaranake menyang kaca ngerti manawa sampeyan pengin ndeleng email kasebut lan email kasebut dudu spam.Kita ora bakal njupuk alamat email.
Pitakonan iki digunakake kanggo nguji manawa sampeyan minangka pengunjung manungsa lan kanggo nyegah kiriman spam otomatis.
Choe Kyung Min, Oh Young Jang, Park Jun Joon, Lee Jin Hyuk, Kim Hyun Cheol, Lee Kyung Moon, Lee Chang Kyu, Lee Yeon Taek, Lee Sun-uck, Jeong Morui
Lapisan antibakteri lan imun saka implan ortopedi bisa nyuda infeksi lan respon imun sing disebabake infeksi.
Choe Kyung Min, Oh Young Jang, Park Jun Joon, Lee Jin Hyuk, Kim Hyun Cheol, Lee Kyung Moon, Lee Chang Kyu, Lee Yeon Taek, Lee Sun-uck, Jeong Morui
Lapisan antibakteri lan imun saka implan ortopedi bisa nyuda infeksi lan respon imun sing disebabake infeksi.
© 2021 American Association for the Advancement of Science.kabeh hak dilindhungi undhang-undhang.AAAS minangka mitra HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef lan COUNTER.ScienceAdvances ISSN 2375-2548.