Ho an'ireo marary mandalo fandidiana implant orthopedic, ny otrikaretina bakteria sy ny valin'ny immune ateraky ny otrikaretina dia loza mitatao foana.Ny fitaovana biolojika mahazatra dia mora voan'ny loto biolojika, izay mahatonga ny bakteria hiditra ao amin'ny faritra maratra ary miteraka otrikaretina aorian'ny fandidiana.Noho izany dia ilaina maika ny famolavolana ny anti-infection sy ny fiarovan-tena ho an'ny implants orthopedic.Eto izahay dia namolavola teknolojia fanovàna ambonin'ny tany ho an'ny implants orthopedic antsoina hoe Lubricated Orthopedic Implant Surface (LOIS), izay aingam-panahy avy amin'ny endrik'ireo siny zavamaniry siny.Ny LOIS dia manana fanoherana ranon-javatra maharitra sy matanjaka amin'ny karazana ranoka sy akora biolojika (anisan'izany ny sela, proteinina, kalsioma ary bakteria).Ho fanampin'izay, nanamafy ny faharetan'ny mekanika amin'ny scratches sy ny fanamafisana ny hery izahay amin'ny alàlan'ny fanaovana simulation ny fahasimbana tsy azo ihodivirana mandritra ny fandidiana in vitro.Ny modelin'ny fracture femoral inflammatoire amin'ny taolana bitro dia nampiasaina mba handinihana tsara ny fanoherana ny biolojika sy ny fahaiza-manaon'ny LOIS.Manantena izahay fa ny LOIS, izay manana fananana anti-biofouling sy mateza mekanika, dia dingana mandroso amin'ny fandidiana orthopedique tsy misy otrikaretina.
Amin'izao fotoana izao, noho ny fahanterana amin'ny ankapobeny, dia nitombo be ny isan'ny marary voan'ny aretina orthopedique (toy ny fracture amin'ny zokiolona, ​​ny aretin'ny tonon-taolana, ary ny osteoporose) (1, 2).Noho izany, ny andrim-pitsaboana dia manome lanja lehibe ny fandidiana orthopedique, anisan'izany ny implants orthopedique amin'ny visy, takelaka, fantsika ary tonon-taolana artifisialy (3, 4).Na izany aza, ny implants orthopedique nentim-paharazana dia voalaza fa mety ho voan'ny adhesion bakteria sy ny fananganana biofilm, izay mety hiteraka aretina amin'ny toerana fandidiana (SSI) aorian'ny fandidiana (5, 6).Raha vao miforona eo ambonin'ny implant orthopedic ny biofilm, dia lasa sarotra be ny fanesorana ny biofilm na dia amin'ny fampiasana antibiotika be dia be aza.Noho izany, matetika dia miteraka aretina mafy aorian'ny fandidiana (7, 8).Noho ireo olana voalaza etsy ambony ireo, ny fitsaboana ny implants voan'ny aretina dia tokony ahitana ny famerenana indray, anisan'izany ny fanesorana ny implants rehetra sy ny tavy manodidina;noho izany, ny marary dia hijaly fanaintainana mafy sy ny loza sasany (9, 10).
Mba hamahana ny sasany amin'ireo olana ireo, dia novolavolaina ny implants orthopedique amin'ny zava-mahadomelina mba hisorohana ny aretina amin'ny alàlan'ny fanafoanana ny bakteria miraikitra amin'ny tany (11, 12).Na izany aza, mbola mampiseho fetra maromaro ny paikady.Voalaza fa ny fametrahana maharitra ny implants-eluting zava-mahadomelina dia niteraka fahasimbana amin'ny tavy manodidina ary niteraka areti-maso, izay mety hitarika ho amin'ny necrosis (13, 14).Ankoatr'izay, ny solvent organika izay mety hisy aorian'ny fizotran'ny famokarana orthopedic implants amin'ny zava-mahadomelina, izay voararan'ny US Food and Drug Administration, dia mitaky dingana fanadiovana fanampiny mifanaraka amin'ny fenitra (15).Ny implants amin'ny zava-mahadomelina dia sarotra amin'ny famoahana fanafody voafehy, ary noho ny fatran'ny zava-mahadomelina voafetra dia tsy azo atao ny fampiharana maharitra ny zava-mahadomelina (16).
Paikady mahazatra iray hafa dia ny fametahana ny implant amin'ny polymère antifouling mba hisorohana ny zavatra biolojika sy ny bakteria tsy hiraikitra amin'ny tany (17).Ohatra, ny polymers zwitterionic dia nahasarika ny saina noho ny toetrany tsy adhesive rehefa mifandray amin'ny proteinina plasma, sela ary bakteria.Na izany aza, misy fetrany mifandraika amin'ny fahamarinan-toerana maharitra sy ny faharetan'ny mekanika, izay manakana ny fampiharana azo ampiharina amin'ny implants orthopedic, indrindra noho ny fikikisana mekanika mandritra ny fandidiana fandidiana (18, 19).Ankoatr'izay, noho ny biocompatibility avo lenta, ny tsy fahampian'ny fandidiana fanesorana, ary ny fanadiovana ny tany amin'ny alàlan'ny harafesina, ny implants orthopedic vita amin'ny fitaovana biodegradable dia nampiasaina (20, 21).Mandritra ny harafesina, dia tapaka sy misaraka amin'ny tany ny fatorana simika misy eo amin'ny matrix polymère, ary manadio ny tany ny mpanefy.Na izany aza, ny fandotoana antibiolojika amin'ny fanadiovana ny tany dia mahomby ao anatin'ny fotoana fohy.Ho fanampin'izany, ny ankamaroan'ny akora azo atsofoka ao anatin'izany ny poly (acide lactic-glycolic acid copolymer) (PLGA), polylactic acid (PLA) ary ny magnesium-based alloys dia hiharan'ny biodegradation uneven sy erosion ao amin'ny vatana, izay hisy fiantraikany ratsy amin'ny fahamarinan-toerana mekanika.(roa amby roampolo).Fanampin'izany, ireo sombintsombin'ny takelaka biodegradable dia manome toerana hipetrahan'ny bakteria, izay mampitombo ny mety hisian'ny otrikaretina mandritra ny fotoana maharitra.Ity risika amin'ny fahasimbana ara-mekanika sy ny aretina ity dia mametra ny fampiharana azo ampiharina amin'ny fandidiana plastika (23).
Ny surfaces superhydrophobic (SHP) izay maka tahaka ny firafitry ny ambaratongan'ny ravina lotus dia lasa vahaolana mety ho an'ny surface anti-fouling (24, 25).Rehefa atsofoka ao anaty ranon-javatra ny tontolon'ny SHP, dia ho voafandrika ny bubbles, ka mamorona paosin-drivotra ary manakana ny fidiran'ny bakteria (26).Na izany aza, ny fanadihadiana vao haingana dia naneho fa ny tampon'ny SHP dia manana fatiantoka mifandraika amin'ny faharetan'ny mekanika sy ny fahamarinan-toerana maharitra, izay manakana ny fampiharana azy amin'ny implants ara-pitsaboana.Ankoatr'izay, ny paosin-drivotra dia ho levona ary hamoy ny fananany manohitra ny fanararaotana, ka miteraka bakteria mivelatra kokoa noho ny velaran-tany lehibe amin'ny SHP (27, 28).Vao haingana, Aizenberg sy ny mpiara-miasa dia nampiditra fomba vaovao amin'ny fanapoizinana anti-biofouling amin'ny alàlan'ny famolavolana endrika malefaka aingam-panahy avy amin'ny orinasa Nepenthes pitcher (29, 30).Ny eny ambonin'ny malama dia mampiseho fahamarinan-toerana maharitra ao anatin'ny toe-javatra hydraulika, dia tena mahatohitra ranon-javatra biolojika, ary manana fananana fanamboarana tena.Na izany aza, tsy misy fomba hampiharana ny coating amin'ny implant ara-pitsaboana sarotra, ary tsy voaporofo fa manohana ny fizotran'ny fanasitranana ny tavy simba aorian'ny implantation.
Eto isika dia manolotra ny orthopedic implant surface (LOIS), ny micro/nano-structured orthopedic implant surface ary mitambatra tsara amin'ny sosona manify mba hisorohana azy tsy hifandray amin'ny fandidiana plastika Ny otrikaretina bakteria, toy ny fametahana fracture.Satria ny firafitry ny micro / nano-level fluorine miasa mafy dia manamboatra ny menaka amin'ny rafitra, ny LOIS novolavolaina dia afaka mandroaka tanteraka ny fidiran'ny ranon-javatra isan-karazany ary mitazona ny fahombiazan'ny anti-fouling mandritra ny fotoana maharitra.Ny coatings LOIS dia azo ampiharina amin'ny fitaovana amin'ny endrika isan-karazany natao ho an'ny synthesis taolana.Ny fananana anti-biofouling tsara indrindra amin'ny LOIS amin'ny bakteria biofilm [Pseudomonas aeruginosa sy Staphylococcus aureus (MRSA)] ary ny akora biolojika (sela, proteinina ary calcium) dia voamarina in vitro.Ny tahan'ny adhesion amin'ny adhesion be dia be amin'ny substrate dia latsaky ny 1%.Ankoatr'izay, na dia aorian'ny fihenjanana ara-mekanika toy ny fikikisana amin'ny tany aza, dia manampy amin'ny fitazonana ny anti-fouling ny fanasitranan-tena vokatry ny lubricant.Ny valin'ny fitsapana mateza mekanika dia mampiseho fa na dia aorian'ny fanovana ara-drafitra sy simika aza dia tsy hihena be ny tanjaka manontolo.Fanampin'izany, ny fanandramana in vitro izay mampitovy ny adin-tsaina mekanika ao amin'ny tontolo fandidiana dia natao mba hanaporofoana fa ny LOIS dia mahatanty adin-tsaina mekanika isan-karazany mitranga mandritra ny fandidiana plastika.Farany, nampiasa bitro mifototra amin'ny vivo femoral fracture modely, izay nanaporofo fa ny LOIS dia manana fananana antibaktera ambony sy biocompatibility.Ny valin'ny radiologika sy ny histolojika dia nanamafy fa ny fitondran-tenan'ny lubricant maharitra sy ny fananana anti-biofouling ao anatin'ny 4 herinandro aorian'ny implantation dia mety hahatratra ny fahombiazan'ny fanoherana ny aretina sy ny fandosirana ny hery fiarovana tsy misy fanemorana ny fizotran'ny fanasitranana taolana.
Ny sary 1A dia mampiseho kisary schematic amin'ny LOIS novolavolaina, izay apetraka amin'ny rafitra micro/nano-scale ao amin'ny maodely fracture femoral bitro mba hanamafisana ny fananany anti-biolojika tsara indrindra sy ny anti-infection.Ny fomba biomimetika dia atao mba hanahafana ny tampon'ny zavamaniry iray misy rano, ary hisorohana ny biofouling amin'ny alàlan'ny fampidirana sosona menaka ao anatin'ny firafitry ny micro/nano amin'ny tany.Ny surface voatsindrona menaka dia afaka manamaivana ny fifandraisana eo amin'ny akora biolojika sy ny surface.Noho izany, noho ny fananganana fatorana simika miorina amin'ny ety ambonin'ny tany, dia manana fampisehoana antifouling tsara sy fitoniana maharitra.Vokatr'izany, ny fananana anti-biofouling amin'ny lubricating surface dia mamela fampiharana azo ampiharina isan-karazany amin'ny fikarohana biomedical.Na izany aza, mbola tsy vita ny fikarohana lalina momba ny fifandraisan'io surface manokana io ao amin'ny vatana.Amin'ny fampitahana ny LOIS amin'ny substrate miboridana amin'ny vitro amin'ny alàlan'ny bakteria albumin sy biofilm, dia azo voamarina ny tsy fisian'ny LOIS (sary 1B).Ho fanampin'izany, amin'ny alàlan'ny fanodikodinana ireo vongan-drano eo amin'ny substrate miboridana sy ny substrate LOIS (sary S1 sy Movie S1), dia azo aseho ny fahombiazan'ny fandotoana biolojika.Araka ny aseho amin'ny sary mikraoskaopy fluorescence, ny substrate miharihary voatsindrona amin'ny fampiatoana ny proteinina sy ny bakteria dia nampiseho fitaovana biolojika be dia be miraikitra amin'ny tany.Na izany aza, noho ny fananana anti-biofouling tsara dia zara raha mampiseho fluorescence ny LOIS.Mba hanamafisana ny fananany anti-biofouling sy anti-infection, dia nampiharina tamin'ny endrik'ireo implants orthopedique ny LOIS ho an'ny synthesis taolana (takelaka sy visy) ary napetraka tao amin'ny maodely vaky bitro.Talohan'ny implantation, ny implant orthopedique miboridana sy LOIS dia natsipy tao anaty fampiatoana bakteria nandritra ny 12 ora.Ny pre-incubation dia miantoka fa misy biofilm miforona eo ambonin'ny implant miharihary ho fampitahana.Ny sary 1C dia mampiseho ny sarin'ny toerana tapaka 4 herinandro aorian'ny implantation.Eo amin'ny ankavia, ny bitro miaraka amin'ny implant orthopedique miboridana dia nampiseho ny fivontosana mafy noho ny fiforonan'ny biofilm eo amin'ny endrik'ilay implant.Ny vokatra mifanohitra amin'izany dia hita tamin'ny bitro nambolena tamin'ny LOIS, izany hoe ny tavy manodidina ny LOIS dia tsy nahitana soritr'aretina na soritr'aretina.Ankoatra izany, ny sary optika eo amin'ny ankavia dia manondro ny toerana fandidiana ny bitro miaraka amin'ny implant mibaribary, izay manondro fa tsy misy adhesive marobe hita eo amin'ny tontolon'ny implant mibaribary hita eo amin'ny tontolon'ny LOIS.Izany dia mampiseho fa ny LOIS dia manana fitoniana maharitra ary manana fahaiza-manao mitazona ny fananany anti-biolojika sy anti-adhesion.
(A) Diagram Schematic an'ny LOIS sy ny fametrahana azy amin'ny modely fracture femoral bitro.(B) Sarin'ny microscopy fluorescence amin'ny proteinina sy biofilm bakteria amin'ny habakabaka tsy misy dikany sy ny substrate LOIS.4 herinandro aorian'ny implantation, (C) sarin'ny toerana tapaka ary (D) sary X-ray (asongadina amin'ny rectangle mena).Sary nahazoana alalana: Kyomin Chae, Oniversite Yonsei.
Nasehon'ireo bitro tsy voatanisa, nambolena, tsy nisy soritr'aretina na otrikaretina.Amin'ny lafiny iray, ny SHP implants efa nipoitra tamin'ny fampiatoana bakteria dia mampiseho areti-mifindra mifandray amin'ny tavy manodidina.Izany dia azo lazaina amin'ny tsy fahafahany manakana ny fidiran'ny bakteria mandritra ny fotoana maharitra (sary S2).Mba hanaporofoana fa ny LOIS dia tsy misy fiantraikany amin'ny fizotran'ny fanasitranana, fa manakana ny aretina azo tsapain-tanana mifandraika amin'ny implantation, dia nampitahaina ny sarin'ny X-ray amin'ny matrix tsara sy LOIS eo amin'ny toerana tapaka (sary 1D).Ny sarin'ny X-ray amin'ny implant tsara miboridana dia nampiseho tsipika osteolysis maharitra, izay manondro fa tsy sitrana tanteraka ny taolana.Midika izany fa mety ho tara be ny fizotran'ny fanarenana ny taolana noho ny areti-mifindra vokatry ny areti-mifindra.Mifanohitra amin'izany, dia hita fa sitrana ireo bitro nambolena tamin'ny LOIS ary tsy nahitana toerana tapaka.
Mba hamoronana implants ara-pitsaboana miaraka amin'ny fitoniana sy fiasa maharitra (anisan'izany ny fanoherana ny biofouling), dia maro ny ezaka natao.Na izany aza, ny fisian'ny akora biolojika isan-karazany sy ny fihetsehan'ny adhesion ny sela dia mametra ny fivoaran'ny fomba azo antoka ara-pitsaboana.Mba handresena ireo lesoka ireo, dia namolavola rafitra misy sosona micro/nano izahay ary ambonin'ny zavatra simika novaina, izay nohatsaraina noho ny herin'ny capillary avo sy ny fifandraisan'ny simika mba hitazonana ny lubricant malefaka indrindra.Ny sary 2A dia mampiseho ny fizotry ny famokarana ankapobeny ny LOIS.Voalohany, manomana substrate vy stainless (SS) 304 ara-pitsaboana.Faharoa, ny firafitry ny micro/nano dia miforona eo amin'ny substrate SS amin'ny alàlan'ny etching simika amin'ny alàlan'ny vahaolana asidra hydrofluoric (HF).Mba hamerenana amin'ny laoniny ny fanoherana ny harafesiny SS, ny asidra nitric (HNO3) vahaolana (31) dia ampiasaina amin'ny fanodinana ny substrate voasokitra.Ny passivation dia manatsara ny fanoherana ny harafesina amin'ny substrate SS ary mampiadana ny fizotran'ny harafesina izay mety hampihena ny fahombiazan'ny LOIS amin'ny ankapobeny.Avy eo, amin'ny alàlan'ny fananganana monolayer (SAM) mitambatra miaraka amin'ny 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxysilane (POTS), dia ovaina amin'ny fomba simika ny etỳ ambonin'ny tany mba hanatsarana ny fifandraisan'ny simika eo amin'ny tany sy ny lubricant Affinity.Ny fanovàna ambonin'ny tany dia mampihena be ny herin'ny ety ambonin'ny tafo vita amin'ny micro/nano-scale, izay mifanandrify amin'ny angovo ambonin'ny lubricant.Izany dia mamela ny lubricant ho lena tanteraka, ka mamorona sosona lubricant miorina eo ambonin'ny.Mampiseho hydrophobicity nohatsaraina ny surface novaina.Ny valiny dia mampiseho fa ny lubricant malama dia mampiseho fitondran-tena maharitra amin'ny LOIS noho ny fifandraisana simika avo lenta sy ny herin'ny capillary vokatry ny rafitra micro / nano (32, 33).Ny fiovan'ny optika eo amin'ny tontolon'ny SS taorian'ny fanovana ny ety ivelany sy ny tsindrona lubricant dia nodinihina.Ny rafitra misy sosona micro/nano miforona eny ambonin'ny tany dia mety miteraka fiovana hita maso sy manamaizina ny ety ivelany.Ity trangan-javatra ity dia noho ny fiantraikan'ny fiparitahan'ny hazavana amin'ny tany marokoroko, izay mampitombo ny fisaintsainana miparitaka nateraky ny mekanika fandrika hazavana (34).Ankoatr'izay, rehefa voatsindrona ny lubricant dia mihamaizina ny LOIS.Ny sosona lubricating dia mahatonga ny hazavana kely hita taratra avy amin'ny substrate, ka manamaizina ny LOIS.Mba hanamafisana ny microstructure / nanostructure hanehoana ny zoro sliding kely indrindra (SA) mba hahatratrarana ny fahombiazan'ny anti-biofouling, dia nampiasaina ny scanning electron microscopy (SEM) sy atomika tsiroaroa mba hanatanterahana ny HF etching fotoana samihafa (0, 3)., 15 sy 60 minitra) Force Microscope (AFM) (sary 2B).Ny sary SEM sy AFM dia mampiseho fa taorian'ny fotoana fohy nanaovana etching (3 minitra fanaovana etching), ny substrate miboridana dia namorona ny tsy fitoviana nano-scale.Miova ny hamafin'ny tany miaraka amin'ny fotoana fanosihosena (sary S3).Ny curve miovaova amin'ny fotoana dia mampiseho fa mitombo hatrany ny hamafin'ny tany ary mahatratra ny fara tampony amin'ny 15 minitra amin'ny etching, ary avy eo dia mihena kely fotsiny ny sandan'ny roughness amin'ny 30 minitra amin'ny etching.Amin'izao fotoana izao, ny hamafin'ny nano-nivalona dia etched, raha ny micro-ambaratonga roughness mivoatra mafy, ka mahatonga ny roughness niova ho marin-toerana kokoa.Taorian'ny etching nandritra ny 30 minitra mahery dia hita ny fitomboan'ny roughness, izay hazavaina amin'ny an-tsipiriany toy izao manaraka izao: SS dia ahitana ny vy, alloyed amin'ny singa anisan'izany ny vy, chromium, nikela, molybdène sy ny maro hafa singa.Amin'ireo singa ireo, ny vy, ny chromium ary ny molybdène dia mitana anjara toerana lehibe amin'ny famolavolana micron / nano-scale roughness amin'ny SS amin'ny HF etching.Amin'ny dingana voalohany amin'ny harafesina, ny vy sy ny chromium dia tena misy harafesina satria ny molybdène dia manana fanoherana mahery vaika kokoa noho ny molybdène.Rehefa mandroso ny etching, ny vahaolana etching dia tonga amin'ny oversaturation eo an-toerana, mamorona fluoride sy oxides vokatry ny etching.Ny fluoride sy ny oxide dia mitsambikina ary amin'ny farany dia mamerina eny ambonin'ny tany, ka mahatonga ny hamafin'ny tany amin'ny elanelana micron/nano (31).Manana anjara toerana lehibe amin'ny toetra mahasitrana tena an'ny LOIS io habetsan'ny micro/nano io.Mamokatra vokatra synergistic ny velarana roa sosona, mampitombo be ny herin'ny capillary.Ity trangan-javatra ity dia ahafahan'ny menaka miditra amin'ny tany ary manampy amin'ny fanasitranana ny tenany (35).Ny fiforonan'ny roughness dia miankina amin'ny fotoana etching.Ao anatin'ny 10 minitra amin'ny etching, ny ety ivelany dia tsy misy afa-tsy roughness nano-scale, izay tsy ampy hitazonana menaka ampy hananana fanoherana biofouling (36).Amin'ny lafiny iray, raha mihoatra ny 30 minitra ny fotoana etching, dia hanjavona ny hamafin'ny nano-scale nateraky ny famerenana ny vy sy ny chromium, ary ny hamafin'ny micro-scale ihany no hijanona noho ny molybdène.Ny ety ambonin'ny etched dia tsy ampy ny hamafin'ny nano-scale ary very ny fiantraikan'ny synergistic amin'ny haavo roa-dingana, izay misy fiantraikany ratsy amin'ny toetra mahasitrana ny LOIS.Ny fandrefesana SA dia natao tamin'ny substrate misy fotoana etching samihafa mba hanaporofoana ny fahombiazan'ny fanoherana.Ny karazana ranoka isan-karazany dia nofantenana mifototra amin'ny viscosity sy ny angovo ambonin'ny tany, anisan'izany ny rano deionized (DI), ra, ethylene glycol (EG), ethanol (EtOH) ary hexadecane (HD) (sary S4).Ny lamina fanodinkodinana miovaova amin'ny fotoana dia mampiseho fa ho an'ny ranon-javatra isan-karazany manana angovo sy viscosities ambonin'ny tany samihafa, ny SA an'ny LOIS aorian'ny 15 minitra ny etching no ambany indrindra.Noho izany, ny LOIS dia optimized ho etch mandritra ny 15 minitra mba hamorona micron sy nano-scale roughness, izay mety tsara amin'ny fitazonana ny faharetan'ny menaka sy ny anti-fouling fananana tsara.
(A) Diagram schematic amin'ny dingana fanamboarana dingana efatra an'ny LOIS.Ny inset dia mampiseho ny SAM miforona eo amin'ny substrate.(B) sary SEM sy AFM, ampiasaina hanatsarana ny firafitry ny micro/nano amin'ny substrate amin'ny vanim-potoana etching samihafa.X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectra of (C) Cr2p sy (D) F1s taorian'ny passivation surface sy ny SAM coating.au, tarika tsy mety.(E) Sarin'ny solon-drano amin'ny substrate tsy misy dikany, voasokitra, SHP ary LOIS.(F) Ny zoro fifandraisana (CA) sy SA fandrefesana ny ranon-javatra amin'ny fihenjanana ambonin'ny samy hafa amin'ny SHP sy LOIS.Ny angon-drakitra dia aseho ho mean ± SD.
Avy eo, mba hanamafisana ny fiovan'ny toetra simika amin'ny ety ivelany, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) dia nampiasaina mba handinihana ny fiovan'ny firafitry ny simika ao amin'ny substrate aorian'ny fanosotra ambonin'ny tany tsirairay.Ny sary 2C dia mampiseho ny valin'ny fandrefesana XPS amin'ny faritra voasokitra HF sy ny faritra voatsabo HNO 3.Ny tampon'isa roa lehibe amin'ny 587.3 sy 577.7 eV dia azo lazaina amin'ny fatorana Cr-O misy ao amin'ny sosona oksizenina chromium, izay ny fahasamihafana lehibe amin'ny etched HF.Izany dia noho ny fihinanana vy sy chromium fluoride amin'ny ety ambonin'ny HNO3.Ny etching mifototra amin'ny HNO3 dia ahafahan'ny chromium mamorona sosona oksidena mandalo eny ambonin'ny tany, izay mahatonga ny SS voasokitra indray mahatohitra ny harafesina.Ao amin'ny Figure 2D, XPS spectra dia azo mba hanamafisana fa ny silane mifototra amin'ny fluorocarbon dia niforona teo ambonin'ny tany taorian'ny coating SAM, izay manana repellency ranon-javatra be dia be na ho an'ny EG, ra ary EtOH.Ny coating SAM dia vita amin'ny alàlan'ny fihetsiky ny vondrona miasa silane miaraka amin'ny vondrona hydroxyl voaforona amin'ny fitsaboana plasma.Vokatr'izany dia nisy fitomboana lehibe teo amin'ny tampon'ny CF2 sy CF3.Ny angovo mamatotra eo anelanelan'ny 286 sy 296 eV dia manondro fa ny fanovana simika dia vita soa aman-tsara tamin'ny coating SAM.Ny SHP dia mampiseho tampon'ny CF2 (290.1 ​​​​eV) sy CF3 (293.3 eV) lehibe, izay vokatry ny silane mifototra amin'ny fluorocarbon miforona eny ambonin'ny tany.Ny sary 2E dia mampiseho sary optika solontenan'ny fandrefesana zoro fifandraisana (CA) ho an'ny vondrona samihafa amin'ny rano deionized mifandray amin'ny bare, etched, SHP, ary LOIS.Asehon'ireo sary ireo fa lasa hydrophilic ny etched surface noho ny firafitry ny micro/nano noforonin'ny etching chimique mba hidiran'ny rano deionized ao anatin'ilay rafitra.Na izany aza, rehefa voasarona amin'ny SAM ny substrate, ny substrate dia mampiseho ny fanoherana ny rano mahery, noho izany dia miforona ny SHP ambonin'ny tany ary kely ny faritra mifandray amin'ny rano sy ny ety.Farany, ny fihenan'ny CA dia hita tao amin'ny LOIS, izay azo lazaina amin'ny fidiran'ny lubricant ao amin'ny microstructure, ka mampitombo ny faritra mifandray.Mba hanaporofoana fa manana repellency ranoka tsara sy tsy misy adhesive ny surface, dia nampitahaina tamin'ny substrate SHP ny LOIS tamin'ny fandrefesana ny CA sy SA tamin'ny fampiasana ranon-javatra isan-karazany (sary 2F).Ny karazana ranoka isan-karazany dia nofantenana mifototra amin'ny viscosity sy ny angovo ambonin'ny tany, anisan'izany ny rano deionized, ra, EG, EtOH ary HD (sary S4).Ny valin'ny fandrefesana CA dia mampiseho fa rehefa mirona amin'ny HD ny CA, ny sandan'ny fampihenana ny CA, izay manana ny angovo ambany indrindra amin'ny CA.Ankoatra izany, ambany ny LOIS amin'ny CA ankapobeny.Na izany aza, ny fandrefesana SA dia mampiseho tranga hafa tanteraka.Afa-tsy ny rano ionized, ny ranon-javatra rehetra dia miraikitra amin'ny substrate SHP nefa tsy miala.Amin'ny lafiny iray, ny LOIS dia mampiseho SA tena ambany, izay rehefa mitongilana amin'ny zoro ambany kokoa noho ny 10° hatramin'ny 15° ny ranon-javatra rehetra dia hihodina ny ranon-javatra rehetra.Izany dia mampiseho mafy fa ny tsy adhesiveness ny LOIS dia tsara kokoa noho ny SHP surface.Ho fanampin'izany, ny coatings LOIS dia ampiharina amin'ny karazana fitaovana isan-karazany, anisan'izany ny titane (Ti), polyphenylsulfone (PPSU), polyoxymethylene (POM), polyether ether ketone (PEEK) ary polymers bioabsorbable (PLGA), izy ireo dia fitaovana orthopedic implantable (sary). S5)).Ny sary misesy amin'ny vongan-dranomandry amin'ny akora karakarain'ny LOIS dia mampiseho fa mitovy ny fananana anti-biofouling an'ny LOIS amin'ny substrate rehetra.Ankoatr'izay, ny valin'ny fandrefesana ny CA sy SA dia mampiseho fa ny toetra tsy misy adhesive an'ny LOIS dia azo ampiharina amin'ny fitaovana hafa.
Mba hanamafisana ny fananana anti-fouling an'ny LOIS, ny karazana substrate isan-karazany (anisan'izany ny bare, etched, SHP ary LOIS) dia natsipy niaraka tamin'ny Pseudomonas aeruginosa sy MRSA.Ireo bakteria roa ireo dia nofantenana ho bakteria solontenan'ny hopitaly, izay mety hitarika amin'ny fananganana biofilms, mitondra mankany amin'ny SSI (37).Ny sary 3 (A sy B) dia mampiseho ny sarin'ny mikraoskaopy fluorescence sy ny valin'ny fandrefesana ny colony forming unit (CFU) ny substrate incubated amin'ny fampiatoana bakteria mandritra ny fotoana fohy (12 ora) sy maharitra (72 ora).Ao anatin'ny fotoana fohy, ny bakteria dia hamorona cluster ary hitombo ny habeny, mandrakotra ny tenany amin'ny zavatra mitovitovy amin'ny mucus ary manakana ny fanesorana azy ireo.Na izany aza, mandritra ny 72 ora, ny bakteria dia ho matotra ary ho mora miparitaka mba hamorona zanatany na cluster bebe kokoa.Noho izany dia azo heverina fa maharitra 72 ora ny incubation ary ny fotoana fikojakojana mety amin'ny fananganana biofilm matanjaka eny ambonin'ny tany (38).Tao anatin'ny fotoana fohy, ny etched surface sy ny endrik'ilay SHP dia naneho ny adhesion bakteria, izay nihena teo amin'ny 25% hatramin'ny 50% raha oharina amin'ny substrate miboridana.Na izany aza, noho ny fahombiazan'ny anti-biofouling tsara sy ny fahamarinany, ny LOIS dia tsy naneho ny fidiran'ny biofilm bakteria ao anatin'ny fotoana fohy sy maharitra.Ny kisary schematic (sary 3C) dia mamaritra ny fanazavana momba ny mekanika fandotoana antibiolojika amin'ny vahaolana etching, SHP sy LOIS.Ny fiheverana fa ny substrate voasokitra manana fananana hydrophilika dia hanana velaran-tany lehibe kokoa noho ny substrate miboridana.Noho izany, ny adhesion bakteria bebe kokoa dia hitranga amin'ny substrate voasokitra.Na izany aza, raha ampitahaina amin'ny substrate miboridana, ny substrate voasokitra dia tsy dia misy biofilm miforona eo ambonin'ny tany.Izany dia satria ny molekiolan'ny rano dia mifatotra mafy amin'ny tampon'ny hydrophilika ary miasa ho toy ny menaka ho an'ny rano, ka manelingelina ny fidiran'ny bakteria ao anatin'ny fotoana fohy (39).Na izany aza, ny sosona molekiolan'ny rano dia tena manify sy mety levona amin'ny fampiatoana bakteria.Noho izany, ny sosona molekiolan'ny rano dia nanjavona nandritra ny fotoana ela, izay mitarika ho amin'ny adhesion sy ny fihanaky ny bakteria be dia be.Ho an'ny SHP, noho ny toetrany tsy mandefitra vetivety, dia voasakana ny fidiran'ny bakteria.Ny fihenan'ny bakteria adhesion dia azo lazaina amin'ny paosin'ny rivotra voafandrika ao amin'ny rafitra misy sosona sy ny angovo ambany kokoa, ka manamaivana ny fifandraisana eo amin'ny fampiatoana bakteria sy ny ety ivelany.Na izany aza, dia hita fa miraikitra bakteria be dia be ao amin'ny SHP satria very nandritra ny fotoana ela ny anti-fouling fananana.Izany dia noho ny fanjavonan'ny paosin'ny rivotra noho ny fanerena hydrostatic sy ny famongorana ny rivotra ao anaty rano.Izany dia noho ny fanjavonan'ny paosin-drivotra noho ny fandravana sy ny rafitra misy sosona izay manome faritra lehibe kokoa ho an'ny adhesion (27, 40).Tsy toy ireo substrate roa ireo izay misy fiantraikany lehibe amin'ny fahamarinan-toerana maharitra, ny lubricant lubricant ao amin'ny LOIS dia ampidirina ao amin'ny rafitra micro/nano ary tsy hanjavona na dia ao anatin'ny fotoana maharitra aza.Ny menaka feno firafitry ny micro/nano dia tena miorina tsara ary voasarika mafy eny ambonin'ny tany noho ny fifandraisany amin'ny simika avo lenta, ka misoroka ny fidiran'ny bakteria mandritra ny fotoana maharitra.Ny sary S6 dia mampiseho sarin'ny mikraoskaopy confocal fisaintsainana amin'ny substrate misy menaka miroboka ao anaty saline phosphate buffered (PBS).Ny sary mitohy dia mampiseho fa na dia aorian'ny 120 ora mihozongozona kely (120 rpm), dia tsy miova ny sosona lubricant ao amin'ny LOIS, izay manondro ny fitoniana maharitra eo ambanin'ny toe-javatra mikoriana.Izany dia noho ny fifandraisana simika avo eo amin'ny coating SAM mifototra amin'ny fluorine sy ny lubricant mifototra amin'ny perfluorocarbon, ka azo amboarina ny sosona lubricant maharitra.Noho izany dia tazonina ny fahombiazan'ny anti-fouling.Ankoatr'izay, ny substrate dia nosedraina tamin'ny proteinina solontena (albumin sy fibrinogen), izay ao amin'ny plasma, sela mifandray akaiky amin'ny fiasan'ny hery fiarovana (macrophages sy fibroblasts), ary ireo mifandraika amin'ny fananganana taolana.Ny votoatin'ny kalsioma dia tena avo.(Sary 3D, 1 sy 2, ary sary S7) (41, 42).Ankoatra izany, ny sarin'ny mikraoskaopy fluorescence amin'ny fitsapana adhesion ho an'ny fibrinogen, albumin ary kalsioma dia nampiseho toetra mampiavaka ny vondrona substrate tsirairay (sary S8).Mandritra ny fiforonan'ny taolana dia mety manodidina ny implant orthopedique ny taolana vao niforona sy ny sosona kalsioma, izay tsy vitan'ny hoe manasarotra ny fanesorana, fa mety hiteraka fahavoazana tsy ampoizina ho an'ny marary mandritra ny dingan'ny fanesorana.Noho izany, ny haavon'ny kalsioma ambany ao amin'ny takelaka taolana sy ny visy dia mahasoa amin'ny fandidiana orthopedique izay mitaky fanesorana implant.Miorina amin'ny fampitomboana ny faritra mipetaka mifototra amin'ny hamafin'ny fluorescence sy ny isan'ny sela, dia nanamafy izahay fa ny LOIS dia mampiseho fananana anti-biofouling tsara ho an'ny akora biolojika rehetra raha oharina amin'ny substrate hafa.Araka ny vokatry ny in vitro fanandramana, ny anti-biolojika fouling LOIS azo ampiharina amin'ny orthopedic implants, izay tsy afaka manakana ny aretina vokatry ny biofilm bakteria, fa koa mampihena ny mamaivay vokatry ny hery fiarovana mavitrika ao amin'ny vatana.
(A) Sarin'ny mikraoskaopy fluorescence isaky ny vondrona (miboridana, voasokitra, SHP ary LOIS) voatsindrona ao amin'ny fampiatoana Pseudomonas aeruginosa sy MRSA mandritra ny 12 sy 72 ora.(B) Ny isan'ny CFU mifikitra amin'ny Pseudomonas aeruginosa sy MRSA eny ambonin'ny vondrona tsirairay.(C) Diagrama schematic momba ny mekanika fandotoana manohitra ny biolojika amin'ny etching fohy sy maharitra, SHP sy LOIS.(D) (1) Ny isan'ny fibroblasts mifikitra amin'ny substrate tsirairay sy ny sary mikraoskaopy fluorescence amin'ny sela mifikitra amin'ny miboridana sy LOIS.(2) Fitsapana adhesion ny proteinina mifandray amin'ny hery fiarovana, albumin ary kalsioma tafiditra amin'ny fizotran'ny fanasitranana taolana (* P <0.05, ** P <0.01, *** P <0.001 ary **** P <0.0001).ns, tsy zava-dehibe.
Raha ny adin-tsaina tsy azo ihodivirana, ny faharetan'ny mekanika dia ny fanamby lehibe indrindra amin'ny fampiharana ny coatings antifouling.Ny fomba fanao mahazatra amin'ny gel anti-sewage dia mifototra amin'ny polymers miaraka amin'ny solubility sy fragility amin'ny rano ambany.Noho izany, matetika izy ireo dia mora voan'ny adin-tsaina mekanika amin'ny fampiharana biomedical.Noho izany, ny coatings antifouling mateza ara-mekanika dia mijanona ho fanamby ho an'ny fampiharana toy ny implants orthopedique (43, 44).Ny sary 4A(1) dia mampiseho ireo karazana adin-tsaina roa lehibe ampiharina amin'ny implants orthopedique, ao anatin'izany ny fikikisana (stress shear) sy ny famatrarana amin'ny sary optika ny implant simba novokarin'ny forceps.Ohatra, rehefa henjana amin'ny screwdriver ny visy, na rehefa mihazona mafy ny takelaka taolana amin'ny tweezers ny mpandidy ary mampihatra hery fanerena, dia ho simba ny takelaka taolana plastika ary hosoka amin'ny mizana macro sy micro/nano (sary 4A, 2).Mba hitsapana raha mahazaka ireo fahasimbana ireo mandritra ny fandidiana plastika ny LOIS vokarina, dia natao ny nanoindentation mba hampitahana ny hamafin'ny substrate tsy misy dikany sy ny LOIS amin'ny mari-pamantarana micro / nano mba handinihana ny toetra mekanika amin'ny rafitra micro / nano Impact (sary). 4B).Ny kisary schematic dia mampiseho ny fitondran-tenan'ny LOIS samihafa noho ny fisian'ny rafitra micro/nano.Ny curve fifindran'ny hery dia natao mifototra amin'ny vokatry ny nanoindentation (sary 4C).Ny sary manga dia maneho ny substrate miboridana, izay mampiseho fiovana kely fotsiny, araka ny hita amin'ny halalin'ny indentation ambony indrindra amin'ny 0.26-μm.Amin'ny lafiny iray, ny fitomboana tsikelikely amin'ny hery nanoindentation sy ny fifindran-toerana hita ao amin'ny LOIS (curve mena) dia mety mampiseho famantarana ny fihenan'ny toetra mekanika, ka miteraka ny halalin'ny nanoindentation amin'ny 1.61μm.Izany dia satria ny rafitra micro/nano misy ao amin'ny LOIS dia manome sehatra fandrosoana lalindalina kokoa ho an'ny tendron'ny nanoindenter, noho izany dia lehibe kokoa noho ny an'ny substrate miboridana ny deformation azy.Konsta-Gdoutos et al.(45) dia mino fa noho ny fisian'ny nanostructures, nanoindentation sy micro / nano roughness mitarika amin'ny tsy ara-dalàna nanoindentation curve.Ny faritra misy alokaloka dia mifanitsy amin'ny curve deformation tsy ara-dalàna mifandraika amin'ny nanostructure, raha ny faritra tsy misy alokaloka kosa dia lazaina amin'ny microstructure.Ity deformation ity dia mety hanimba ny microstructure/nanostructure amin'ny lubricant mitazona ary misy fiantraikany ratsy amin'ny fahombiazan'ny anti-fouling.Mba handinihana ny fiantraikan'ny fahasimbana amin'ny LOIS, ny fahasimbana tsy azo ihodivirana amin'ny rafitra micro/nano dia naverina tamin'ny vatana nandritra ny fandidiana plastika.Amin'ny alalan'ny fampiasana ny ra sy ny proteinina adhesion fitsapana, ny fahamarinan-toerana ny anti-biofouling fananana LOIS aorian'ny in vitro dia azo faritana (sary 4D).Ny andian-tsary optika dia mampiseho ny fahasimbana nitranga teo akaikin'ny lavaka misy substrate tsirairay.Nisy ny fitsirihana ny fidiran'ny rà mba hampisehoana ny fiantraikan'ny fahasimbana mekanika amin'ny coating anti-biofouling (sary 4E).Tahaka ny SHP, very ny fananana anti-fooling noho ny fahasimbana, ary ny LOIS dia mampiseho toetra manohitra ny fanafoanana tsara amin'ny alàlan'ny fandroahana ra.Izany dia satria, satria ny angovo ety ambonin'ny tany dia entin'ny hetsika capillary mandrakotra ny faritra simba, ny fikorianan'ny lubricant microstructured dia mamerina ny fananana anti-fouling (35).Ny fironana mitovy amin'izany dia hita tamin'ny fitsapana adhesion proteinina amin'ny fampiasana albumin.Ao amin'ny faritra simba, ny adhesion ny proteinina eo amin'ny ambonin'ny SHP dia voamarika be, ary amin'ny alalan'ny fandrefesana ny faritra fandrakofana, dia azo isaina ho antsasaky ny haavon'ny adhesion ny substrate miboridana.Etsy ankilany, ny LOIS dia nitazona ny toetrany manohitra ny biofouling nefa tsy miteraka adhesion (sary 4, F ary G).Ankoatra izany, ny endrik'ilay visy dia matetika iharan'ny adin-tsaina ara-mekanika mahery, toy ny fandavahana, noho izany dia nandinika ny fahafahan'ny coating LOIS izahay mba hijanonana amin'ny visy in vitro.Ny sary 4H dia mampiseho sary optika amin'ny visy samihafa, ao anatin'izany ny bare, SHP ary LOIS.Ny mahitsizoro mena dia maneho ny faritra kendrena izay misy fihenjanana ara-mekanika mahery vaika mandritra ny fametrahana taolana.Mitovy amin'ny fitsapana adhesion proteinina amin'ny takelaka, ny microscope fluorescence dia ampiasaina amin'ny sary ny adhesion proteinina sy ny fandrefesana ny faritra fandrakofana mba hanaporofoana ny fahamarinan'ny LOIS coating, na dia eo ambanin'ny adin-tsaina mahery vaika aza (sary 4, I ary J).Ny visy vita amin'ny LOIS dia mampiseho fampisehoana tsara amin'ny fanoherana ny fako, ary saika tsy misy proteinina mipetaka amin'ny tany.Amin'ny lafiny iray, ny adhesion proteinina dia voamarika amin'ny visy miboridana sy ny visy SHP, izay ny fandrakofana ny faritra misy ny visy SHP dia ny ampahatelon'ny an'ny visy miboridana.Ankoatr'izay, ny implant orthopedique ampiasaina amin'ny fametrahana dia tsy maintsy matanjaka ara-mekanika mba hanohitra ny adin-tsaina ampiharina amin'ny toerana tapaka, araka ny aseho amin'ny sary 4K.Noho izany, nisy fitsapana miondrika mba hamaritana ny fiantraikan'ny fanovana simika amin'ny toetra mekanika.Ankoatra izany, izany dia atao mba hihazonana ny adin-tsaina raikitra avy amin'ny implant.Ampiharo ny hery mekanika mitsangana mandra-piforitra tanteraka ny implant ary mahazo fiolahana amin'ny adin-tsaina (sary 4L, 1).Ny fananana roa anisan'izany ny modulus Young sy ny tanjaky ny flexural dia nampitahaina teo amin'ny substrate tsy misy dikany sy LOIS ho famantarana ny tanjaky ny mekanika (sary 4L, 2 ary 3).Ny modulus Young dia manondro ny fahafahan'ny fitaovana iray mahazaka fiovana mekanika.Ny modulus Young amin'ny substrate tsirairay dia 41.48 ± 1.01 ary 40.06 ± 0.96 GPa;ny fahasamihafana hita dia eo amin'ny 3,4%.Ankoatra izany, voalaza fa ny tanjaky ny fiondrika, izay mamaritra ny hamafin'ny fitaovana, dia 102.34 ± 1.51 GPa ho an'ny substrate miboridana ary 96.99 ± 0.86 GPa ho an'ny SHP.Ny substrate miboridana dia manodidina ny 5.3% ambony.Ny fihenan'ny toetra mekanika kely dia mety ho vokatry ny fiantraikan'ny notch.Ao amin'ny vokatry ny notch, ny micro / nano roughness dia mety ho toy ny andian-tsangantsanganana, mitarika amin'ny fifantohana amin'ny adin-tsaina eo an-toerana ary misy fiantraikany amin'ny toetra mekanika amin'ny implant (46).Na izany aza, mifototra amin'ny zava-misy fa ny hamafin'ny taolana cortical olombelona dia voalaza fa eo anelanelan'ny 7.4 sy 31.6 GPa, ary ny LOIS modulus refesina mihoatra ny taolan'ny cortical olombelona (47), ny LOIS dia ampy hanohanana ny tapaka sy ny ankapobeny. Ny toetra mekanika dia misy fiantraikany kely indrindra amin'ny fanovana ny surface.
(A) Diagram schematic momba ny (1) ny adin-tsaina mekanika ampiharina amin'ny implant orthopedique mandritra ny fandidiana, ary (2) ny sary optika ny implant orthopedique simba.(B) Diagram Schematic momba ny fandrefesana ny toetran'ny nano-mekanika amin'ny nanoindentation sy LOIS eo amin'ny tany miboridana.(C) Nanoindentation force-displacement curve amin'ny faritra miboridana sy LOIS.(D) Aorian'ny fanandramana in vitro, alaivo sary an-tsaina ireo karazana takelaka orthopedic isan-karazany (ny faritra simba dia asongadina amin'ny mahitsizoro mena) mba hanahafana ny adin-tsaina mekanika nateraky ny fandidiana.(E) Fitsapana fidiran'ny rà sy (F) fitsapana adhesion-proteinina amin'ny vondrona takelaka orthopedic simba.(G) Refesina ny velaran'ny proteinina miraikitra amin'ny takelaka.(H) Sary optika amin'ny karazana visy orthopedic isan-karazany taorian'ny fanandramana in vitro.(I) fitsapana adhesion proteinina mba hianarana ny fahamarinan'ny coatings samihafa.(J) Refesina ny velaran'ny proteinina miraikitra amin'ny visy.(K) Ny fihetsehan'ny bitro dia natao hiteraka adin-tsaina raikitra amin'ny taolana tapaka.(L) (1) Miondrika ny valin'ny fitsapana sy ny sary optika alohan'ny sy aorian'ny fiondrika.Ny fahasamihafana eo amin'ny (2) ny modulus Young sy (3) ny tanjaka miondrika eo amin'ny implant miboridana sy ny SHP.Ny angon-drakitra dia aseho ho mean ± SD (* P <0.05, ** P <0.01, *** P <0.001 ary **** P <0.0001).Sary nahazoana alalana: Kyomin Chae, Oniversite Yonsei.
Amin'ny toe-javatra ara-pitsaboana, ny ankamaroan'ny bakteria mifandray amin'ny fitaovana biolojika sy ny toerana ratra dia avy amin'ny biofilms matotra sy matotra (48).Noho izany, ny Ivotoerana amerikana momba ny fanaraha-maso sy ny fisorohana ny aretina dia manombatombana fa ny 65% ​​amin'ny areti-mifindra rehetra dia mifandray amin'ny biofilms (49).Amin'ity tranga ity dia ilaina ny manome endrika andrana in vivo izay manome fiforonan'ny biofilm tsy tapaka eo amin'ny tampon'ny implant.Noho izany, namolavola modely femoral femoral bitro izahay izay nampidirina mialoha tao amin'ny fampiatoana bakteria ny orthopedic implants ary avy eo dia nambolena tao amin'ny femur bitro mba handalinana ny toetran'ny LOIS amin'ny vivo.Noho ireto zava-misy telo manan-danja ireto, ny otrikaretina bakteria dia avy amin'ny kolontsaina talohan'ny nahaterahana fa tsy ny fampidirana mivantana avy amin'ny fampiatoana bakteria: (i) Ny hery fiarovana ny bitro dia matanjaka kokoa noho ny an'ny olombelona;noho izany dia azo atao ny tsindrona fampiatoana bakteria sy bakteria planktonika Tsy misy fiantraikany amin'ny fananganana biofilms.(Ii) Ny bakteria planktonika dia mora voan'ny antibiotika, ary matetika ny antibiotika no ampiasaina aorian'ny fandidiana;farany, (iii) ny fampiatoana ny bakteria planktonika dia mety ho levon'ny ranon'ny vatana (50).Amin'ny alàlan'ny fambolena mialoha ny implant amin'ny fampiatoana bakteria alohan'ny implantation, dia azontsika atao ny mandalina tsara ny voka-dratsin'ny otrikaretina bakteria sy ny fihetsiky ny vatana vahiny (FBR) amin'ny fizotran'ny fanasitranana taolana.Ny bitro dia natao sorona 4 herinandro taorian'ny implantation, satria ny osseointegration ilaina amin'ny fizotran'ny fanasitranana taolana dia ho vita ao anatin'ny 4 herinandro.Avy eo, nesorina tamin'ny bitro ireo implants ho an'ny fianarana any ambany.Ny sary 5A dia mampiseho ny fomba fiparitahan'ny bakteria.Ampidirina ao amin'ny vatana ilay implant orthopedique voan'ny aretina.Vokatry ny incubation mialoha amin'ny fampiatoana bakteria, ny bitro enina amin'ireo enina nambolena tamin'ny implants miboridana dia voan'ny aretina, raha tsy nisy ny bitro nambolena tamin'ny implants voatsabo LOIS.Ny otrikaretina bakteria dia mandeha amin'ny dingana telo, ao anatin'izany ny fitomboana, ny fahamatorana ary ny fiparitahana (51).Voalohany, ny bakteria mifatotra dia miteraka sy mitombo eny ambonin'ny tany, ary avy eo ny bakteria dia mamorona biofilm rehefa mamoaka polymère extracellular (EPS), amyloid ary ADN extracellular.Ny biofilm dia tsy manelingelina ny fidiran'ny antibiotika fotsiny, fa koa mampiroborobo ny fanangonana anzima manimba antibiotika (toy ny β-lactamase) (52).Farany, ny biofilm dia mampiely ny bakteria matotra amin'ny tavy manodidina.Noho izany dia mitranga ny aretina.Fanampin'izany, rehefa misy vatana vahiny miditra ao amin'ny vatana, ny otrikaretina izay mety hiteraka hery fiarovana mahery vaika dia mety hiteraka areti-mifindra, fanaintainana ary fihenan'ny hery fiarovana.Ny sary 5B dia manome topimaso momba ny FBR vokatry ny fampidirana implant orthopedique, fa tsy ny valin'ny immune vokatry ny otrikaretina bakteria.Ny rafi-kery fanefitra dia manaiky ny implant natsofoka ho toy ny vatana vahiny, ary avy eo dia mahatonga ny sela sy ny sela hihetsika mba handrakotra ny vatana vahiny (53).Tany am-piandohan'ny FBR dia nisy matrix famatsiana niforona teo ambonin'ny implants orthopedique, izay niafara tamin'ny adsorption ny fibrinogen.Ny fibrinogène adsorbed avy eo dia mamorona tambajotra fibrin matevina, izay mampiroborobo ny fampifandraisana ny leokocytes (54).Rehefa miforona ny tambajotra fibrin, dia hitranga ny areti-maso mahery vaika noho ny fidiran'ny neutrophils.Amin'ity dingana ity, ny cytokines isan-karazany toy ny tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-4 (IL-4) ary IL-β dia avoaka, ary ny monocytes dia manomboka miditra ao amin'ny toerana implantation ary manavaka ny sela goavam-be.Phage (41, 55, 56).Fanamby foana ny fampihenana ny FBR satria ny FBR be loatra dia mety hiteraka areti-mifindra mahery vaika sy mitaiza, izay mety hiteraka fahasarotana mahafaty.Mba hanombanana ny fiantraikan'ny otrikaretina bakteria ao amin'ny tavy manodidina ny implant miboridana sy ny LOIS, dia nampiasaina ny hematoxylin sy eosin (H&E) ary Masson trichrome (MT).Ho an'ny bitro nambolena tamin'ny substrate miboridana, dia nitombo ny otrikaretina bakteria mahery vaika, ary ny fisehon'ny sela H&E dia hita mazava fa misy abscesses sy necrosis vokatry ny areti-maso.Amin'ny lafiny iray, ny LOIS anti-biofouling tena matanjaka dia manakana ny fidiran'ny bakteria, noho izany dia tsy misy soritr'aretina ary mampihena ny fivontosana (sary 5C).Ny valin'ny fandokoana MT dia nampiseho fironana mitovy.Na izany aza, ny fandokoana MT dia nampiseho edema tamin'ny bitro nambolena tamin'ny LOIS, izay manondro fa efa akaiky ny fanarenana (sary 5D).Mba handinihana ny haavon'ny valin'ny immune dia natao ny fametahana immunohistochemical (IHC) tamin'ny fampiasana cytokines TNF-α sy IL-6 mifandraika amin'ny valin'ny immune.Ny implant ratsy miboridana izay tsy niharan'ny bakteria dia nampitahaina tamin'ny LOIS izay niharan'ny bakteria saingy tsy voan'ny aretina mba handinihana ny fizotran'ny fanasitranana raha tsy misy otrikaretina bakteria.Ny sary 5E dia mampiseho sary optika amin'ny slide IHC izay maneho ny TNF-α.Ny faritra volontsôkôlà dia maneho ny valin'ny immune, izay manondro fa mihena kely ny valin'ny immune ao amin'ny LOIS.Ankoatr'izay, ny fanehoana ny IL-6 ao amin'ny LOIS dia ambany noho ny fanehoana ratsy momba ny miboridana sterile (sary 5F).Ny fanehoana ny cytokine dia nofaritana tamin'ny fandrefesana ny faritry ny antibody staining mifanaraka amin'ny cytokine (sary 5G).Raha ampitahaina amin'ny bitro niharan'ny implants ratsy, ny haavon'ny fanehoana ny bitro nambolena tamin'ny LOIS dia ambany kokoa, mampiseho fahasamihafana misy dikany.Ny fihenan'ny fitenenana cytokine dia manondro fa ny fananana anti-fouling maharitra maharitra sy maharitra amin'ny LOIS dia tsy mifandray amin'ny fanakanana ny otrikaretina bakteria ihany, fa koa amin'ny fihenan'ny FBR, izay entin'ny macrophages mifikitra amin'ny substrate (53, 57, 58).Noho izany, ny fihenan'ny valim-panafody noho ny fiarovana ny fiarovana ny LOIS dia mety hamaha ny voka-dratsiny aorian'ny implantation, toy ny valim-panafody tafahoatra aorian'ny fandidiana plastika.
(A) Diagrama schematic momba ny fomba fiforonan'ny biofilm ary miparitaka eny ambonin'ny implant orthopedique voan'ny aretina.eDNA, ADN extracellular.(B) Diagram Schematic momba ny valin'ny immune taorian'ny fampidirana orthopedic implant.(C) Fandokoana H&E sy (D) fandokoana MT ny tavy manodidina ny implants orthopedic miaraka amin'ny tsara tarehy sy LOIS.IHC ny cytokines mifandraika amin'ny immune (E) TNF-α sy (F) IL-6 dia sarin'ny bitro miboridana-negative sy LOIS-implanted.(G) Famaritana ny fanehoana cytokine amin'ny fandrefesana ny faritra (** P <0.01).
Ny biocompatibility an'ny LOIS sy ny fiantraikany amin'ny fizotran'ny fanasitranana taolana dia nodinihina in vivo tamin'ny fampiasana sary diagnostika [x-ray sy micro-computed tomography (CT)] ary osteoclast IHC.Ny sary 6A dia mampiseho ny fizotran'ny fanasitranana taolana misy dingana telo samy hafa: mamaivay, fanamboarana ary fanavaozana.Rehefa misy tapaka, dia hiditra ao amin'ny taolana tapaka ny sela mamaivay sy ny fibroblas ary manomboka mitombo ao amin'ny tavy vascular.Mandritra ny dingan'ny fanamboarana dia miparitaka eo akaikin'ny toerana tapaka ny fidiran'ny tavy vascular.Ny sela vaskular dia manome otrikaina amin'ny fananganana taolana vaovao, izay antsoina hoe callus.Ny dingana farany amin'ny dingan'ny fanasitranana taolana dia ny dingan'ny fanavaozana, izay mampihena ny haben'ny callus amin'ny haben'ny taolana ara-dalàna miaraka amin'ny fampiakarana ny haavon'ny osteoclast mavitrika (59).Ny fanavaozana telo-dimensional (3D) amin'ny toerana tapaka dia natao tamin'ny fampiasana scan micro-CT mba hijerena ny fahasamihafana eo amin'ny haavon'ny fananganana callus amin'ny vondrona tsirairay.Jereo ny fizaran'ny femur mba hijerena ny hatevin'ny callus manodidina ny taolana tapaka (sary 6, B ary C).Ny X-ray dia nampiasaina ihany koa mba handinihana ny toerana tapaka amin'ny vondrona rehetra isan-kerinandro mba hijerena ny fizotran'ny fanavaozana ny taolana amin'ny vondrona tsirairay (sary S9).Callus sy taolana matotra dia aseho amin'ny manga/maitso sy ivoara.Ny ankamaroan'ny tavy malefaka dia voasivana miaraka amin'ny tokonam-baravarana efa voafaritra.Ny tsara miboridana sy ny SHP dia nanamafy ny fiforonan'ny callus kely manodidina ny toerana tapaka.Amin'ny lafiny iray, ny ratsy hita amin'ny LOIS sy ny toerana tapaka dia voahodidina callus matevina.Ny sary micro-CT dia naneho fa ny fiforonan'ny callus dia voasakana noho ny otrikaretina bakteria sy ny areti-mifindra mifandray amin'ny aretina.Izany dia satria ny rafi-kery fanefitra dia manome laharam-pahamehana ny fanasitranana ny ratra septika vokatry ny areti-mifindra vokatry ny areti-mifindra, fa tsy ny fanarenana ny taolana (60).Ny fandokoana IHC sy Tartrate-resistant Acid Phosphatase (TRAP) dia natao mba hijerena ny asan'ny osteoclast sy ny famerenana ny taolana (sary 6D) (61).Vitsivitsy ny osteoclasts mavitrika miloko volomparasy no hita tao amin'ny positives miboridana sy SHP.Amin'ny lafiny iray, maro ireo osteoclasts mavitrika no hita teo akaikin'ny taolana tsara sy matotra ao amin'ny LOIS.Ity trangan-javatra ity dia manondro fa eo anatrehan'ny osteoclast, ny callus manodidina ny toerana tapaka dia mandalo dingana fanavaozana mahery vaika (62).Ny habetsaky ny taolana sy ny faritry ny osteoclast amin'ny callus dia norefesina mba hampitahana ny haavon'ny fananganana callus manodidina ny toerana tapaka amin'ny vondrona rehetra, mba hamaritana ny valin'ny scan micro-CT sy IHC (sary 6E, 1 ary 2).Araka ny efa nampoizina, ny tsy fitoviana miboridana sy ny fananganana callus ao amin'ny LOIS dia avo kokoa noho ny ao amin'ny vondrona hafa, izay manondro fa nisy ny fanavaozana taolana tsara (63).Ny sary S10 dia mampiseho ny sary optika amin'ny toerana fandidiana, ny valin'ny fandokoana MT ny tavy nangonina teo akaikin'ny visy, ary ny valin'ny fandokoana TRAP izay manasongadina ny fifandraisana amin'ny taolana.Ao amin'ny substrate miboridana, dia hita ny fananganana callus sy fibrosis matanjaka, raha toa kosa ny implant voatsabo amin'ny LOIS dia nampiseho endrika tsy mitongilana.Toy izany koa, raha ampitahaina amin'ny ratsy miboridana, ny fibrosis ambany kokoa dia hita tamin'ny bitro nambolena tamin'ny LOIS, araka ny asehon'ny zana-tsipìka fotsy.Ankoatr'izay, ny edema mafy (zana-tsipìka manga) dia azo ampifandraisina amin'ny toetran'ny fiarovan-tenan'ny LOIS, ka mampihena ny areti-maso mafy.Ny faritra tsy mipetaka manodidina ny implant sy ny fibrosis mihena dia manondro fa mora kokoa ny fanesorana, izay matetika miteraka fracture na mamaivay hafa.Ny fizotran'ny fanasitranana taolana taorian'ny fanesorana visy dia nodinihina tamin'ny asan'ny osteoclast amin'ny fifandraisana amin'ny taolana.Na ny taolana miboridana sy ny lozisialy implant LOIS dia samy nandray ny haavon'ny osteoclast mitovy amin'izany mba hanasitranana taolana bebe kokoa, izay manondro fa ny coating LOIS dia tsy misy fiantraikany ratsy amin'ny fanasitranana taolana na ny valin'ny immune.Mba hanamafisana fa ny fanovana ny ety ivelany natao tamin'ny LOIS dia tsy manelingelina ny fizotran'ny fanasitranana taolana, ny X-ray dia nampiasaina mba hampitahana ny fanasitranana ny taolana amin'ny bitro miaraka amin'ny ion ratsy mibaribary sy ny herinandro 6 amin'ny implantation LOIS (sary 6F).Ny valiny dia naneho fa raha oharina amin'ny vondrona miboridana tsy misy otrikaretina, ny LOIS dia nampiseho ny haavon'ny fanasitranana taolana, ary tsy nisy famantarana mazava momba ny fracture (tsipika osteolysis mitohy) amin'ny vondrona roa.
(A) Diagram schematic momba ny fizotran'ny fanasitranana taolana taorian'ny tapaka.(B) Ny fahasamihafan'ny haavon'ny fananganana callus amin'ny vondrona ambonin'ny tsirairay sy (C) ny sarin'ny faritra tapaka.(D) Fandokoana TRAP mba hijerena ny asan'ny osteoclast sy ny famerenana ny taolana.Miorina amin'ny hetsika TRAP, ny fananganana ny callus ivelany amin'ny taolana cortical dia nodinihina tamin'ny fomba (E) (1) micro-CT sy (2) asa osteoclast.(F) 6 herinandro aorian'ny implantation, sary X-ray amin'ny taolana tapaka amin'ny ratsy mibaribary (nasongadina tamin'ny rectangle mena) sy LOIS (nasongadin'ny rectangle manga).Ny famakafakana statistika dia natao tamin'ny alàlan'ny famakafakana ny variana tokana (ANOVA).* P <0.05.** P <0.01.
Raha fintinina, ny LOIS dia manome karazana paikady vaovao momba ny areti-mifindra amin'ny bakteria sy ny fiarovan-tena fandosirana ho an'ny implants orthopedic.Ny implants orthopedique mahazatra miaraka amin'ny fampandehanana SHP dia mampiseho fananana anti-biofouling fohy, saingy tsy afaka mitazona ny fananany mandritra ny fotoana maharitra.Ny superhydrophobicity amin'ny substrate dia mamandrika ny bubbles amin'ny rivotra eo anelanelan'ny bakteria sy ny substrate, ka mamorona paosin-drivotra, ka misoroka ny otrikaretina bakteria.Na izany aza, noho ny fiparitahan'ny rivotra dia mora esorina ireo paosin-drivotra ireo.Amin'ny lafiny iray, ny LOIS dia nanaporofo tsara ny fahaizany misoroka ny aretina mifandray amin'ny biofilm.Noho izany, noho ny toetra manohitra ny fandavana ny sosona lubricant natsindrona ao amin'ny sosona rafitra micro/nano, dia azo sorohina ny areti-mifindra mifandray amin'ny areti-mifindra.Ny fomba amam-panao isan-karazany ao anatin'izany ny fandrefesana SEM, AFM, XPS ary CA dia ampiasaina mba hanatsarana ny fepetra famokarana LOIS.Ankoatr'izay, ny LOIS dia azo ampiharina amin'ny fitaovana biolojika isan-karazany izay matetika ampiasaina amin'ny fitaovana fametahana orthopedique, toy ny PLGA, Ti, PE, POM ary PPSU.Avy eo, nosedraina in vitro ny LOIS mba hanaporofoana ny fananany anti-biofouling amin'ny bakteria sy ny akora biolojika mifandraika amin'ny valin'ny immune.Ny vokatra dia mampiseho fa manana fiantraikany antibakteria sy anti-biofouling tsara izy io raha oharina amin'ny implant tsy misy dikany.Ankoatra izany, ny LOIS dia mampiseho hery mekanika na dia aorian'ny fampiharana ny adin-tsaina mekanika, izay tsy azo ihodivirana amin'ny fandidiana plastika.Noho ny toetra mahasitrana tena an'ny lubricant eo ambonin'ny firafitry ny micro/nano, LOIS dia nahomby tamin'ny fitazonana ny toetrany manohitra ny biolojika.Mba handinihana ny biocompatibility sy ny fananana antibakteria ao amin'ny LOIS ao amin'ny vivo, dia nampidirina tao amin'ny femur bitro ny LOIS nandritra ny herinandro 4.Tsy nisy otrikaretina bakteria hita tamin'ny bitro nambolena tamin'ny LOIS.Ankoatr'izay, ny fampiasana IHC dia naneho ny fihenan'ny valin'ny immune eo an-toerana, izay manondro fa ny LOIS dia tsy manakana ny fizotran'ny fanasitranana taolana.Ny LOIS dia mampiseho fananana antibakteria sy fiarovana tsara, ary voaporofo fa mahomby amin'ny fisorohana ny fananganana biofilm alohan'ny sy mandritra ny fandidiana orthopedique, indrindra ho an'ny synthesis taolana.Amin'ny alàlan'ny fampiasana ny modelin'ny femoral fracture amin'ny taolam-paty bitro, dia nodinihina lalina ny fiantraikan'ny otrikaretina mifandraika amin'ny biofilm amin'ny fizotran'ny fanasitranana taolana ateraky ny implants efa nipoitra mialoha.Amin'ny maha-fandalinana ho avy dia ilaina ny modely vaovao in vivo handinihana ny otrikaretina mety hitranga aorian'ny implantation mba hahatakarana tsara sy hisorohana ny aretina mifandray amin'ny biofilm mandritra ny dingana fanasitranana manontolo.Ankoatra izany, ny osteoinduction dia mbola fanamby tsy voavaha amin'ny fampidirana amin'ny LOIS.Ny fikarohana fanampiny dia ilaina mba hanambatra ny fifantenana ny sela osteoinductive na ny fitsaboana regenerative miaraka amin'ny LOIS mba handresena ilay fanamby.Amin'ny ankapobeny, ny LOIS dia maneho ny coating orthopedic implant mampanantena miaraka amin'ny tanjaka mekanika sy fananana anti-biofouling tena tsara, izay mety hampihena ny SSI sy ny voka-dratsin'ny hery fiarovana.
Sasao ny substrate 15mm x 15mm x 1mm 304 SS (Dong Kang M-Tech Co., Korea) amin'ny rano acetone, EtOH ary DI mandritra ny 15 minitra mba hanesorana ireo loto.Mba hamoronana firafitry ny micro/nano-level eny ambonin'ny tany, ny substrate nodiovina dia asitrika ao anaty vahaolana HF 48% hatramin'ny 51% (DUKSAN Corp., Korea Atsimo) amin'ny 50°C.Miovaova amin'ny 0 ka hatramin'ny 60 minitra ny fotoana fanosihosena.Avy eo, ny substrate voasokitra dia nodiovina tamin'ny rano deionized ary napetraka tao amin'ny 65% ​​HNO3 (Korea DUKSAN Corp.) vahaolana amin'ny 50 ° C mandritra ny 30 minitra mba hamoronana sosona passivation chromium oxide eo ambonin'ny tany.Aorian'ny passivation, ny substrate dia sasana amin'ny rano deionized ary maina mba hahazoana substrate misy rafitra misy sosona.Avy eo, ny substrate dia nipoitra tamin'ny plasma oksizenina (100 W, 3 minitra), ary avy hatrany dia natsofoka tao anaty vahaolana 8.88 mM POTS (Sigma-Aldrich, Alemaina) ao amin'ny toluene amin'ny mari-pana mandritra ny 12 ora.Avy eo, nodiovina tamin'ny EtOH ny substrate voarakotra POTS, ary nalaina tamin'ny 150 ° C nandritra ny 2 ora mba hahazoana POTS SAM matevina.Taorian'ny SAM coating, nisy sosona lubricant niforona teo amin'ny substrate amin'ny alalan'ny fampiharana ny perfluoropolyether lubricant (Krytox 101; DuPont, Etazonia) miaraka amin'ny entana entana 20 μm / cm 2. Alohan'ny fampiasana, sivana ny menaka amin'ny alalan'ny sivana 0,2 micron.Esory ny menaka be loatra amin'ny fitongilanana amin'ny zoro 45° mandritra ny 15 minitra.Ny fomba famokarana mitovy dia nampiasaina ho an'ny implants orthopedique vita amin'ny 304 SS (plate hidin-trano sy visy fanidiana cortical; Dong Kang M-Tech Co., Korea).Ny implants orthopedic rehetra dia natao hifanaraka amin'ny géométrie an'ny femur bitro.
Ny endriky ny endriky ny substrate sy ny implants orthopedic dia nodinihina tamin'ny alàlan'ny SEM (Inspect F50, FEI, USA) sy AFM (XE-100, Park Systems, Korea Atsimo).Ny hamafin'ny tany (Ra, Rq) dia refesina amin'ny fampitomboana ny velaran'ny 20 μm amin'ny 20 μm (n=4).Ny rafitra XPS (PHI 5000 VersaProbe, ULVAC PHI, Japana) misy loharanom-baovaon'ny X-ray Al Kα misy habe 100μm2 no nampiasaina handinihana ny firafitry ny simika amin'ny tany.Ny rafitra fandrefesana CA misy fakantsary fakana sary mavitrika (SmartDrop, FEMTOBIOMED, ​​Korea Atsimo) dia nampiasaina handrefesana ny CA sy ny SA.Isaky ny fandrefesana dia apetraka eny ambonin'ny tany ny 6 ka hatramin'ny 10 μl (rano deionized, ran-tsoavaly, EG, ethanol 30% ary HD) mba handrefesana ny CA.Rehefa mitombo ny zoro fitongilan'ny substrate amin'ny hafainganam-pandeha 2 ° / s (n = 4), ny SA dia refesina rehefa milatsaka ny vongan-drano.
Pseudomonas aeruginosa [American Type Culture Collection (ATCC) 27853] sy MRSA (ATCC 25923) dia novidina tamin'ny ATCC (Manassas, Virginia, Etazonia), ary ny kolontsaina stock dia nohazonina tamin'ny -80 ° C.Alohan'ny hampiasana, ny kolontsaina mangatsiaka dia natsipy tao anaty ron-kena soja (Komed, Korea) tamin'ny 37 ° C nandritra ny 18 ora ary nafindra indroa mba hampavitrika azy.Taorian'ny incubation, ny kolontsaina dia natao centrifuge tamin'ny 10.000 rpm nandritra ny 10 minitra tamin'ny 4 ° C ary nosasana indroa tamin'ny vahaolana PBS (pH 7.3).Ny kolontsaina centrifuged dia apetraka amin'ny takelaka agar-agar (BAP).Ny MRSA sy Pseudomonas aeruginosa dia nomanina nandritra ny alina ary nambolena tao anaty ron-kena Luria-Bertani.Ny fifantohana amin'ny Pseudomonas aeruginosa sy MRSA ao amin'ny inoculum dia nofaritan'ny CFU ny fampiatoana amin'ny dilution serial amin'ny agar.Avy eo, ampifanaraho amin'ny fenitra 0,5 McFarland ny bakteria, izay mitovy amin'ny 108 CFU/ml.Dia levona in-100 ny fampiatoana bakteria miasa ho 106 CFU/ml.Mba hitsapana ny fananana adhesion antibacterial, ny substrate dia nodiovina tamin'ny 121 ° C nandritra ny 15 minitra alohan'ny fampiasana.Avy eo dia nafindra tao amin'ny 25 ml ny fampiatoana bakteria ny substrate ary natsofoka tamin'ny 37 ° C miaraka amin'ny fihovitrovitra mafy (200 rpm) mandritra ny 12 sy 72 ora.Taorian'ny incubation dia nesorina tao amin'ny incubator ny substrate tsirairay ary nosasana in-3 tamin'ny PBS mba hanesorana ireo bakteria mitsingevana eny ambonin'ny tany.Mba hijerena ny biofilm amin'ny substrate, ny biofilm dia raikitra amin'ny methanol ary nolokoina tamin'ny 1 ml crimidine orange nandritra ny 2 minitra.Avy eo dia nampiasaina ny mikraoskaopy fluorescence (BX51TR, Olympus, Japana) naka sary ny biofilm voaloto.Mba hamaritana ny biofilm eo amin'ny substrate, dia nosarahina tamin'ny substrate ireo sela mipetaka amin'ny alàlan'ny fomba vortex bead, izay heverina ho fomba mety indrindra hanesorana ny bakteria mifatotra (n = 4).Amin'ny fampiasana forceps sterile, esory ny substrate amin'ny fitaovam-pamokarana ary tsindrio ny takelaka fantsakana mba hanesorana rano be loatra.Nesorina tamin'ny fisasana indroa tamin'ny PBS sterile ny sela niraikitra.Ny substrate tsirairay avy eo dia nafindra tao amin'ny fantsona fitsapana sterile misy 9 ml 0,1% protein ept saline (PSW) ary 2 g amin'ny vakana fitaratra sterile 20 hatramin'ny 25 (0,4 hatramin'ny 0,5 mm ny savaivony).Avy eo dia nasiana vortex mandritra ny 3 minitra mba hanala ireo sela amin'ny santionany.Taorian'ny vortexing, ny fampiatoana dia nalevina in-10 heny miaraka amin'ny 0,1% PSW, ary avy eo dia 0,1 ml isaky ny dilution dia natsipy tamin'ny BAP.Aorian'ny 24 ora incubation amin'ny 37°C, dia voaisa tanana ny CFU.
Ho an'ny sela dia nampiasaina ny fibroblasts totozy NIH / 3T3 (CRL-1658; American ATCC) sy ny macrophages RAW 264.7 (TIB-71; American ATCC).Mampiasà fitaovana Voromahery novaina nataon'i Dulbecco (DMEM; LM001-05, Welgene, Korea) mba hambolena fibroblasts totozy ary ampio amin'ny serum zanak'omby 10% (S103-01, Welgene) ary 1% penicillin-streptomycin (PS; LS202-02, Welgene (Welgene). Ampiasao ny DMEM amin'ny kolontsaina macrophages totozy, ampiana amin'ny serum foetal bovine 10% (S001-01, Welgene) ary 1% PS. Ny sela dia natsipy nandritra ny alina tao amin'ny 37 ° C sy 5% CO2 Ho an'ny fandokoana sela, ny sela dia napetraka amin'ny 4% paraformaldehyde mandritra ny 20 minitra ary napetraka ao amin'ny 0.5% Triton X Incubate mandritra ny 5 minitra ao amin'ny -100 ny substrate amin'ny 37 ° C mandritra ny 30 minitra aorian'ny fizotran'ny incubation, ampiasao ny substrate miaraka amin'ny 4′, 6-diamino-2-phenylindole (H -1200, Vector Laboratories, UK) VECTASHIELD fametahana (n = 4 isaky ny sela). , fluorescein, fluorescein isothiocyanate-albumin (A9771, Sigma-Aldrich, Alemaina) ary plasma olombelona Ny Alexa Fluor 488-conjugated fibrinogen (F13191, Invitrogen, Etazonia) dia levona tao amin'ny PBS (10 mM, pH 7.4).Ny fatran'ny albumin sy fibrinogen dia 1 sy 150 μg / ml, tsirairay avy.Aorian'ny substrate Alohan'ny handrotsahana azy amin'ny vahaolana proteinina, sasao amin'ny PBS izy ireo mba hamerenana ny rano.Avy eo dia atsobohy ao anaty lovia enina misy ny vahaolana proteinina ny substrate rehetra ary atsipazo amin'ny 37 ° C mandritra ny 30 sy 90 minitra.Taorian'ny incubation, ny substrate dia nesorina tamin'ny vahaolana proteinina, nanasa moramora tamin'ny PBS in-3, ary raikitra tamin'ny 4% paraformaldehyde (n = 4 isaky ny proteinina).Ho an'ny kalsioma, ny sodium klôro (0,21 M) sy potasioma phosphate (3,77 mM) ) dia levona anaty rano deionized.Ny pH an'ny vahaolana dia namboarina ho 2.0 tamin'ny fampidirana vahaolana hydrochloride (1M).Avy eo dia levona ao anaty vahaolana ny klôro kalsioma (5,62 mM).Amin'ny fampidirana 1M tris(hydroxymethyl)-amino Methane dia manitsy ny pH ny vahaolana ho 7.4.Atsoboka ao anaty lovia enina feno ranon-javatra phosphate calcium 1,5× ny substrate rehetra ary esory ao anatin'ilay vahaolana rehefa afaka 30 minitra.Ho an'ny fandokoana, 2 g Alizarin Red S (CI 58005) Afangaro amin'ny rano 100 ml deionized.Avy eo, ampiasao 10% ammonium hydroxide mba hanitsiana ny pH ho 4. Lokoina amin'ny vahaolana Alizarin Red ny substrate mandritra ny 5 minitra, ary avy eo dia esorina ny loko be loatra ary esory.Aorian'ny fihovitrovitra dia esory ny substrate.Ny fitaovana dia tsy misy rano, avy eo atsoboka ao anaty acetone mandritra ny 5 minitra, avy eo atsoboka amin'ny vahaolana acetone-xylene (1: 1) mandritra ny 5 minitra, ary farany sasana amin'ny xylene (n = 4).Ny microscope fluorescence (Axio Imager) miaraka amin'ny lantihy tanjona ×10 sy ×20 dia ampiasaina..A2m, Zeiss, Alemaina) sary ny substrate rehetra.ImageJ/FIJI (https://imagej.nih.gov/ij/) dia nampiasaina mba hamaritana ny angon-drakitra momba ny akora biolojika amin'ny vondrona tsirairay misy faritra efatra samihafa.Hanova ny sary rehetra ho sary mimari-droa miaraka amin'ny tokonam-baravarana raikitra ho fampitahana substrate.
Zeiss LSM 700 confocal microscope dia nampiasaina hanaraha-maso ny fahamarinan'ny sosona lubricant ao amin'ny PBS amin'ny fomba fisaintsainana.Ny santionan'ny vera vita amin'ny SAM misy fluorine miaraka amin'ny sosona fanosorana tsindrona dia natsofoka tao anaty vahaolana PBS, ary nosedraina tamin'ny fampiasana ny orbital shaker (SHO-1D; Daihan Scientific, Korea Atsimo) ao anatin'ny toe-javatra mihozongozona malefaka (120 rpm).Avy eo dia raiso ny santionany ary araho ny fahaverezan'ny lubricant amin'ny fandrefesana ny fahaverezan'ny hazavana hita taratra.Mba hahazoana sary fluorescence amin'ny fomba fisaintsainana, ny santionany dia mibaribary amin'ny laser 633 nm ary avy eo angonina, satria ny hazavana dia hita taratra avy amin'ny santionany.Ny santionany dia norefesina tamin'ny elanelana 0, 30, 60, ary 120 ora.
Mba hamaritana ny fiantraikan'ny fizotry ny fanovana ety ambonin'ny tany amin'ny toetra nanomechanika amin'ny implants orthopedique, nanoindenter (TI 950 TriboIndenter, Hysitron, Etazonia) miaraka amin'ny tendron'ny diamondra Berkovich miendrika piramida telo dia nampiasaina mba handrefesana nanoindenedione.Ny enta-mavesatra dia 10 mN ary ny faritra dia 100μmx 100μm.Ho an'ny fandrefesana rehetra, ny fotoana fandefasana sy fandefasana entana dia 10 s, ary ny fotoana fitazonana eo ambanin'ny enta-mavesatry ny tampony dia 2 s.Makà fandrefesana amin'ny toerana dimy samihafa ary alao ny salan'isa.Mba hanombanana ny fahombiazan'ny tanjaky ny mekanika eo ambanin'ny enta-mavesatra, dia nisy fitsapana miondrika telo-teboka amin'ny alàlan'ny milina fitiliana manerantany (Instron 5966, Instron, Etazonia).Ny substrate dia voatsindry amin'ny tahan'ny tsy tapaka 10 N / s miaraka amin'ny enta-mavesatra mitombo.Ny programa rindrambaiko Bluehill Universal (n = 3) dia nampiasaina hanisa ny modulus flexural sy ny adin-tsaina fanerena ambony indrindra.
Mba hanahafana ny fizotry ny fandidiana sy ny fahasimbana mekanika mifandraika amin'izany mandritra ny fandidiana, dia natao in vitro ny fizotran'ny fandidiana.Ny femur dia nangonina avy amin'ny bitro fotsy New Zealand novonoina.Ny femur dia nodiovina ary napetraka tao amin'ny paraformaldehyde 4% nandritra ny herinandro.Araka ny voalaza ao amin'ny fomba fanandramana biby, ny femur raikitra dia nodidiana.Taorian'ny fandidiana, ny implant orthopedique dia natsofoka tao anaty rà (ran-tsoavaly, KISAN, Korea) nandritra ny 10 s mba hanamafisana raha nitranga ny fidiran'ny rà taorian'ny fampiharana ny ratra mekanika (n = 3).
Ny totalin'ny bitro fotsy 24 lahy any Nouvelle-Zélande (lanja 3.0 hatramin'ny 3.5kg, eo ho eo 6 volana) dia nozaraina kisendrasendra ho vondrona efatra: miboridana ratsy, miboridana tsara, SHP ary LOIS.Ny fomba rehetra mifandraika amin'ny biby dia natao mifanaraka amin'ny fenitry ny etika ao amin'ny Komitin'ny Fikarakarana sy Fampiasana Biby Institutional (IACUC nankatoavina, KOREA-2017-0159).Ny implant orthopedique dia misy takelaka mihidy misy lavaka dimy (41 mm ny halavany, 7 mm ny sakany ary 2 mm ny hateviny) ary ny visy fanidiana kortika (12 mm ny halavany, 2.7 mm ny savaivony) ho an'ny fametrahana tapaka.Afa-tsy ireo takelaka sy visy ampiasaina amin'ny vondrona tsy misy dikany, ny takelaka sy ny visy rehetra dia natsofoka tao amin'ny fampiatoana MRSA (106 CFU/ml) nandritra ny 12 ora.Ny vondrona miboridana-negatif (n = 6) dia notsaboina tamin'ny implants miboridana tsy misy fampiatoana bakteria, ho fanaraha-maso ratsy amin'ny aretina.Ny vondrona miboridana tsara (n = 6) dia notsaboina tamin'ny implant miboridana voan'ny bakteria ho fanaraha-maso tsara ny aretina.Ny vondrona SHP (n = 6) dia notsaboina tamin'ny implants SHP voan'ny bakteria.Farany, ny vondrona LOIS dia notsaboina tamin'ny implants LOIS voan'ny bakteria (n = 6).Tazonina ao anaty tranom-borona avokoa ny biby rehetra, ary omena sakafo sy rano betsaka.Talohan’ny fandidiana dia nifady hanina nandritra ny 12 ora ireo bitro.Ny biby dia notsaboina tamin'ny tsindrona intramuscular xylazine (5mg / kg) sy tsindrona paclitaxel (3mg / kg) ho an'ny induction.Aorian'izay dia manatero 2% isoflurane sy 50% hatramin'ny 70% oksizenina ara-pitsaboana (fakan-drivotra 2 L/min) amin'ny alàlan'ny rafi-pisefoana mba hihazonana anesthesia.Izy io dia apetraka amin'ny alàlan'ny fomba mivantana mankany amin'ny femur lateral.Taorian'ny fanesorana volo sy ny famonoana povidone-iodine amin'ny hoditra, dia nisy incision teo amin'ny 6 sm ny halavany teo ivelan'ny femur afovoany havia.Amin'ny fanokafana ny elanelana misy eo amin'ny hozatra manarona ny femur, dia mibaribary tanteraka ny femur.Apetraho eo anoloan'ny femoral shaft ny takelaka ary amboary amin'ny visy efatra.Aorian'ny fametahana dia ampiasao ny tsofa (1 mm ny hateviny) mba hamoronana ratra amin'ny faritra eo anelanelan'ny lavaka faharoa sy ny lavaka fahefatra.Rehefa tapitra ny fandidiana, dia nosasana tamin'ny sira ny ratra ary nohidiana tamin'ny suture.Ny bitro tsirairay dia natsindrona enrofloxacin (5 mg/kg) natsofoka ny ampahatelon'ny sira.Ny X-ray taorian'ny fandidiana ny femur dia nalaina tamin'ny biby rehetra (0, 7, 14, 21, 28, ary 42 andro) mba hanamafisana ny osteotomy ny taolana.Taorian'ny fanatoranana lalina dia novonoin'ny KCl (2 mmol/kg) ny biby rehetra tao anatin'ny 28 sy 42 andro.Taorian'ny famonoana dia nodinihan'ny micro-CT ny femur mba hijerena sy hampitaha ny fizotran'ny fanasitranana taolana sy ny fananganana taolana vaovao eo amin'ireo vondrona efatra.
Taorian'ny famonoana dia nangonina ireo tavy malefaka izay nifandray mivantana tamin'ny implants orthopedique.Ny tavy dia napetraka ao amin'ny 10% tsy miandany amin'ny formalin buffered mandritra ny alina ary avy eo dia tsy misy rano ao amin'ny EtOH.Ny tavy tsy misy rano dia napetraka ao anaty paraffin ary nozaraina tamin'ny hatevin'ny 40 μm amin'ny fampiasana microtome (400CS; EXAKT, Alemana).Mba hijerena ny aretina dia natao ny fandokoana H&E sy ny fandokoana MT.Mba hijerena ny valintenin'ny mpampiantrano, ny tavy tapaka dia natsipy tamin'ny antibody voalohany anti-TNF-α (AB6671, Abcam, Etazonia) sy ny bitro anti-IL-6 (AB6672; Abcam, Etazonia), ary avy eo notsaboina tamin'ny horseradish.oxidase.Ampiharo ny rafitra fandokoana avidin-biotin complex (ABC) amin'ireo fizarana araka ny torolalan'ny mpanamboatra.Mba hiseho ho toy ny vokatra fanehoan-kevitra volontsôkôlà, 3,3-diaminobenzidine dia nampiasaina tamin'ny faritra rehetra.Ny scanner slide nomerika (Pannoramic 250 Flash III, 3DHISTECH, Hongria) dia nampiasaina mba hijerena ny silaka rehetra, ary farafahakeliny efatra ny substrate isaky ny vondrona no nodinihina tamin'ny rindrambaiko ImageJ.
Ny sary X-ray dia nalaina tamin'ny biby rehetra taorian'ny fandidiana ary isan-kerinandro mba hanaraha-maso ny fanasitranana ny fracture (n = 6 isaky ny vondrona).Taorian'ny famonoana dia nampiasaina ny micro-CT avo lenta mba hanombanana ny fananganana callus manodidina ny femur aorian'ny fanasitranana.Ny femur azo dia nodiovina, napetraka tao amin'ny paraformaldehyde 4% nandritra ny 3 andro, ary nodiovina tamin'ny ethanol 75%.Ny taolana tsy misy rano dia nojerena tamin'ny fampiasana micro-CT (SkyScan 1173, Brooke Micro-CT, Kandy, Belzika) mba hamoronana sary voxel 3D (2240 ​​× 2240 pixels) amin'ny santionan'ny taolana.Mampiasà sivana Al 1.0 mm mba hampihenana ny tabataba famantarana ary ampiharo ny famaha avo lenta amin'ny scan rehetra (E = 133 kVp, I = 60 μA, fotoana fampidirana = 500 ms).Ny rindrambaiko Nrecon (dikan-teny 1.6.9.8, Bruker microCT, Kontich, Belzika) dia nampiasaina mba hamoronana boky 3D amin'ny santionany nozahana avy amin'ny projection lateral 2D azo.Ho an'ny famakafakana, ny sary namboarina 3D dia mizara ho cubes 10mm × 10mm × 10mm araka ny toerana tapaka.Kajy ny callus ivelan'ny taolana cortical.DataViewer (version 1.5.1.2; Bruker microCT, Kontich, Belzika) dia nampiasaina hamerenana amin'ny fomba nomerika ny habetsaky ny taolana notarafina, ary ny rindrambaiko CT-Analyzer (version 1.14.4.1; Bruker microCT, Kontich, Belzika) dia nampiasaina ho an'ny fanadihadiana.Ny coefficients absorption x-ray ao amin'ny taolana matotra sy ny callus dia miavaka amin'ny hakitroky azy, ary avy eo dia isaina ny habetsaky ny callus (n = 4).Mba hanamafisana fa ny biocompatibility an'ny LOIS dia tsy manemotra ny fizotran'ny fanasitranana taolana, ny X-ray fanampiny sy ny micro-CT fanadihadiana dia natao tamin'ny bitro roa: ny vondrona miboridana-negatif sy LOIS.Samy novonoina tamin’ny herinandro faha-6 ireo vondrona roa ireo.
Ny femur avy amin'ny biby natao sorona dia nangonina ary napetraka tao anaty paraformaldehyde 4% nandritra ny 3 andro.Esorina tsara avy eo amin'ny femur ilay implant orthopedique.Ny femur dia nodiovina nandritra ny 21 andro tamin'ny fampiasana 0.5 M EDTA (EC-900, National Diagnostics Corporation).Avy eo dia natsofoka tao amin'ny EtOH ilay femur decalcified mba hahatonga azy tsy ho rano.Nesorina tamin'ny xylene ny femur dehydrated ary natsofoka tao anaty paraffine.Avy eo ny santionany dia notetehina tamin'ny microtome rotary mandeha ho azy (Leica RM2255, Leica Biosystems, Alemana) miaraka amin'ny hatevin'ny 3 μm.Ho an'ny fandokoana TRAP (F6760, Sigma-Aldrich, Alemana), ny santionan'ny fizarana dia nesorina, nodiovina ary nampidirina tao amin'ny TRAP reagent amin'ny 37 ° C mandritra ny 1 ora.Ny sary dia azo tamin'ny alàlan'ny scanner slide (Pannoramic 250 Flash III, 3DHISTECH, Hongria) ary nofaritana tamin'ny fandrefesana ny faritra misy ny faritra voaloto.Isaky ny andrana, farafahakeliny efatra isaky ny vondrona tsirairay no nodinihina tamin'ny rindrambaiko ImageJ.
Ny famakafakana ny lanjan'ny statistika dia natao tamin'ny fampiasana GraphPad Prism (GraphPad Software Inc., Etazonia).Ny t-test tsy misy ifandraisany sy ny fanadihadiana iray momba ny variana (ANOVA) dia nampiasaina mba hitsapana ny fahasamihafana misy eo amin'ireo vondrona fanombanana.Ny haavon'ny dikany dia aseho amin'ny sary toy izao: * P <0.05, ** P <0.01, *** P <0.001 ary **** P <0.0001;NS, tsy misy fahasamihafana lehibe.
Raha mila fitaovana fanampiny amin'ity lahatsoratra ity dia jereo ny http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/44/eabb0025/DC1
Ity dia lahatsoratra fidirana misokatra nozaraina araka ny fepetran'ny Creative Commons Attribution-Non-Commercial License, izay mamela ny fampiasana, fizarana ary famokarana amin'ny haino aman-jery rehetra, raha toa ka tsy natao hahazoana tombony ara-barotra ny fampiasana ary ny fototra dia ny tany am-boalohany. marina ny asa .Reference.
Fanamarihana: Mangataka anao izahay hanome adiresy mailaka fotsiny mba hahafantaran'ilay olona atoronao ny pejy fa tianao ho hitan'izy ireo ilay mailaka ary tsy spam ilay mailaka.Tsy haka adiresy mailaka izahay.
Ity fanontaniana ity dia ampiasaina hitsapana raha mpitsidika olona ianao ary hisorohana ny fandefasana spam mandeha ho azy.
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
Ny coatings antibacterial sy immune escape amin'ny implants orthopedique dia afaka mampihena ny otrikaretina sy ny valin'ny immune ateraky ny otrikaretina.
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
Ny coatings antibacterial sy immune escape amin'ny implants orthopedique dia afaka mampihena ny otrikaretina sy ny valin'ny immune ateraky ny otrikaretina.
©2021 American Association for the Advancement of Science.Zo rehetra voatokana.AAAS dia mpiara-miasa amin'ny HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef ary COUNTER.ScienceAdvances ISSN 2375-2548.