ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റ് ശസ്ത്രക്രിയയ്ക്ക് വിധേയരായ രോഗികൾക്ക്, ബാക്ടീരിയ അണുബാധകളും അണുബാധ മൂലമുണ്ടാകുന്ന രോഗപ്രതിരോധ പ്രതികരണങ്ങളും എല്ലായ്പ്പോഴും ജീവൻ അപകടപ്പെടുത്തുന്ന അപകടസാധ്യതകളാണ്.പരമ്പരാഗത ബയോളജിക്കൽ വസ്തുക്കൾ ജൈവ മലിനീകരണത്തിന് വിധേയമാണ്, ഇത് ബാക്ടീരിയകൾ പരിക്കേറ്റ പ്രദേശത്തെ ആക്രമിക്കുകയും ശസ്ത്രക്രിയാനന്തര അണുബാധയ്ക്ക് കാരണമാവുകയും ചെയ്യുന്നു.അതിനാൽ, ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകൾക്ക് ആൻ്റി-ഇൻഫെക്ഷൻ, ഇമ്മ്യൂൺ എസ്കേപ്പ് കോട്ടിംഗുകൾ വികസിപ്പിക്കേണ്ടത് അടിയന്തിരമാണ്.പിച്ചർ പ്ലാൻ്റ് പിച്ചറുകളുടെ മിനുസമാർന്ന പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് പ്രചോദനം ഉൾക്കൊണ്ട് ലൂബ്രിക്കേറ്റഡ് ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റ് സർഫേസ് (LOIS) എന്ന പേരിൽ ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകൾക്കായി ഞങ്ങൾ ഇവിടെ ഒരു നൂതന ഉപരിതല പരിഷ്‌ക്കരണ സാങ്കേതികവിദ്യ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്.വിവിധതരം ദ്രാവകങ്ങളിലേക്കും ജൈവ പദാർത്ഥങ്ങളിലേക്കും (കോശങ്ങൾ, പ്രോട്ടീനുകൾ, കാൽസ്യം, ബാക്ടീരിയകൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ) LOIS-ന് ദീർഘകാലം നിലനിൽക്കുന്നതും ശക്തവുമായ ദ്രാവക റിപ്പല്ലൻസി ഉണ്ട്.കൂടാതെ, ഇൻ വിട്രോ സർജറി സമയത്ത് ഉണ്ടാകുന്ന അനിവാര്യമായ കേടുപാടുകൾ അനുകരിച്ചുകൊണ്ട് പോറലുകൾക്കെതിരെയുള്ള മെക്കാനിക്കൽ ഡ്യൂറബിലിറ്റിയും ഫിക്സിംഗ് ഫോഴ്‌സും ഞങ്ങൾ സ്ഥിരീകരിച്ചു.LOIS-ൻ്റെ ആൻറി-ബയോളജിക്കൽ സ്കെയിലിംഗും ആൻ്റി-ഇൻഫെക്ഷൻ കഴിവും നന്നായി പഠിക്കാൻ മുയലിൻ്റെ അസ്ഥിമജ്ജ കോശജ്വലന ഫെമറൽ ഫ്രാക്ചർ മോഡൽ ഉപയോഗിച്ചു.ആൻ്റി-ബയോഫൗളിംഗ് ഗുണങ്ങളും മെക്കാനിക്കൽ ഡ്യൂറബിലിറ്റിയുമുള്ള LOIS, അണുബാധയില്ലാത്ത ഓർത്തോപീഡിക് സർജറിയിലെ ഒരു മുന്നേറ്റമാണെന്ന് ഞങ്ങൾ വിഭാവനം ചെയ്യുന്നു.
ഇന്ന്, മൊത്തത്തിലുള്ള വാർദ്ധക്യം കാരണം, ഓർത്തോപീഡിക് രോഗങ്ങളാൽ ബുദ്ധിമുട്ടുന്ന രോഗികളുടെ എണ്ണം (പ്രായമായ ഒടിവുകൾ, ഡീജനറേറ്റീവ് ജോയിൻ്റ് രോഗങ്ങൾ, ഓസ്റ്റിയോപൊറോസിസ് പോലുള്ളവ) വളരെയധികം വർദ്ധിച്ചു (1, 2).അതിനാൽ, സ്ക്രൂകൾ, പ്ലേറ്റുകൾ, നഖങ്ങൾ, കൃത്രിമ സന്ധികൾ (3, 4) എന്നിവയുടെ ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകൾ ഉൾപ്പെടെയുള്ള ഓർത്തോപീഡിക് ശസ്ത്രക്രിയയ്ക്ക് മെഡിക്കൽ സ്ഥാപനങ്ങൾ വലിയ പ്രാധാന്യം നൽകുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, പരമ്പരാഗത ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകൾ ബാക്ടീരിയൽ അഡീഷനും ബയോഫിലിം രൂപീകരണത്തിനും വിധേയമാകുമെന്ന് റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, ഇത് ശസ്ത്രക്രിയയ്ക്ക് ശേഷം സർജിക്കൽ സൈറ്റ് അണുബാധയ്ക്ക് (എസ്എസ്ഐ) കാരണമാകും (5, 6).ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ബയോഫിലിം രൂപപ്പെട്ടുകഴിഞ്ഞാൽ, വലിയ അളവിൽ ആൻറിബയോട്ടിക്കുകൾ ഉപയോഗിച്ചാലും ബയോഫിലിം നീക്കംചെയ്യുന്നത് വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.അതിനാൽ, ഇത് സാധാരണയായി ഗുരുതരമായ ശസ്ത്രക്രിയാനന്തര അണുബാധകളിലേക്ക് നയിക്കുന്നു (7, 8).മേൽപ്പറഞ്ഞ പ്രശ്നങ്ങൾ കാരണം, രോഗബാധിതമായ ഇംപ്ലാൻ്റുകളുടെ ചികിത്സയിൽ, എല്ലാ ഇംപ്ലാൻ്റുകളും ചുറ്റുമുള്ള ടിഷ്യൂകളും നീക്കം ചെയ്യുന്നതുൾപ്പെടെയുള്ള പുനരധിവാസം ഉൾപ്പെടുത്തണം;അതിനാൽ, രോഗിക്ക് കഠിനമായ വേദനയും ചില അപകടസാധ്യതകളും അനുഭവപ്പെടും (9, 10).
ഈ പ്രശ്‌നങ്ങളിൽ ചിലത് പരിഹരിക്കുന്നതിന്, ഉപരിതലത്തിൽ ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ബാക്ടീരിയകളെ ഇല്ലാതാക്കുന്നതിലൂടെ അണുബാധ തടയുന്നതിനായി മയക്കുമരുന്ന്-എലൂറ്റിംഗ് ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട് (11, 12).എന്നിരുന്നാലും, തന്ത്രം ഇപ്പോഴും നിരവധി പരിമിതികൾ കാണിക്കുന്നു.മയക്കുമരുന്ന്-എലൂറ്റിംഗ് ഇംപ്ലാൻ്റുകളുടെ ദീർഘകാല ഇംപ്ലാൻ്റേഷൻ ചുറ്റുമുള്ള ടിഷ്യൂകൾക്ക് കേടുപാടുകൾ വരുത്തുകയും വീക്കം ഉണ്ടാക്കുകയും ചെയ്തു, ഇത് നെക്രോസിസിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം (13, 14).കൂടാതെ, യുഎസ് ഫുഡ് ആൻഡ് ഡ്രഗ് അഡ്മിനിസ്ട്രേഷൻ കർശനമായി നിരോധിച്ചിരിക്കുന്ന ഡ്രഗ്-എലൂറ്റിംഗ് ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകളുടെ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയ്ക്ക് ശേഷം നിലനിൽക്കുന്ന ഓർഗാനിക് ലായകങ്ങൾക്ക് അതിൻ്റെ മാനദണ്ഡങ്ങൾ പാലിക്കുന്നതിന് അധിക ശുദ്ധീകരണ നടപടികൾ ആവശ്യമാണ് (15).മരുന്നുകളുടെ നിയന്ത്രിത റിലീസിന് ഡ്രഗ്-എലൂറ്റിംഗ് ഇംപ്ലാൻ്റുകൾ വെല്ലുവിളി ഉയർത്തുന്നു, അവയുടെ പരിമിതമായ മയക്കുമരുന്ന് ലോഡ് കാരണം, മരുന്നിൻ്റെ ദീർഘകാല ഉപയോഗം സാധ്യമല്ല (16).
ജൈവവസ്തുക്കളും ബാക്ടീരിയകളും ഉപരിതലത്തിൽ പറ്റിനിൽക്കുന്നത് തടയാൻ ഒരു ആൻ്റിഫൗളിംഗ് പോളിമർ ഉപയോഗിച്ച് ഇംപ്ലാൻ്റ് പൂശുക എന്നതാണ് മറ്റൊരു പൊതു തന്ത്രം (17).ഉദാഹരണത്തിന്, പ്ലാസ്മ പ്രോട്ടീനുകൾ, കോശങ്ങൾ, ബാക്ടീരിയകൾ എന്നിവയുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്തുമ്പോൾ zwitterionic പോളിമറുകൾ അവയുടെ പശയില്ലാത്ത ഗുണങ്ങൾ കാരണം ശ്രദ്ധ ആകർഷിച്ചു.എന്നിരുന്നാലും, ദീർഘകാല സ്ഥിരത, മെക്കാനിക്കൽ ഡ്യൂറബിലിറ്റി എന്നിവയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ചില പരിമിതികളുണ്ട്, ഇത് ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകളിൽ അതിൻ്റെ പ്രായോഗിക പ്രയോഗത്തെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു, പ്രത്യേകിച്ച് ശസ്ത്രക്രിയാ നടപടിക്രമങ്ങളിൽ മെക്കാനിക്കൽ സ്ക്രാപ്പിംഗ് കാരണം (18, 19).കൂടാതെ, ഉയർന്ന ബയോകോംപാറ്റിബിലിറ്റി, നീക്കംചെയ്യൽ ശസ്ത്രക്രിയയുടെ അഭാവം, നാശത്തിലൂടെ ഉപരിതല വൃത്തിയാക്കൽ ഗുണങ്ങൾ എന്നിവ കാരണം, ബയോഡീഗ്രേഡബിൾ വസ്തുക്കളാൽ നിർമ്മിച്ച ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകൾ ഉപയോഗിച്ചു (20, 21).നാശത്തിനിടയിൽ, പോളിമർ മാട്രിക്സ് തമ്മിലുള്ള രാസ ബോണ്ടുകൾ തകരുകയും ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് വേർപെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു, ഒപ്പം അനുയായികൾ ഉപരിതലം വൃത്തിയാക്കുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, ഉപരിതല വൃത്തിയാക്കൽ വഴിയുള്ള ആൻ്റി-ബയോളജിക്കൽ ഫൗളിംഗ് ചുരുങ്ങിയ സമയത്തിനുള്ളിൽ ഫലപ്രദമാണ്.കൂടാതെ, പോളി (ലാക്റ്റിക് ആസിഡ്-ഗ്ലൈക്കോളിക് ആസിഡ് കോപോളിമർ) (PLGA), പോളിലാക്റ്റിക് ആസിഡ് (PLA), മഗ്നീഷ്യം അധിഷ്ഠിത അലോയ്കൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ ആഗിരണം ചെയ്യാവുന്ന മിക്ക വസ്തുക്കളും ശരീരത്തിൽ അസമമായ ബയോഡീഗ്രേഡേഷനും മണ്ണൊലിപ്പിനും വിധേയമാകും, ഇത് മെക്കാനിക്കൽ സ്ഥിരതയെ പ്രതികൂലമായി ബാധിക്കും.(ഇരുപത്തിരണ്ട്).കൂടാതെ, ബയോഡീഗ്രേഡബിൾ പ്ലേറ്റ് ശകലങ്ങൾ ബാക്ടീരിയകൾ ഘടിപ്പിക്കാനുള്ള ഒരു സ്ഥലം നൽകുന്നു, ഇത് ദീർഘകാലാടിസ്ഥാനത്തിൽ അണുബാധയ്ക്കുള്ള സാധ്യത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.മെക്കാനിക്കൽ ഡീഗ്രേഡേഷൻ്റെയും അണുബാധയുടെയും ഈ അപകടസാധ്യത പ്ലാസ്റ്റിക് സർജറിയുടെ പ്രായോഗിക പ്രയോഗത്തെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു (23).
താമരയുടെ ഇലകളുടെ ശ്രേണീഘടനയെ അനുകരിക്കുന്ന സൂപ്പർഹൈഡ്രോഫോബിക് (SHP) പ്രതലങ്ങൾ, ഫൗളിംഗ് വിരുദ്ധ പ്രതലങ്ങൾക്കുള്ള സാധ്യതയുള്ള പരിഹാരമായി മാറിയിരിക്കുന്നു (24, 25).SHP ഉപരിതലം ദ്രാവകത്തിൽ മുങ്ങുമ്പോൾ, വായു കുമിളകൾ കുടുങ്ങി, അതുവഴി എയർ പോക്കറ്റുകൾ രൂപപ്പെടുകയും ബാക്ടീരിയൽ അഡീഷൻ തടയുകയും ചെയ്യും (26).എന്നിരുന്നാലും, SHP ഉപരിതലത്തിന് മെക്കാനിക്കൽ ഡ്യൂറബിലിറ്റി, ദീർഘകാല സ്ഥിരത എന്നിവയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ദോഷങ്ങളുണ്ടെന്ന് സമീപകാല പഠനങ്ങൾ തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ട്, ഇത് മെഡിക്കൽ ഇംപ്ലാൻ്റുകളിൽ അതിൻ്റെ പ്രയോഗത്തെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു.മാത്രമല്ല, എയർ പോക്കറ്റുകൾ അലിഞ്ഞുചേരുകയും അവയുടെ ആൻ്റി-ഫൗളിംഗ് ഗുണങ്ങൾ നഷ്ടപ്പെടുകയും ചെയ്യും, അങ്ങനെ SHP ഉപരിതലത്തിൻ്റെ വലിയ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം (27, 28) കാരണം വിശാലമായ ബാക്ടീരിയൽ അഡീഷൻ ഉണ്ടാകുന്നു.അടുത്തിടെ, ഐസൻബർഗും സഹപ്രവർത്തകരും നേപ്പന്തസ് പിച്ചർ പ്ലാൻ്റിൽ നിന്ന് പ്രചോദനം ഉൾക്കൊണ്ട് മിനുസമാർന്ന ഉപരിതലം വികസിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് ആൻ്റി-ബയോഫൗളിംഗ് ഉപരിതല കോട്ടിംഗിൻ്റെ ഒരു നൂതന രീതി അവതരിപ്പിച്ചു (29, 30).മിനുസമാർന്ന പ്രതലം ഹൈഡ്രോളിക് സാഹചര്യങ്ങളിൽ ദീർഘകാല സ്ഥിരത കാണിക്കുന്നു, ജൈവ ദ്രാവകങ്ങൾക്ക് അത്യധികം ദ്രാവക റിപ്പല്ലൻ്റ് ആണ്, കൂടാതെ സ്വയം നന്നാക്കൽ ഗുണങ്ങളുണ്ട്.എന്നിരുന്നാലും, സങ്കീർണ്ണമായ ആകൃതിയിലുള്ള മെഡിക്കൽ ഇംപ്ലാൻ്റിന് ഒരു കോട്ടിംഗ് പ്രയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു രീതിയും ഇല്ല, അല്ലെങ്കിൽ ഇംപ്ലാൻ്റേഷനുശേഷം കേടായ ടിഷ്യുവിൻ്റെ രോഗശാന്തി പ്രക്രിയയെ പിന്തുണയ്ക്കുമെന്ന് തെളിയിക്കപ്പെട്ടിട്ടില്ല.
ഇവിടെ, ഞങ്ങൾ ഒരു ലൂബ്രിക്കേറ്റഡ് ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റ് ഉപരിതലം (LOIS) അവതരിപ്പിക്കുന്നു, ഒരു മൈക്രോ/നാനോ-സ്ട്രക്ചർഡ് ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റ് ഉപരിതലവും, പ്ലാസ്റ്റിക് സർജറിയുമായി ബന്ധപ്പെടുന്നത് തടയാൻ ഒരു നേർത്ത ലൂബ്രിക്കൻ്റ് പാളിയുമായി ദൃഡമായി യോജിപ്പിച്ച്, ഒടിവ് പരിഹരിക്കൽ പോലുള്ള ബാക്ടീരിയ അണുബാധകൾ.ഫ്ലൂറിൻ-ഫങ്ഷണലൈസ്ഡ് മൈക്രോ/നാനോ-ലെവൽ ഘടന ഘടനയിൽ ലൂബ്രിക്കൻ്റിനെ ദൃഢമായി ഉറപ്പിക്കുന്നതിനാൽ, വികസിപ്പിച്ച LOIS-ന് വിവിധ ദ്രാവകങ്ങളുടെ അഡീഷൻ പൂർണ്ണമായും അകറ്റാനും ദീർഘകാലത്തേക്ക് ആൻ്റി-ഫൗളിംഗ് പ്രകടനം നിലനിർത്താനും കഴിയും.അസ്ഥികളുടെ സമന്വയത്തിനായി ഉദ്ദേശിച്ചിട്ടുള്ള വിവിധ ആകൃതിയിലുള്ള വസ്തുക്കളിൽ LOIS കോട്ടിംഗുകൾ പ്രയോഗിക്കാവുന്നതാണ്.ബയോഫിലിം ബാക്ടീരിയകൾ [സ്യൂഡോമോണസ് എരുഗിനോസ, മെത്തിസിലിൻ-റെസിസ്റ്റൻ്റ് സ്റ്റാഫൈലോകോക്കസ് ഓറിയസ് (MRSA)] എന്നിവയ്‌ക്കെതിരെയുള്ള LOIS-ൻ്റെ മികച്ച ആൻ്റി-ബയോഫൗളിംഗ് ഗുണങ്ങളും ജൈവ പദാർത്ഥങ്ങളും (കോശങ്ങൾ, പ്രോട്ടീനുകൾ, കാൽസ്യം) എന്നിവ വിട്രോയിൽ സ്ഥിരീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്.അടിവസ്ത്രത്തിലേക്കുള്ള വിപുലമായ അഡീഷൻ നിരക്ക് 1% ൽ താഴെയാണ്.കൂടാതെ, ഉപരിതല സ്ക്രാച്ചിംഗ് പോലുള്ള മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് ശേഷവും, തുളച്ചുകയറുന്ന ലൂബ്രിക്കൻ്റ് മൂലമുണ്ടാകുന്ന സ്വയം-രോഗശാന്തി അതിൻ്റെ ഫൗളിംഗ് വിരുദ്ധ ഗുണങ്ങൾ നിലനിർത്താൻ സഹായിക്കുന്നു.മെക്കാനിക്കൽ ഡ്യൂറബിലിറ്റി ടെസ്റ്റ് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നത് ഘടനാപരവും രാസപരവുമായ പരിഷ്ക്കരണത്തിന് ശേഷവും, മൊത്തം ശക്തിയിൽ കാര്യമായ കുറവുണ്ടാകില്ല.കൂടാതെ, പ്ലാസ്റ്റിക് സർജറി സമയത്ത് സംഭവിക്കുന്ന വിവിധ മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദങ്ങളെ നേരിടാൻ LOIS-ന് കഴിയുമെന്ന് തെളിയിക്കാൻ ശസ്ത്രക്രിയാ പരിതസ്ഥിതിയിലെ മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തെ അനുകരിക്കുന്ന ഒരു ഇൻ വിട്രോ പരീക്ഷണം നടത്തി.അവസാനമായി, ഞങ്ങൾ മുയൽ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള വിവോ ഫെമറൽ ഫ്രാക്ചർ മോഡൽ ഉപയോഗിച്ചു, ഇത് LOIS ന് മികച്ച ആൻറി ബാക്ടീരിയൽ ഗുണങ്ങളും ജൈവ അനുയോജ്യതയും ഉണ്ടെന്ന് തെളിയിച്ചു.ഇംപ്ലാൻ്റേഷൻ കഴിഞ്ഞ് 4 ആഴ്ചയ്ക്കുള്ളിൽ സ്ഥിരതയുള്ള ലൂബ്രിക്കൻ്റ് സ്വഭാവവും ആൻ്റി-ബയോഫൗളിംഗ് ഗുണങ്ങളും അസ്ഥി രോഗശാന്തി പ്രക്രിയ വൈകാതെ ഫലപ്രദമായ ആൻ്റി-ഇൻഫെക്ഷൻ, ഇമ്മ്യൂൺ എസ്കേപ്പ് പ്രകടനം എന്നിവ കൈവരിക്കുമെന്ന് റേഡിയോളജിക്കൽ, ഹിസ്റ്റോളജിക്കൽ ഫലങ്ങൾ സ്ഥിരീകരിച്ചു.
ചിത്രം 1A വികസിപ്പിച്ച LOIS-ൻ്റെ ഒരു സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം കാണിക്കുന്നു, ഇത് മുയൽ ഫെമറൽ ഫ്രാക്ചർ മോഡലിൽ മൈക്രോ/നാനോ-സ്കെയിൽ ഘടനകൾ ഉപയോഗിച്ച് അതിൻ്റെ മികച്ച ആൻ്റി-ബയോളജിക്കൽ ഫൗളിംഗും ആൻ്റി-ഇൻഫെക്ഷൻ ഗുണങ്ങളും സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു.ഒരു വാട്ടർ പോട്ട് പ്ലാൻ്റിൻ്റെ ഉപരിതലം അനുകരിക്കുന്നതിനും, ഉപരിതലത്തിൻ്റെ മൈക്രോ/നാനോ ഘടനയിൽ ഒരു ലൂബ്രിക്കൻ്റ് പാളി ഉൾപ്പെടുത്തി ബയോഫൗളിംഗ് തടയുന്നതിനും ഒരു ബയോമിമെറ്റിക് രീതി നടപ്പിലാക്കുന്നു.ലൂബ്രിക്കൻ്റ് ഉപയോഗിച്ച് കുത്തിവച്ച ഉപരിതലത്തിന് ജൈവ പദാർത്ഥങ്ങളും ഉപരിതലവും തമ്മിലുള്ള സമ്പർക്കം കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും.അതിനാൽ, ഉപരിതലത്തിൽ സ്ഥിരതയുള്ള കെമിക്കൽ ബോണ്ടുകളുടെ രൂപീകരണം കാരണം, ഇതിന് മികച്ച ആൻ്റിഫൗളിംഗ് പ്രകടനവും ദീർഘകാല സ്ഥിരതയും ഉണ്ട്.തൽഫലമായി, ലൂബ്രിക്കറ്റിംഗ് ഉപരിതലത്തിൻ്റെ ആൻ്റി-ബയോഫൗളിംഗ് ഗുണങ്ങൾ ബയോമെഡിക്കൽ ഗവേഷണത്തിൽ വിവിധ പ്രായോഗിക പ്രയോഗങ്ങൾ അനുവദിക്കുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, ഈ പ്രത്യേക ഉപരിതലം ശരീരത്തിൽ എങ്ങനെ ഇടപെടുന്നു എന്നതിനെക്കുറിച്ചുള്ള വിപുലമായ ഗവേഷണം ഇതുവരെ പൂർത്തിയായിട്ടില്ല.ആൽബുമിൻ, ബയോഫിലിം ബാക്ടീരിയകൾ എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് വിട്രോയിലെ നഗ്ന സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളുമായി LOIS-നെ താരതമ്യം ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, LOIS-ൻ്റെ ഒട്ടിപ്പിടിപ്പ് സ്ഥിരീകരിക്കാൻ കഴിയും (ചിത്രം 1B).കൂടാതെ, ചെരിഞ്ഞ നഗ്നമായ അടിവസ്ത്രത്തിലും LOIS സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിലും (ചിത്രം S1, മൂവി S1) ജലത്തുള്ളികൾ ഉരുട്ടുന്നതിലൂടെ, ജൈവ മലിനീകരണ പ്രകടനം പ്രകടമാക്കാൻ കഴിയും.ഫ്ലൂറസെൻസ് മൈക്രോസ്‌കോപ്പ് ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, പ്രോട്ടീനിൻ്റെയും ബാക്ടീരിയയുടെയും സസ്പെൻഷനിൽ ഇൻകുബേറ്റ് ചെയ്‌ത തുറന്ന അടിവസ്ത്രം ഉപരിതലത്തോട് ചേർന്നുനിൽക്കുന്ന വലിയ അളവിലുള്ള ജൈവവസ്തുക്കൾ കാണിച്ചു.എന്നിരുന്നാലും, അതിൻ്റെ മികച്ച ആൻ്റി-ബയോഫൗളിംഗ് ഗുണങ്ങൾ കാരണം, LOIS ഒരു ഫ്ലൂറസെൻസും കാണിക്കുന്നില്ല.അതിൻ്റെ ആൻ്റി-ബയോഫൗളിംഗ്, ആൻ്റി-ഇൻഫെക്ഷൻ പ്രോപ്പർട്ടികൾ സ്ഥിരീകരിക്കുന്നതിന്, അസ്ഥി സംശ്ലേഷണത്തിനായി (പ്ലേറ്റ്സും സ്ക്രൂകളും) ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകളുടെ ഉപരിതലത്തിൽ LOIS പ്രയോഗിക്കുകയും മുയൽ ഒടിവ് മാതൃകയിൽ സ്ഥാപിക്കുകയും ചെയ്തു.ഇംപ്ലാൻ്റേഷന് മുമ്പ്, നഗ്നമായ ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റും LOIS ഉം 12 മണിക്കൂർ ബാക്ടീരിയൽ സസ്പെൻഷനിൽ ഇൻകുബേറ്റ് ചെയ്തു.താരതമ്യത്തിനായി തുറന്ന ഇംപ്ലാൻ്റിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു ബയോഫിലിം രൂപപ്പെടുന്നുണ്ടെന്ന് പ്രീ-ഇൻകുബേഷൻ ഉറപ്പാക്കുന്നു.ഇംപ്ലാൻ്റേഷൻ കഴിഞ്ഞ് 4 ആഴ്ചകൾക്ക് ശേഷം ഒടിവ് സംഭവിച്ച സ്ഥലത്തിൻ്റെ ഫോട്ടോ ചിത്രം 1C കാണിക്കുന്നു.ഇടതുവശത്ത്, നഗ്നമായ ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റ് ഉള്ള ഒരു മുയൽ, ഇംപ്ലാൻ്റിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു ബയോഫിലിം രൂപപ്പെടുന്നതിനാൽ കടുത്ത വീക്കം കാണിച്ചു.LOIS ഘടിപ്പിച്ച മുയലുകളിൽ വിപരീത ഫലം നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു, അതായത്, LOIS ൻ്റെ ചുറ്റുമുള്ള ടിഷ്യുകൾ അണുബാധയുടെ ലക്ഷണങ്ങളോ വീക്കത്തിൻ്റെ ലക്ഷണങ്ങളോ കാണിച്ചില്ല.കൂടാതെ, ഇടതുവശത്തുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇമേജ്, തുറന്ന ഇംപ്ലാൻ്റ് ഉള്ള മുയലിൻ്റെ ശസ്ത്രക്രിയാ സൈറ്റിനെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് LOIS ൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ തുറന്ന ഇംപ്ലാൻ്റിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഒന്നിലധികം പശകളൊന്നും കണ്ടെത്തിയിട്ടില്ലെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.LOIS ന് ദീർഘകാല സ്ഥിരതയുണ്ടെന്നും അതിൻ്റെ ആൻ്റി-ബയോളജിക്കൽ ഫൗളിംഗ്, ആൻ്റി-അഡീഷൻ പ്രോപ്പർട്ടികൾ നിലനിർത്താനുള്ള കഴിവുണ്ടെന്നും ഇത് കാണിക്കുന്നു.
(A) LOIS ൻ്റെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രവും ഒരു മുയലിൻ്റെ ഫെമറൽ ഫ്രാക്ചർ മോഡലിൽ അതിൻ്റെ ഇംപ്ലാൻ്റേഷനും.(B) നഗ്നമായ ഉപരിതലത്തിലും LOIS അടിവസ്ത്രത്തിലും പ്രോട്ടീനിൻ്റെയും ബാക്ടീരിയൽ ബയോഫിലിമിൻ്റെയും ഫ്ലൂറസെൻസ് മൈക്രോസ്കോപ്പി ചിത്രം.ഇംപ്ലാൻ്റേഷൻ കഴിഞ്ഞ് 4 ആഴ്ചകൾക്ക് ശേഷം, (സി) ഒടിവ് സംഭവിച്ച സ്ഥലത്തിൻ്റെ ഫോട്ടോഗ്രാഫിക് ചിത്രവും (ഡി) ഒരു എക്സ്-റേ ചിത്രവും (ചുവന്ന ദീർഘചതുരം കൊണ്ട് ഹൈലൈറ്റ് ചെയ്തിരിക്കുന്നു).ചിത്രത്തിന് കടപ്പാട്: Kyomin Chae, Yonsei University.
അണുവിമുക്തമാക്കപ്പെട്ട, നെഗറ്റീവായി ഇംപ്ലാൻ്റ് ചെയ്ത മുയലുകൾ വീക്കം അല്ലെങ്കിൽ അണുബാധയുടെ ലക്ഷണങ്ങൾ ഇല്ലാതെ ഒരു സാധാരണ അസ്ഥി രോഗശാന്തി പ്രക്രിയ കാണിച്ചു.മറുവശത്ത്, ബാക്ടീരിയൽ സസ്പെൻഷനിൽ പ്രീ-ഇൻകുബേറ്റ് ചെയ്ത SHP ഇംപ്ലാൻ്റുകൾ ചുറ്റുമുള്ള ടിഷ്യൂകളിൽ അണുബാധയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട വീക്കം കാണിക്കുന്നു.ദീർഘകാലത്തേക്ക് ബാക്ടീരിയൽ അഡീഷൻ തടയാനുള്ള കഴിവില്ലായ്മയാണ് ഇതിന് കാരണം (ചിത്രം S2).LOIS രോഗശാന്തി പ്രക്രിയയെ ബാധിക്കില്ലെന്നും എന്നാൽ ഇംപ്ലാൻ്റേഷനുമായി ബന്ധപ്പെട്ട സാധ്യമായ അണുബാധകളെ തടയുന്നുവെന്നും തെളിയിക്കാൻ, പൊട്ടൽ സൈറ്റിലെ എക്സ്പോസ്ഡ് പോസിറ്റീവ് മാട്രിക്സ്, LOIS എന്നിവയുടെ എക്സ്-റേ ചിത്രങ്ങൾ താരതമ്യം ചെയ്തു (ചിത്രം 1D).നഗ്നമായ പോസിറ്റീവ് ഇംപ്ലാൻ്റിൻ്റെ എക്സ്-റേ ഇമേജിൽ സ്ഥിരമായ ഓസ്റ്റിയോലിസിസ് ലൈനുകൾ കാണിച്ചു, ഇത് അസ്ഥി പൂർണ്ണമായും സുഖപ്പെട്ടിട്ടില്ലെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.അണുബാധയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട വീക്കം കാരണം അസ്ഥി വീണ്ടെടുക്കൽ പ്രക്രിയ വളരെ വൈകിയേക്കാമെന്ന് ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.നേരെമറിച്ച്, LOIS ഘടിപ്പിച്ച മുയലുകൾ സുഖം പ്രാപിച്ചുവെന്നും വ്യക്തമായ ഒടിവുണ്ടായിട്ടില്ലെന്നും ഇത് കാണിച്ചു.
ദീർഘകാല സ്ഥിരതയും പ്രവർത്തനക്ഷമതയും ഉള്ള മെഡിക്കൽ ഇംപ്ലാൻ്റുകൾ വികസിപ്പിക്കുന്നതിന് (ബയോഫൗളിംഗിനുള്ള പ്രതിരോധം ഉൾപ്പെടെ) നിരവധി ശ്രമങ്ങൾ നടത്തിയിട്ടുണ്ട്.എന്നിരുന്നാലും, വിവിധ ജൈവ പദാർത്ഥങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യവും ടിഷ്യു അഡീഷൻ്റെ ചലനാത്മകതയും അവയുടെ ക്ലിനിക്കലി വിശ്വസനീയമായ രീതികളുടെ വികസനം പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു.ഈ പോരായ്മകൾ മറികടക്കാൻ, ഞങ്ങൾ ഒരു മൈക്രോ/നാനോ ലേയേർഡ് ഘടനയും രാസപരമായി പരിഷ്‌ക്കരിച്ച പ്രതലവും വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്, ഇത് ഉയർന്ന കാപ്പിലറി ഫോഴ്‌സും കെമിക്കൽ അഫിനിറ്റിയും കാരണം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്‌തതാണ്, ഏറ്റവും മിനുസമാർന്ന ലൂബ്രിക്കൻ്റ് പരമാവധി നിലനിർത്താൻ.LOIS-ൻ്റെ മൊത്തത്തിലുള്ള നിർമ്മാണ പ്രക്രിയ ചിത്രം 2A കാണിക്കുന്നു.ആദ്യം, ഒരു മെഡിക്കൽ ഗ്രേഡ് സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ (എസ്എസ്) 304 സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് തയ്യാറാക്കുക.രണ്ടാമതായി, ഹൈഡ്രോഫ്ലൂറിക് ആസിഡ് (എച്ച്എഫ്) ലായനി ഉപയോഗിച്ച് കെമിക്കൽ എച്ചിംഗ് വഴി എസ്എസ് അടിവസ്ത്രത്തിൽ മൈക്രോ/നാനോ ഘടന രൂപപ്പെടുന്നു.SS-ൻ്റെ നാശന പ്രതിരോധം പുനഃസ്ഥാപിക്കുന്നതിനായി, നൈട്രിക് ആസിഡ് (HNO3) ലായനി (31) എച്ചഡ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് പ്രോസസ്സ് ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.പാസ്സിവേഷൻ SS സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൻ്റെ നാശ പ്രതിരോധം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും LOIS-ൻ്റെ മൊത്തത്തിലുള്ള പ്രകടനത്തെ കുറച്ചേക്കാവുന്ന നാശ പ്രക്രിയയെ ഗണ്യമായി മന്ദഗതിയിലാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.തുടർന്ന്, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxysilane (POTS) ഉപയോഗിച്ച് ഒരു സ്വയം-അസംബ്ലഡ് മോണോലെയർ (SAM) രൂപീകരിക്കുന്നതിലൂടെ, ഉപരിതലവും സുഗമമായ ലൂബ്രിക്കൻ്റ് അഫിനിറ്റിയും തമ്മിലുള്ള രാസപ്രവർത്തനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഉപരിതലത്തെ രാസപരമായി പരിഷ്ക്കരിക്കുന്നു.സുഗമമായ ലൂബ്രിക്കൻ്റിൻ്റെ ഉപരിതല ഊർജ്ജവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്ന, കൃത്രിമ/നാനോ-സ്കെയിൽ ഘടനാപരമായ ഉപരിതലത്തിൻ്റെ ഉപരിതല ഊർജ്ജത്തെ ഉപരിതല പരിഷ്ക്കരണം ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുന്നു.ഇത് ലൂബ്രിക്കൻ്റ് പൂർണ്ണമായും നനയ്ക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു, അതുവഴി ഉപരിതലത്തിൽ സ്ഥിരതയുള്ള ലൂബ്രിക്കൻ്റ് പാളി രൂപപ്പെടുന്നു.പരിഷ്കരിച്ച ഉപരിതലം മെച്ചപ്പെടുത്തിയ ഹൈഡ്രോഫോബിസിറ്റി പ്രകടമാക്കുന്നു.മൈക്രോ/നാനോ ഘടന (32, 33) മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഉയർന്ന കെമിക്കൽ അഫിനിറ്റിയും കാപ്പിലറി ഫോഴ്‌സും കാരണം സ്ലിപ്പറി ലൂബ്രിക്കൻ്റ് LOIS-ൽ സ്ഥിരമായ സ്വഭാവം കാണിക്കുന്നുവെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.ഉപരിതല പരിഷ്കരണത്തിനും ലൂബ്രിക്കൻ്റ് കുത്തിവയ്പ്പിനും ശേഷം എസ്എസിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിലെ ഒപ്റ്റിക്കൽ മാറ്റങ്ങൾ പഠിച്ചു.ഉപരിതലത്തിൽ രൂപപ്പെടുന്ന മൈക്രോ/നാനോ ലേയേർഡ് ഘടന ദൃശ്യ മാറ്റങ്ങൾക്ക് കാരണമാകുകയും ഉപരിതലത്തെ ഇരുണ്ടതാക്കുകയും ചെയ്യും.ഈ പ്രതിഭാസത്തിന് കാരണം പരുക്കൻ പ്രതലത്തിൽ പ്രകാശം പരത്തുന്ന പ്രതീതി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ലൈറ്റ് ട്രാപ്പിംഗ് മെക്കാനിസം മൂലമുണ്ടാകുന്ന വ്യാപന പ്രതിഫലനം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു (34).കൂടാതെ, ലൂബ്രിക്കൻ്റ് കുത്തിവച്ച ശേഷം, LOIS ഇരുണ്ടതായി മാറുന്നു.ലൂബ്രിക്കറ്റിംഗ് പാളി അടിവസ്ത്രത്തിൽ നിന്ന് പ്രകാശം പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നതിന് കാരണമാകുന്നു, അതുവഴി LOIS ഇരുണ്ടതാക്കുന്നു.ആൻ്റി-ബയോഫൗളിംഗ് പ്രകടനം നേടുന്നതിന് ഏറ്റവും ചെറിയ സ്ലൈഡിംഗ് ആംഗിൾ (എസ്എ) കാണിക്കുന്നതിനായി മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ/നാനോസ്ട്രക്ചർ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനായി, സ്കാനിംഗ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പിയും (എസ്ഇഎം) ആറ്റോമിക് ജോഡികളും വ്യത്യസ്ത എച്ച്എഫ് എച്ചിംഗ് സമയങ്ങൾ നടത്താൻ ഉപയോഗിച്ചു (0, 3)., 15, 60 മിനിറ്റ്) ഫോഴ്സ് മൈക്രോസ്കോപ്പ് (AFM) (ചിത്രം 2B).SEM, AFM ചിത്രങ്ങൾ കാണിക്കുന്നത് കുറച്ച് സമയത്തെ എച്ചിംഗിന് ശേഷം (3 മിനിറ്റ് എച്ചിംഗ്), നഗ്നമായ അടിവസ്ത്രം അസമമായ നാനോ-സ്കെയിൽ പരുക്കൻ രൂപപ്പെട്ടതായി.എച്ചിംഗ് സമയത്തിനനുസരിച്ച് ഉപരിതല പരുക്കൻ മാറുന്നു (ചിത്രം S3).സമയം-വ്യത്യസ്‌തമായ വക്രം കാണിക്കുന്നത് ഉപരിതല പരുക്കൻത തുടരുകയും 15 മിനിറ്റിനുള്ളിൽ അതിൻ്റെ ഉച്ചസ്ഥായിയിലെത്തുകയും ചെയ്യുന്നു, തുടർന്ന് 30 മിനിറ്റിനുള്ളിൽ പരുക്കൻ മൂല്യത്തിൽ നേരിയ കുറവ് മാത്രമേ കാണാനാകൂ.ഈ ഘട്ടത്തിൽ, നാനോ-ലെവൽ പരുക്കൻത ഇല്ലാതാകുന്നു, അതേസമയം മൈക്രോ-ലെവൽ പരുക്കൻ ശക്തമായി വികസിക്കുന്നു, ഇത് പരുക്കൻ മാറ്റത്തെ കൂടുതൽ സ്ഥിരതയുള്ളതാക്കുന്നു.30 മിനിറ്റിലധികം നേരം കൊത്തിയെടുത്ത ശേഷം, പരുക്കൻതയിൽ കൂടുതൽ വർദ്ധനവ് നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു, അത് ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ വിശദമായി വിവരിക്കുന്നു: SS ഉരുക്ക്, ഇരുമ്പ്, ക്രോമിയം, നിക്കൽ, മോളിബ്ഡിനം എന്നിവയുൾപ്പെടെയുള്ള മൂലകങ്ങൾ അടങ്ങിയതാണ്.ഈ മൂലകങ്ങളിൽ, ഇരുമ്പ്, ക്രോമിയം, മോളിബ്ഡിനം എന്നിവ എച്ച്എഫ് എച്ചിംഗ് വഴി SS-ൽ മൈക്രോൺ/നാനോ-സ്കെയിൽ പരുക്കനുണ്ടാക്കുന്നതിൽ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു.നാശത്തിൻ്റെ പ്രാരംഭ ഘട്ടത്തിൽ, ഇരുമ്പും ക്രോമിയവും പ്രധാനമായും നശിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു, കാരണം മോളിബ്ഡിനത്തിന് മോളിബ്ഡിനത്തേക്കാൾ ഉയർന്ന നാശന പ്രതിരോധമുണ്ട്.കൊത്തുപണി പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ, എച്ചിംഗ് ലായനി പ്രാദേശിക ഓവർസാച്ചുറേഷനിലെത്തി, എച്ചിംഗ് മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഫ്ലൂറൈഡുകളും ഓക്സൈഡുകളും രൂപപ്പെടുന്നു.ഫ്ലൂറൈഡും ഓക്സൈഡും അടിഞ്ഞുകൂടുകയും ഒടുവിൽ ഉപരിതലത്തിൽ വീണ്ടും നിക്ഷേപിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് മൈക്രോൺ/നാനോ ശ്രേണിയിൽ (31) ഒരു പ്രതല പരുക്കൻ രൂപപ്പെടുത്തുന്നു.ഈ മൈക്രോ/നാനോ ലെവൽ പരുക്കൻ LOIS-ൻ്റെ സ്വയം-ശമന ഗുണങ്ങളിൽ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു.ഇരട്ട സ്കെയിൽ ഉപരിതലം ഒരു സിനർജസ്റ്റിക് പ്രഭാവം ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് കാപ്പിലറി ശക്തിയെ വളരെയധികം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.ഈ പ്രതിഭാസം ലൂബ്രിക്കൻ്റിനെ ഉപരിതലത്തിലേക്ക് സുസ്ഥിരമായി തുളച്ചുകയറാൻ അനുവദിക്കുകയും സ്വയം രോഗശാന്തി ഗുണങ്ങൾക്ക് സംഭാവന നൽകുകയും ചെയ്യുന്നു (35).പരുക്കൻ രൂപീകരണം എച്ചിംഗ് സമയത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.10 മിനിറ്റിനുള്ളിൽ കൊത്തുപണികൾ, ഉപരിതലത്തിൽ നാനോ-സ്കെയിൽ പരുക്കൻത മാത്രമേ അടങ്ങിയിട്ടുള്ളൂ, ബയോഫൗളിംഗ് പ്രതിരോധം (36) ലഭിക്കുന്നതിന് ആവശ്യമായ ലൂബ്രിക്കൻ്റ് പിടിക്കാൻ ഇത് പര്യാപ്തമല്ല.നേരെമറിച്ച്, കൊത്തുപണി സമയം 30 മിനിറ്റിൽ കൂടുതലാണെങ്കിൽ, ഇരുമ്പിൻ്റെയും ക്രോമിയത്തിൻ്റെയും പുനർനിക്ഷേപം വഴി രൂപപ്പെടുന്ന നാനോ-സ്കെയിൽ പരുക്കൻ അപ്രത്യക്ഷമാകും, കൂടാതെ മോളിബ്ഡിനം കാരണം മൈക്രോ-സ്കെയിൽ പരുക്കൻ മാത്രം നിലനിൽക്കും.ഓവർ-എച്ചഡ് ഉപരിതലത്തിൽ നാനോ-സ്കെയിൽ പരുക്കനില്ല, കൂടാതെ LOIS-ൻ്റെ സ്വയം-രോഗശാന്തി സ്വഭാവസവിശേഷതകളെ പ്രതികൂലമായി ബാധിക്കുന്ന രണ്ട്-ഘട്ട പരുക്കൻതയുടെ സിനർജസ്റ്റിക് പ്രഭാവം നഷ്ടപ്പെടുന്നു.ആൻ്റി-ഫൗളിംഗ് പ്രകടനം തെളിയിക്കാൻ വ്യത്യസ്ത എച്ചിംഗ് സമയങ്ങളുള്ള സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളിൽ SA അളവുകൾ നടത്തി.ഡീയോണൈസ്ഡ് (DI) വെള്ളം, രക്തം, എഥിലീൻ ഗ്ലൈക്കോൾ (EG), എത്തനോൾ (EtOH), ഹെക്സാഡെകെയ്ൻ (HD) (ചിത്രം S4) എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിസ്കോസിറ്റിയും ഉപരിതല ഊർജ്ജവും അടിസ്ഥാനമാക്കി വിവിധ തരം ദ്രാവകങ്ങൾ തിരഞ്ഞെടുത്തു.വ്യത്യസ്ത ഉപരിതല ഊർജവും വിസ്കോസിറ്റിയുമുള്ള വിവിധ ദ്രാവകങ്ങൾക്ക്, 15 മിനിറ്റ് എച്ചിംഗിന് ശേഷമുള്ള LOIS ൻ്റെ SA ഏറ്റവും താഴ്ന്നതാണെന്ന് സമയ-വ്യത്യസ്‌ത എച്ചിംഗ് പാറ്റേൺ കാണിക്കുന്നു.അതിനാൽ, ലൂബ്രിക്കൻ്റിൻ്റെ ഈടുതലും മികച്ച ആൻ്റി-ഫൗളിംഗ് ഗുണങ്ങളും ഫലപ്രദമായി നിലനിർത്തുന്നതിന് അനുയോജ്യമായ മൈക്രോണും നാനോ-സ്കെയിൽ പരുക്കനും രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് LOIS 15 മിനിറ്റ് നേരത്തേക്ക് കൊത്തിവയ്ക്കാൻ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്തിട്ടുണ്ട്.
(A) LOIS-ൻ്റെ നാല്-ഘട്ട നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയുടെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം.ഇൻസെറ്റ് അടിവസ്ത്രത്തിൽ രൂപംകൊണ്ട SAM കാണിക്കുന്നു.(ബി) വിവിധ എച്ചിംഗ് സമയങ്ങളിൽ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൻ്റെ മൈക്രോ/നാനോ ഘടന ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന SEM, AFM ഇമേജുകൾ.(C) Cr2p, (D) F1s എന്നിവയുടെ എക്സ്-റേ ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രോൺ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (XPS) സ്പെക്ട്ര, ഉപരിതല പാസിവേഷനും SAM കോട്ടിംഗും കഴിഞ്ഞ്.au, ഏകപക്ഷീയമായ യൂണിറ്റ്.(E) നഗ്നമായ, കൊത്തിയെടുത്ത, SHP, LOIS അടിവസ്ത്രങ്ങളിലെ ജലത്തുള്ളികളുടെ പ്രതിനിധാന ചിത്രങ്ങൾ.(എഫ്) SHP, LOIS എന്നിവയിൽ വ്യത്യസ്ത ഉപരിതല പിരിമുറുക്കങ്ങളുള്ള ദ്രാവകങ്ങളുടെ കോൺടാക്റ്റ് ആംഗിളും (CA) SA അളവും.ഡാറ്റ ശരാശരി ± SD ആയി പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു.
തുടർന്ന്, ഉപരിതലത്തിൻ്റെ രാസ ഗുണങ്ങളിലുള്ള മാറ്റം സ്ഥിരീകരിക്കുന്നതിന്, ഓരോ ഉപരിതല പൂശിനുശേഷവും അടിവസ്ത്ര ഉപരിതലത്തിൻ്റെ രാസഘടനയിലെ മാറ്റം പഠിക്കാൻ എക്സ്-റേ ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രോൺ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (എക്സ്പിഎസ്) ഉപയോഗിച്ചു.ചിത്രം 2C കാണിക്കുന്നത് HF എച്ചഡ് പ്രതലത്തിൻ്റെയും HNO 3 ചികിത്സിച്ച പ്രതലത്തിൻ്റെയും XPS അളക്കൽ ഫലങ്ങൾ.587.3, 577.7 eV എന്നീ രണ്ട് പ്രധാന കൊടുമുടികൾ ക്രോമിയം ഓക്സൈഡ് പാളിയിൽ നിലവിലുള്ള Cr-O ബോണ്ടിന് കാരണമാകാം, ഇത് HF കൊത്തിയെടുത്ത പ്രതലത്തിൽ നിന്നുള്ള പ്രധാന വ്യത്യാസമാണ്.HNO3 ഉപരിതലത്തിൽ ഇരുമ്പിൻ്റെയും ക്രോമിയം ഫ്ലൂറൈഡിൻ്റെയും ഉപഭോഗം മൂലമാണ് ഇത് പ്രധാനമായും സംഭവിക്കുന്നത്.HNO3-അടിസ്ഥാനത്തിലുള്ള കൊത്തുപണി, ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു നിഷ്ക്രിയ ഓക്സൈഡ് പാളി രൂപപ്പെടുത്താൻ ക്രോമിയത്തെ അനുവദിക്കുന്നു, ഇത് എച്ചഡ് SS-നെ വീണ്ടും നാശത്തെ പ്രതിരോധിക്കുന്നതാക്കുന്നു.ചിത്രം 2D-യിൽ, EG, രക്തം, EtOH എന്നിവയ്‌ക്ക് പോലും വളരെ ഉയർന്ന ദ്രാവക റിപ്പല്ലൻസി ഉള്ള SAM കോട്ടിംഗിന് ശേഷം ഉപരിതലത്തിൽ ഫ്ലൂറോകാർബൺ അധിഷ്‌ഠിത സിലേൻ രൂപപ്പെട്ടുവെന്ന് സ്ഥിരീകരിക്കാൻ XPS സ്പെക്ട്ര ലഭിച്ചു.പ്ലാസ്മ ട്രീറ്റ്‌മെൻ്റ് വഴി രൂപപ്പെട്ട ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ ഗ്രൂപ്പുകളുമായി സിലേൻ ഫങ്ഷണൽ ഗ്രൂപ്പുകളെ പ്രതിപ്രവർത്തിച്ചാണ് SAM കോട്ടിംഗ് പൂർത്തിയാക്കുന്നത്.തൽഫലമായി, CF2, CF3 കൊടുമുടികളിൽ ഗണ്യമായ വർദ്ധനവ് നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു.286 നും 296 eV നും ഇടയിലുള്ള ബൈൻഡിംഗ് എനർജി സൂചിപ്പിക്കുന്നത് SAM കോട്ടിംഗ് വഴി കെമിക്കൽ പരിഷ്‌ക്കരണം വിജയകരമായി പൂർത്തിയാക്കി എന്നാണ്.SHP താരതമ്യേന വലിയ CF2 (290.1 ​​eV), CF3 (293.3 eV) കൊടുമുടികൾ കാണിക്കുന്നു, അവ ഉപരിതലത്തിൽ രൂപംകൊണ്ട ഫ്ലൂറോകാർബൺ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സിലേൻ മൂലമാണ്.നഗ്നമായ, എച്ചഡ്, SHP, LOIS എന്നിവയുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്ന വിവിധ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ ഡീയോണൈസ്ഡ് ജലത്തിൻ്റെ കോൺടാക്റ്റ് ആംഗിൾ (CA) അളവുകളുടെ പ്രതിനിധി ഒപ്റ്റിക്കൽ ചിത്രങ്ങൾ ചിത്രം 2E കാണിക്കുന്നു.കെമിക്കൽ എച്ചിംഗ് വഴി രൂപം കൊള്ളുന്ന മൈക്രോ/നാനോ ഘടന കാരണം കൊത്തിയെടുത്ത ഉപരിതലം ഹൈഡ്രോഫിലിക് ആയി മാറുന്നുവെന്ന് ഈ ചിത്രങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു, അങ്ങനെ ഡീയോണൈസ്ഡ് വെള്ളം ഘടനയിലേക്ക് ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, അടിവസ്ത്രം SAM കൊണ്ട് പൊതിഞ്ഞാൽ, അടിവസ്ത്രം ശക്തമായ ജലത്തെ അകറ്റുന്നു, അതിനാൽ ഒരു ഉപരിതല SHP രൂപം കൊള്ളുന്നു, കൂടാതെ ജലവും ഉപരിതലവും തമ്മിലുള്ള സമ്പർക്ക പ്രദേശം ചെറുതാണ്.അവസാനമായി, LOIS- ൽ CA യുടെ കുറവ് നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു, ഇത് ലൂബ്രിക്കൻ്റ് മൈക്രോസ്ട്രക്ചറിലേക്ക് തുളച്ചുകയറുന്നത് കാരണമായി കണക്കാക്കാം, അതുവഴി കോൺടാക്റ്റ് ഏരിയ വർദ്ധിക്കുന്നു.ഉപരിതലത്തിന് മികച്ച ദ്രാവക റിപ്പല്ലൻസിയും പശയില്ലാത്ത ഗുണങ്ങളുമുണ്ടെന്ന് തെളിയിക്കാൻ, വിവിധ ദ്രാവകങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് CA, SA എന്നിവ അളന്ന് LOIS SHP അടിവസ്ത്രവുമായി താരതമ്യം ചെയ്തു (ചിത്രം 2F).ഡീയോണൈസ്ഡ് വാട്ടർ, ബ്ലഡ്, EG, EtOH, HD (ചിത്രം S4) എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിസ്കോസിറ്റിയും ഉപരിതല ഊർജ്ജവും അടിസ്ഥാനമാക്കി വിവിധ തരം ദ്രാവകങ്ങൾ തിരഞ്ഞെടുത്തു.CA അളക്കൽ ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നത്, CA എച്ച്ഡിയിലേക്ക് ചായുമ്പോൾ, CA യുടെ റിഡക്ഷൻ മൂല്യം, അവിടെ CA യ്ക്ക് ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഉപരിതല ഊർജ്ജം ഉണ്ട്.കൂടാതെ, മൊത്തത്തിലുള്ള CA യുടെ LOIS കുറവാണ്.എന്നിരുന്നാലും, SA അളവ് തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായ ഒരു പ്രതിഭാസമാണ് കാണിക്കുന്നത്.അയോണൈസ്ഡ് ജലം ഒഴികെ, എല്ലാ ദ്രാവകങ്ങളും വഴുതിപ്പോകാതെ SHP അടിവസ്ത്രത്തോട് ചേർന്നുനിൽക്കുന്നു.മറുവശത്ത്, LOIS വളരെ താഴ്ന്ന SA കാണിക്കുന്നു, അവിടെ എല്ലാ ദ്രാവകവും 10° മുതൽ 15° വരെ താഴ്ന്ന കോണിൽ ചരിഞ്ഞാൽ, എല്ലാ ദ്രാവകവും ഉരുളിപ്പോകും.SHP ഉപരിതലത്തേക്കാൾ LOIS-ൻ്റെ ഒട്ടിക്കാത്തത് മികച്ചതാണെന്ന് ഇത് ശക്തമായി കാണിക്കുന്നു.കൂടാതെ, ടൈറ്റാനിയം (Ti), പോളിഫെനൈൽസൾഫോൺ (PPSU), പോളിയോക്‌സിമെത്തിലീൻ (POM), പോളിയെതർ ഈതർ കെറ്റോൺ (PEEK), ബയോഅബ്സോർബബിൾ പോളിമറുകൾ (PLGA) എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ തരം മെറ്റീരിയലുകളിലും LOIS കോട്ടിംഗുകൾ പ്രയോഗിക്കുന്നു, അവ ഇംപ്ലാൻ്റ് ചെയ്യാവുന്ന ഓർത്തോപീഡിക് മെറ്റീരിയലുകളാണ് (ചിത്രം S5)).LOIS ചികിത്സിക്കുന്ന മെറ്റീരിയലിലെ തുള്ളികളുടെ തുടർച്ചയായ ചിത്രങ്ങൾ കാണിക്കുന്നത് LOIS-ൻ്റെ ആൻ്റി-ബയോഫൗളിംഗ് ഗുണങ്ങൾ എല്ലാ അടിവസ്ത്രങ്ങളിലും ഒരുപോലെയാണെന്നാണ്.കൂടാതെ, CA, SA എന്നിവയുടെ അളവെടുപ്പ് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നത് LOIS-ൻ്റെ നോൺ-പശന ഗുണങ്ങൾ മറ്റ് മെറ്റീരിയലുകളിൽ പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയുമെന്നാണ്.
LOIS-ൻ്റെ ഫൗളിംഗ് വിരുദ്ധ ഗുണങ്ങൾ സ്ഥിരീകരിക്കുന്നതിനായി, വിവിധ തരം സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾ (ബെയർ, എച്ചഡ്, എസ്എച്ച്പി, LOIS എന്നിവയുൾപ്പെടെ) സ്യൂഡോമോണസ് എരുഗിനോസയും എംആർഎസ്എയും ഉപയോഗിച്ച് ഇൻകുബേറ്റ് ചെയ്തു.ഈ രണ്ട് ബാക്ടീരിയകൾ ആശുപത്രി ബാക്ടീരിയകളായി തിരഞ്ഞെടുത്തു, ഇത് ബയോഫിലിമുകളുടെ രൂപീകരണത്തിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം, ഇത് എസ്എസ്ഐയിലേക്ക് നയിക്കുന്നു (37).യഥാക്രമം ഹ്രസ്വകാല (12 മണിക്കൂർ), ദീർഘകാല (72 മണിക്കൂർ) എന്നിവയ്ക്കായി ബാക്ടീരിയൽ സസ്പെൻഷനിൽ ഇൻകുബേറ്റ് ചെയ്ത അടിവസ്ത്രങ്ങളുടെ ഫ്ലൂറസെൻസ് മൈക്രോസ്കോപ്പ് ചിത്രങ്ങളും കോളനി രൂപീകരണ യൂണിറ്റ് (CFU) അളക്കൽ ഫലങ്ങളും ചിത്രം 3 (A, B) കാണിക്കുന്നു.ചുരുങ്ങിയ സമയത്തിനുള്ളിൽ, ബാക്ടീരിയകൾ ക്ലസ്റ്ററുകൾ രൂപപ്പെടുകയും വലുപ്പത്തിൽ വളരുകയും, കഫം പോലെയുള്ള പദാർത്ഥങ്ങൾ കൊണ്ട് തങ്ങളെത്തന്നെ മൂടുകയും അവ നീക്കം ചെയ്യുന്നത് തടയുകയും ചെയ്യും.എന്നിരുന്നാലും, 72 മണിക്കൂർ ഇൻകുബേഷൻ സമയത്ത്, ബാക്ടീരിയകൾ പക്വത പ്രാപിക്കുകയും കൂടുതൽ കോളനികളോ ക്ലസ്റ്ററുകളോ രൂപീകരിക്കുന്നതിന് ചിതറാൻ എളുപ്പമായിത്തീരുകയും ചെയ്യും.അതിനാൽ, 72 മണിക്കൂർ ഇൻകുബേഷൻ ദീർഘകാലമാണെന്നും ഉപരിതലത്തിൽ ശക്തമായ ഒരു ബയോഫിലിം രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഉചിതമായ ഇൻകുബേഷൻ സമയമാണെന്നും കണക്കാക്കാം (38).ചുരുങ്ങിയ സമയത്തിനുള്ളിൽ, SHP യുടെ കൊത്തുപണി ചെയ്ത ഉപരിതലവും ഉപരിതലവും ബാക്ടീരിയൽ ബീജസങ്കലനം പ്രകടമാക്കി, ഇത് നഗ്നമായ അടിവസ്ത്രവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ഏകദേശം 25% മുതൽ 50% വരെ കുറഞ്ഞു.എന്നിരുന്നാലും, മികച്ച ആൻ്റി-ബയോഫൗളിംഗ് പ്രകടനവും സ്ഥിരതയും കാരണം, LOIS ഹ്രസ്വവും ദീർഘകാലവുമായ ബാക്ടീരിയ ബയോഫിലിം അഡീഷൻ കാണിച്ചില്ല.സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം (ചിത്രം 3C) എച്ചിംഗ് ലായനി, SHP, LOIS എന്നിവയുടെ ആൻ്റി-ബയോളജിക്കൽ ഫൗളിംഗ് മെക്കാനിസത്തിൻ്റെ വിശദീകരണം വിവരിക്കുന്നു.ഹൈഡ്രോഫിലിക് ഗുണങ്ങളുള്ള കൊത്തുപണി ചെയ്ത അടിവസ്ത്രത്തിന് നഗ്നമായ അടിവസ്ത്രത്തേക്കാൾ വലിയ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം ഉണ്ടാകുമെന്നാണ് അനുമാനം.അതിനാൽ, കൊത്തിയെടുത്ത അടിവസ്ത്രത്തിൽ കൂടുതൽ ബാക്ടീരിയൽ അഡീഷൻ സംഭവിക്കും.എന്നിരുന്നാലും, നഗ്നമായ അടിവസ്ത്രവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, കൊത്തിയെടുത്ത അടിവസ്ത്രത്തിന് ഉപരിതലത്തിൽ രൂപപ്പെടുന്ന ബയോഫിലിം വളരെ കുറവാണ്.കാരണം, ജല തന്മാത്രകൾ ഹൈഡ്രോഫിലിക് പ്രതലവുമായി ദൃഢമായി ബന്ധിക്കുകയും ജലത്തിന് ഒരു ലൂബ്രിക്കൻ്റായി പ്രവർത്തിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, അങ്ങനെ ഹ്രസ്വകാലത്തേക്ക് ബാക്ടീരിയയുടെ അഡീഷൻ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു (39).എന്നിരുന്നാലും, ജല തന്മാത്രകളുടെ പാളി വളരെ നേർത്തതും ബാക്ടീരിയൽ സസ്പെൻഷനുകളിൽ ലയിക്കുന്നതുമാണ്.അതിനാൽ, ജല തന്മാത്രാ പാളി വളരെക്കാലം അപ്രത്യക്ഷമാകുന്നു, ഇത് വിപുലമായ ബാക്ടീരിയൽ ബീജസങ്കലനത്തിനും വ്യാപനത്തിനും കാരണമാകുന്നു.SHP-യെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, അതിൻ്റെ ഹ്രസ്വകാല നോൺ-വെറ്റിംഗ് പ്രോപ്പർട്ടികൾ കാരണം, ബാക്ടീരിയൽ അഡീഷൻ തടയപ്പെടുന്നു.ലേയേർഡ് ഘടനയിൽ കുടുങ്ങിയ വായു പോക്കറ്റുകളും താഴ്ന്ന ഉപരിതല ഊർജ്ജവും കാരണം ബാക്ടീരിയൽ അഡീഷൻ കുറയുന്നു, അതുവഴി ബാക്ടീരിയൽ സസ്പെൻഷനും ഉപരിതലവും തമ്മിലുള്ള സമ്പർക്കം കുറയ്ക്കുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, എസ്എച്ച്പിയിൽ വിപുലമായ ബാക്റ്റീരിയൽ അഡീഷൻ നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു, കാരണം അത് ദീർഘകാലത്തേക്ക് അതിൻ്റെ ഫൗളിംഗ് വിരുദ്ധ ഗുണങ്ങൾ നഷ്ടപ്പെട്ടു.ഹൈഡ്രോസ്റ്റാറ്റിക് മർദ്ദം കാരണം എയർ പോക്കറ്റുകൾ അപ്രത്യക്ഷമാകുന്നതും വെള്ളത്തിൽ വായു ലയിക്കുന്നതുമാണ് ഇതിന് പ്രധാനമായും കാരണം.പിരിച്ചുവിടൽ മൂലമുള്ള എയർ പോക്കറ്റുകൾ അപ്രത്യക്ഷമാകുന്നതും അഡീഷനുവേണ്ടി ഒരു വലിയ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം നൽകുന്ന ലേയേർഡ് ഘടനയുമാണ് ഇതിന് പ്രധാനമായും കാരണം (27, 40).ദീർഘകാല സ്ഥിരതയിൽ പ്രധാന സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്ന ഈ രണ്ട് അടിവസ്ത്രങ്ങളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, LOIS-ൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ലൂബ്രിക്കറ്റിംഗ് ലൂബ്രിക്കൻ്റ് മൈക്രോ / നാനോ ഘടനയിലേക്ക് കുത്തിവയ്ക്കുകയും ദീർഘകാലത്തേക്ക് പോലും അപ്രത്യക്ഷമാവുകയും ചെയ്യും.മൈക്രോ/നാനോ ഘടനകൾ നിറച്ച ലൂബ്രിക്കൻ്റുകൾ വളരെ സ്ഥിരതയുള്ളതും ഉയർന്ന രാസബന്ധം കാരണം ഉപരിതലത്തിലേക്ക് ശക്തമായി ആകർഷിക്കപ്പെടുന്നതുമാണ്, അതുവഴി ദീർഘകാലത്തേക്ക് ബാക്ടീരിയൽ അഡീഷൻ തടയുന്നു.ഫോസ്ഫേറ്റ് ബഫർഡ് സലൈനിൽ (പിബിഎസ്) മുക്കിയ ലൂബ്രിക്കൻ്റ്-ഇൻഫ്യൂസ്ഡ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൻ്റെ പ്രതിഫലന കോൺഫോക്കൽ മൈക്രോസ്‌കോപ്പ് ചിത്രം S6 കാണിക്കുന്നു.120 മണിക്കൂർ നേരിയ കുലുക്കത്തിന് ശേഷവും (120 ആർപിഎം), LOIS-ലെ ലൂബ്രിക്കൻ്റ് പാളി മാറ്റമില്ലാതെ തുടരുന്നതായി തുടർച്ചയായ ചിത്രങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു, ഇത് ഒഴുക്ക് സാഹചര്യങ്ങളിൽ ദീർഘകാല സ്ഥിരതയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.ഫ്ലൂറിൻ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള എസ്എഎം കോട്ടിംഗും പെർഫ്ലൂറോകാർബൺ അധിഷ്ഠിത ലൂബ്രിക്കൻ്റും തമ്മിലുള്ള ഉയർന്ന കെമിക്കൽ അഫിനിറ്റിയാണ് ഇതിന് കാരണം, അങ്ങനെ ഒരു സ്ഥിരതയുള്ള ലൂബ്രിക്കൻ്റ് പാളി രൂപപ്പെടാൻ കഴിയും.അതിനാൽ, ഫൗളിംഗ് വിരുദ്ധ പ്രകടനം നിലനിർത്തുന്നു.കൂടാതെ, പ്ലാസ്മയിലുള്ള പ്രാതിനിധ്യ പ്രോട്ടീനുകൾ (ആൽബുമിൻ, ഫൈബ്രിനോജൻ), രോഗപ്രതിരോധ പ്രവർത്തനവുമായി അടുത്ത ബന്ധമുള്ള കോശങ്ങൾ (മാക്രോഫേജുകളും ഫൈബ്രോബ്ലാസ്റ്റുകളും), അസ്ഥി രൂപീകരണവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടവ എന്നിവയ്‌ക്കെതിരെയും അടിവസ്ത്രം പരീക്ഷിച്ചു.കാൽസ്യത്തിൻ്റെ ഉള്ളടക്കം വളരെ ഉയർന്നതാണ്.(ചിത്രം 3D, 1, 2, ചിത്രം S7) (41, 42).കൂടാതെ, ഫൈബ്രിനോജൻ, ആൽബുമിൻ, കാൽസ്യം എന്നിവയ്‌ക്കായുള്ള ബീജസങ്കലന പരിശോധനയുടെ ഫ്ലൂറസെൻസ് മൈക്രോസ്കോപ്പ് ചിത്രങ്ങൾ ഓരോ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ഗ്രൂപ്പിൻ്റെയും വ്യത്യസ്ത അഡീഷൻ സവിശേഷതകൾ കാണിച്ചു (ചിത്രം S8).അസ്ഥി രൂപീകരണ സമയത്ത്, പുതുതായി രൂപംകൊണ്ട അസ്ഥിയും കാൽസ്യം പാളികളും ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റിന് ചുറ്റും ഉണ്ടാകാം, ഇത് നീക്കം ചെയ്യുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാക്കുക മാത്രമല്ല, നീക്കം ചെയ്യൽ പ്രക്രിയയിൽ രോഗിക്ക് അപ്രതീക്ഷിതമായ ദോഷം വരുത്തുകയും ചെയ്യും.അതിനാൽ, അസ്ഥി പ്ലേറ്റുകളിലും സ്ക്രൂകളിലും കുറഞ്ഞ അളവിൽ കാൽസ്യം നിക്ഷേപിക്കുന്നത് ഇംപ്ലാൻ്റ് നീക്കം ചെയ്യേണ്ട ഓർത്തോപീഡിക് ശസ്ത്രക്രിയയ്ക്ക് പ്രയോജനകരമാണ്.ഫ്ലൂറസെൻസ് തീവ്രതയെയും കോശങ്ങളുടെ എണ്ണത്തെയും അടിസ്ഥാനമാക്കി ഘടിപ്പിച്ച പ്രദേശത്തിൻ്റെ അളവ് അടിസ്ഥാനമാക്കി, മറ്റ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ എല്ലാ ജൈവ പദാർത്ഥങ്ങൾക്കും LOIS മികച്ച ആൻ്റി-ബയോഫൗളിംഗ് ഗുണങ്ങൾ കാണിക്കുന്നുവെന്ന് ഞങ്ങൾ സ്ഥിരീകരിച്ചു.ഇൻ വിട്രോ പരീക്ഷണങ്ങളുടെ ഫലങ്ങൾ അനുസരിച്ച്, ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകളിൽ ആൻ്റി-ബയോളജിക്കൽ ഫൗളിംഗ് LOIS പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് ബയോഫിലിം ബാക്ടീരിയകൾ മൂലമുണ്ടാകുന്ന അണുബാധകളെ തടയുക മാത്രമല്ല, ശരീരത്തിൻ്റെ സജീവമായ രോഗപ്രതിരോധ സംവിധാനം മൂലമുണ്ടാകുന്ന വീക്കം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യും.
(എ) 12, 72 മണിക്കൂർ സ്യൂഡോമോണസ് എരുഗിനോസ, എംആർഎസ്എ സസ്പെൻഷനുകളിൽ ഇൻകുബേറ്റ് ചെയ്‌ത ഓരോ ഗ്രൂപ്പിൻ്റെയും (നഗ്ന, എച്ചഡ്, SHP, LOIS) ഫ്ലൂറസെൻസ് മൈക്രോസ്‌കോപ്പ് ചിത്രങ്ങൾ.(ബി) ഓരോ ഗ്രൂപ്പിൻ്റെയും ഉപരിതലത്തിൽ സ്യൂഡോമോണസ് എരുഗിനോസയുടെയും എംആർഎസ്എയുടെയും അനുസരിച്ചുള്ള CFU എണ്ണം.(C) ഹ്രസ്വകാല, ദീർഘകാല എച്ചിംഗ്, SHP, LOIS എന്നിവയുടെ ആൻ്റി-ബയോളജിക്കൽ ഫൗളിംഗ് മെക്കാനിസത്തിൻ്റെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം.(D) (1) ഓരോ അടിവസ്ത്രത്തിലും ഒട്ടിപ്പിടിക്കുന്ന ഫൈബ്രോബ്ലാസ്റ്റുകളുടെ എണ്ണം, നഗ്നമായതും LOIS നും ചേർന്നിരിക്കുന്ന കോശങ്ങളുടെ ഫ്ലൂറസെൻസ് മൈക്രോസ്കോപ്പ് ചിത്രങ്ങൾ.(2) അസ്ഥി രോഗശാന്തി പ്രക്രിയയിൽ ഉൾപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന രോഗപ്രതിരോധ സംബന്ധിയായ പ്രോട്ടീനുകൾ, ആൽബുമിൻ, കാൽസ്യം എന്നിവയുടെ അഡീഷൻ ടെസ്റ്റ് (* P <0.05, ** P <0.01, *** P <0.001, **** P <0.0001).ns, പ്രധാനമല്ല.
ഒഴിവാക്കാനാകാത്ത സാന്ദ്രമായ സമ്മർദ്ദങ്ങളുടെ കാര്യത്തിൽ, ആൻ്റിഫൗളിംഗ് കോട്ടിംഗുകൾ പ്രയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രധാന വെല്ലുവിളി മെക്കാനിക്കൽ ഡ്യൂറബിലിറ്റിയാണ്.പരമ്പരാഗത മലിനജല വിരുദ്ധ ജെൽ രീതികൾ കുറഞ്ഞ വെള്ളത്തിൽ ലയിക്കുന്നതും ദുർബലവുമായ പോളിമറുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്.അതിനാൽ, അവർ സാധാരണയായി ബയോമെഡിക്കൽ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് വിധേയരാകുന്നു.അതിനാൽ, ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകൾ (43, 44) പോലുള്ള പ്രയോഗങ്ങൾക്ക് മെക്കാനിക്കൽ ഡ്യൂറബിൾ ആൻ്റിഫൗളിംഗ് കോട്ടിംഗുകൾ ഒരു വെല്ലുവിളിയായി തുടരുന്നു.ചിത്രം 4A(1) ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകളിൽ പ്രയോഗിക്കുന്ന രണ്ട് പ്രധാന തരം സമ്മർദ്ദങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു, സ്ക്രാച്ചിംഗ് (ഷിയർ സ്ട്രെസ്), ഫോഴ്‌സ്‌പ്സ് നിർമ്മിക്കുന്ന കേടായ ഇംപ്ലാൻ്റിൻ്റെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇമേജ് ഉപയോഗിച്ചുള്ള കംപ്രഷൻ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു.ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു സ്ക്രൂഡ്രൈവർ ഉപയോഗിച്ച് സ്ക്രൂ മുറുക്കുമ്പോൾ, അല്ലെങ്കിൽ സർജൻ ട്വീസറുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ബോൺ പ്ലേറ്റ് മുറുകെ പിടിക്കുകയും കംപ്രസ്സീവ് ഫോഴ്‌സ് പ്രയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, പ്ലാസ്റ്റിക് ബോൺ പ്ലേറ്റ് കേടാകുകയും മാക്രോ, മൈക്രോ/നാനോ സ്കെയിലുകളിൽ പോറലേൽക്കുകയും ചെയ്യും (ചിത്രം 4A, 2)പ്ലാസ്റ്റിക് സർജറി സമയത്ത് നിർമ്മിച്ച LOIS-ന് ഈ കേടുപാടുകൾ താങ്ങാൻ കഴിയുമോ എന്ന് പരിശോധിക്കുന്നതിനായി, മൈക്രോ/നാനോ ഘടനയുടെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളെ കുറിച്ച് പഠിക്കാൻ, ബെയർ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൻ്റെയും LOISൻ്റെയും കാഠിന്യം താരതമ്യം ചെയ്യാൻ നാനോഇൻഡൻ്റേഷൻ നടത്തി. 4B).സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം മൈക്രോ/നാനോ ഘടനകളുടെ സാന്നിധ്യം മൂലം LOIS-ൻ്റെ വ്യത്യസ്ത രൂപഭേദം കാണിക്കുന്നു.നാനോഇൻഡൻ്റേഷൻ്റെ ഫലങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഒരു ഫോഴ്സ്-ഡിസ്പ്ലേസ്മെൻ്റ് കർവ് വരച്ചു (ചിത്രം 4C).നീല ചിത്രം നഗ്നമായ അടിവസ്ത്രത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, ഇത് 0.26-μm എന്ന പരമാവധി ഇൻഡൻ്റേഷൻ ഡെപ്ത് കാണുമ്പോൾ ചെറിയ രൂപഭേദം മാത്രം കാണിക്കുന്നു.മറുവശത്ത്, LOIS (റെഡ് കർവ്) യിൽ നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്ന നാനോഇൻഡൻ്റേഷൻ ഫോഴ്‌സിൻ്റെ ക്രമാനുഗതമായ വർദ്ധനവും സ്ഥാനചലനവും കുറഞ്ഞ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളുടെ ലക്ഷണങ്ങൾ കാണിക്കാം, അതിൻ്റെ ഫലമായി നാനോഇൻഡൻ്റേഷൻ ആഴം 1.61μm.കാരണം, LOIS-ൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന മൈക്രോ/നാനോ ഘടന നാനോഇൻഡൻ്ററിൻ്റെ അഗ്രഭാഗത്തിന് ആഴത്തിലുള്ള പുരോഗമന ഇടം നൽകുന്നു, അതിനാൽ അതിൻ്റെ രൂപഭേദം നഗ്നമായ അടിവസ്ത്രത്തേക്കാൾ വലുതാണ്.കോൺസ്റ്റ-ഗ്ഡൗട്ടോസ് തുടങ്ങിയവർ.(45) നാനോ സ്ട്രക്ചറുകളുടെ സാന്നിധ്യം മൂലം നാനോഇൻഡൻ്റേഷനും മൈക്രോ/നാനോ പരുക്കനും ക്രമരഹിതമായ നാനോഇൻഡൻ്റേഷൻ കർവുകളിലേക്ക് നയിക്കുമെന്ന് വിശ്വസിക്കുന്നു.ഷേഡുള്ള പ്രദേശം നാനോസ്ട്രക്ചറിന് ആട്രിബ്യൂട്ട് ചെയ്ത ക്രമരഹിതമായ രൂപഭേദം വക്രവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു, അതേസമയം ഷേഡില്ലാത്ത പ്രദേശം മൈക്രോസ്ട്രക്ചറിന് ആട്രിബ്യൂട്ട് ചെയ്യുന്നു.ഈ രൂപഭേദം ഹോൾഡിംഗ് ലൂബ്രിക്കൻ്റിൻ്റെ മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ/നാനോസ്ട്രക്ചറിനെ നശിപ്പിക്കുകയും അതിൻ്റെ ആൻ്റി-ഫൗളിംഗ് പ്രകടനത്തെ പ്രതികൂലമായി ബാധിക്കുകയും ചെയ്യും.LOIS-നുണ്ടാകുന്ന നാശത്തിൻ്റെ ആഘാതം പഠിക്കുന്നതിനായി, പ്ലാസ്റ്റിക് സർജറി സമയത്ത് മൈക്രോ/നാനോ ഘടനകൾക്ക് അനിവാര്യമായ കേടുപാടുകൾ ശരീരത്തിൽ ആവർത്തിക്കപ്പെട്ടു.രക്തവും പ്രോട്ടീൻ അഡീഷൻ ടെസ്റ്റുകളും ഉപയോഗിച്ച്, ഇൻ വിട്രോയ്ക്ക് ശേഷമുള്ള LOIS-ൻ്റെ ആൻ്റി-ബയോഫൗളിംഗ് ഗുണങ്ങളുടെ സ്ഥിരത നിർണ്ണയിക്കാനാകും (ചിത്രം 4D).ഒപ്റ്റിക്കൽ ചിത്രങ്ങളുടെ ഒരു പരമ്പര ഓരോ അടിവസ്ത്രത്തിൻ്റെയും ദ്വാരങ്ങൾക്ക് സമീപം സംഭവിച്ച കേടുപാടുകൾ കാണിക്കുന്നു.ആൻ്റി-ബയോഫൗളിംഗ് കോട്ടിംഗിൽ മെക്കാനിക്കൽ നാശത്തിൻ്റെ ഫലം കാണിക്കാൻ ഒരു രക്ത അഡീഷൻ ടെസ്റ്റ് നടത്തി (ചിത്രം 4E).SHP പോലെ, ആൻറി-ഫൗളിംഗ് പ്രോപ്പർട്ടികൾ കേടുപാടുകൾ കാരണം നഷ്ടപ്പെടും, കൂടാതെ LOIS രക്തത്തെ അകറ്റുന്നതിലൂടെ മികച്ച ആൻ്റി-ഫൗളിംഗ് ഗുണങ്ങൾ പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു.കാരണം, ഉപരിതല ഊർജ്ജം കേടുവന്ന പ്രദേശം മൂടുന്ന കാപ്പിലറി പ്രവർത്തനത്താൽ നയിക്കപ്പെടുന്നതിനാൽ, മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ ചെയ്ത ലൂബ്രിക്കൻ്റ് ലൂബ്രിക്കൻ്റിലെ ഒഴുക്ക് ആൻ്റി-ഫൗളിംഗ് ഗുണങ്ങളെ പുനഃസ്ഥാപിക്കുന്നു (35).ആൽബുമിൻ ഉപയോഗിച്ചുള്ള പ്രോട്ടീൻ അഡീഷൻ ടെസ്റ്റിലും ഇതേ പ്രവണത കണ്ടു.കേടുപാടുകൾ സംഭവിച്ച സ്ഥലത്ത്, എസ്എച്ച്പിയുടെ ഉപരിതലത്തിൽ പ്രോട്ടീൻ്റെ ബീജസങ്കലനം വ്യാപകമായി നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ അതിൻ്റെ ഏരിയ കവറേജ് അളക്കുന്നതിലൂടെ, നഗ്നമായ അടിവസ്ത്രത്തിൻ്റെ അഡീഷൻ ലെവലിൻ്റെ പകുതിയായി കണക്കാക്കാം.മറുവശത്ത്, LOIS അതിൻ്റെ ആൻറി-ബയോഫൗളിംഗ് ഗുണങ്ങൾ അഡീഷൻ ഉണ്ടാക്കാതെ നിലനിർത്തി (ചിത്രം 4, F, G).കൂടാതെ, സ്ക്രൂവിൻ്റെ ഉപരിതലം പലപ്പോഴും ഡ്രില്ലിംഗ് പോലുള്ള ശക്തമായ മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് വിധേയമാണ്, അതിനാൽ വിട്രോയിലെ സ്ക്രൂവിൽ കേടുകൂടാതെയിരിക്കാനുള്ള LOIS കോട്ടിംഗിൻ്റെ കഴിവ് ഞങ്ങൾ പഠിച്ചു.നഗ്നമായ, SHP, LOIS എന്നിവയുൾപ്പെടെ വ്യത്യസ്ത സ്ക്രൂകളുടെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ചിത്രങ്ങൾ ചിത്രം 4H കാണിക്കുന്നു.അസ്ഥി ഇംപ്ലാൻ്റേഷൻ സമയത്ത് ശക്തമായ മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദം സംഭവിക്കുന്ന ടാർഗെറ്റ് ഏരിയയെ ചുവന്ന ദീർഘചതുരം പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു.പ്ലേറ്റിലെ പ്രോട്ടീൻ അഡീഷൻ ടെസ്റ്റിന് സമാനമായി, ശക്തമായ മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദത്തിൽ പോലും, LOIS കോട്ടിംഗിൻ്റെ സമഗ്രത തെളിയിക്കാൻ പ്രോട്ടീൻ അഡീഷൻ ചിത്രീകരിക്കാനും കവറേജ് ഏരിയ അളക്കാനും ഫ്ലൂറസെൻസ് മൈക്രോസ്കോപ്പ് ഉപയോഗിക്കുന്നു (ചിത്രം 4, I, J).LOIS-ചികിത്സയുള്ള സ്ക്രൂകൾ മികച്ച ആൻ്റി-ഫൗളിംഗ് പ്രകടനം കാണിക്കുന്നു, ഏതാണ്ട് ഒരു പ്രോട്ടീനും ഉപരിതലത്തോട് ചേർന്നുനിൽക്കുന്നില്ല.മറുവശത്ത്, നഗ്നമായ സ്ക്രൂകളിലും എസ്എച്ച്പി സ്ക്രൂകളിലും പ്രോട്ടീൻ അഡീഷൻ നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു, അവിടെ എസ്എച്ച്പി സ്ക്രൂകളുടെ ഏരിയ കവറേജ് നഗ്നമായ സ്ക്രൂകളുടേതിൻ്റെ മൂന്നിലൊന്നാണ്.കൂടാതെ, ഫിക്സേഷനുപയോഗിക്കുന്ന ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റ്, ചിത്രം 4K-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഫ്രാക്ചർ സൈറ്റിൽ പ്രയോഗിക്കുന്ന സമ്മർദ്ദത്തെ ചെറുക്കാൻ മെക്കാനിക്കൽ ശക്തിയുള്ളതായിരിക്കണം.അതിനാൽ, മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളിൽ രാസമാറ്റത്തിൻ്റെ ഫലം നിർണ്ണയിക്കാൻ ഒരു ബെൻഡിംഗ് ടെസ്റ്റ് നടത്തി.കൂടാതെ, ഇംപ്ലാൻ്റിൽ നിന്നുള്ള നിശ്ചിത സമ്മർദ്ദം നിലനിർത്തുന്നതിനാണ് ഇത് ചെയ്യുന്നത്.ഇംപ്ലാൻ്റ് പൂർണ്ണമായും മടക്കി സ്ട്രെസ്-സ്ട്രെയിൻ കർവ് ലഭിക്കുന്നതുവരെ ലംബമായ മെക്കാനിക്കൽ ശക്തി പ്രയോഗിക്കുക (ചിത്രം 4L, 1).യങ്ങിൻ്റെ മോഡുലസും ഫ്ലെക്‌സറൽ ശക്തിയും ഉൾപ്പെടെയുള്ള രണ്ട് ഗുണങ്ങളെ അവയുടെ മെക്കാനിക്കൽ ശക്തിയുടെ സൂചകങ്ങളായി ബെയർ, LOIS സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾ തമ്മിൽ താരതമ്യം ചെയ്തു (ചിത്രം 4L, 2, 3).മെക്കാനിക്കൽ മാറ്റങ്ങളെ ചെറുക്കാനുള്ള മെറ്റീരിയലിൻ്റെ കഴിവിനെ യങ്ങിൻ്റെ മോഡുലസ് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.ഓരോ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൻ്റെയും യങ്ങിൻ്റെ മോഡുലസ് യഥാക്രമം 41.48±1.01, 40.06±0.96 GPa ആണ്;നിരീക്ഷിച്ച വ്യത്യാസം ഏകദേശം 3.4% ആണ്.കൂടാതെ, മെറ്റീരിയലിൻ്റെ കാഠിന്യം നിർണ്ണയിക്കുന്ന ബെൻഡിംഗ് ശക്തി, ബെയർ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന് 102.34±1.51 GPa ഉം SHP-ക്ക് 96.99± 0.86 GPa ഉം ആണെന്ന് റിപ്പോർട്ടുണ്ട്.ബെയർ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ഏകദേശം 5.3% കൂടുതലാണ്.മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളിൽ നേരിയ കുറവ് നോച്ച് പ്രഭാവം മൂലമാകാം.നോച്ച് ഇഫക്റ്റിൽ, മൈക്രോ/നാനോ പരുക്കൻ ഒരു കൂട്ടം നോട്ടുകളായി പ്രവർത്തിച്ചേക്കാം, ഇത് പ്രാദേശിക സമ്മർദ്ദ ഏകാഗ്രതയിലേക്ക് നയിക്കുകയും ഇംപ്ലാൻ്റിൻ്റെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളെ ബാധിക്കുകയും ചെയ്യും (46).എന്നിരുന്നാലും, മനുഷ്യ കോർട്ടിക്കൽ അസ്ഥിയുടെ കാഠിന്യം 7.4 നും 31.6 GPa നും ഇടയിലാണെന്നും അളന്ന LOIS മോഡുലസ് മനുഷ്യ കോർട്ടിക്കൽ അസ്ഥിയേക്കാൾ (47) കൂടുതലാണെന്നും റിപ്പോർട്ടുചെയ്‌തിരിക്കുന്ന വസ്തുതയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, LOIS ഒടിവിനെയും അതിൻ്റെ മൊത്തത്തിലുള്ള അസ്ഥിയെയും പിന്തുണയ്ക്കാൻ പര്യാപ്തമാണ്. മെക്കാനിക്കൽ പ്രോപ്പർട്ടികൾ ഉപരിതല പരിഷ്കരണത്താൽ വളരെ കുറവായി ബാധിക്കുന്നു.
(എ) (1) ഓപ്പറേഷൻ സമയത്ത് ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റിലേക്ക് പ്രയോഗിക്കുന്ന മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിൻ്റെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം, (2) കേടായ ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റിൻ്റെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇമേജ്.(B) നഗ്നമായ പ്രതലത്തിൽ നാനോഇൻഡൻ്റേഷനും LOIS ഉം ഉപയോഗിച്ച് നാനോ-മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ അളക്കുന്നതിനുള്ള സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം.(C) നഗ്നമായ പ്രതലത്തിൻ്റെയും LOIS ൻ്റെയും നാനോഇൻഡൻ്റേഷൻ ഫോഴ്‌സ്-ഡിസ്‌പ്ലേസ്‌മെൻ്റ് കർവ്.(ഡി) ഇൻ വിട്രോ പരീക്ഷണങ്ങൾക്ക് ശേഷം, ഓപ്പറേഷൻ സമയത്ത് ഉണ്ടാകുന്ന മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രെസ് അനുകരിക്കുന്നതിന് വ്യത്യസ്ത തരം ഓർത്തോപീഡിക് പ്ലേറ്റുകളുടെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇമേജുകൾ അനുകരിക്കുക (കേടായ പ്രദേശം ഒരു ചുവന്ന ദീർഘചതുരം കൊണ്ട് ഹൈലൈറ്റ് ചെയ്തിരിക്കുന്നു).(ഇ) കേടായ ഓർത്തോപീഡിക് പ്ലേറ്റ് ഗ്രൂപ്പിൻ്റെ രക്ത അഡീഷൻ ടെസ്റ്റും (എഫ്) പ്രോട്ടീൻ അഡീഷൻ ടെസ്റ്റും.(ജി) പ്ലേറ്റിനോട് ചേർന്നിരിക്കുന്ന പ്രോട്ടീൻ്റെ ഏരിയ കവറേജ് അളക്കുക.(H) ഇൻ വിട്രോ പരീക്ഷണത്തിന് ശേഷം വ്യത്യസ്ത തരം ഓർത്തോപീഡിക് സ്ക്രൂകളുടെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇമേജുകൾ.(I) വ്യത്യസ്ത കോട്ടിംഗുകളുടെ സമഗ്രത പഠിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രോട്ടീൻ അഡീഷൻ ടെസ്റ്റ്.(J) സ്ക്രൂയിൽ ചേർന്നിരിക്കുന്ന പ്രോട്ടീൻ്റെ ഏരിയ കവറേജ് അളക്കുക.(കെ) മുയലിൻ്റെ ചലനം ഒടിഞ്ഞ അസ്ഥിയിൽ ഒരു നിശ്ചിത സമ്മർദ്ദം സൃഷ്ടിക്കാൻ ഉദ്ദേശിച്ചുള്ളതാണ്.(എൽ) (1) വളയുന്നതിന് മുമ്പും ശേഷവും പരിശോധനാ ഫലങ്ങളും ഒപ്റ്റിക്കൽ ചിത്രങ്ങളും വളയ്ക്കുക.(2) യങ്ങിൻ്റെ മൊഡ്യൂളിലും (3) ബെയർ ഇംപ്ലാൻ്റും എസ്എച്ച്പിയും തമ്മിലുള്ള ബെൻഡിംഗ് ശക്തിയിലും വ്യത്യാസം.ഡാറ്റ ശരാശരി ± SD (*P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001, ****P<0.0001) ആയി പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു.ചിത്രത്തിന് കടപ്പാട്: Kyomin Chae, Yonsei University.
ക്ലിനിക്കൽ സാഹചര്യങ്ങളിൽ, ബയോളജിക്കൽ മെറ്റീരിയലുകളുമായും മുറിവേറ്റ സ്ഥലങ്ങളുമായും മിക്ക ബാക്ടീരിയ സമ്പർക്കവും മുതിർന്നതും മുതിർന്നതുമായ ബയോഫിലിമുകളിൽ നിന്നാണ് വരുന്നത് (48).അതിനാൽ, യുഎസ് സെൻ്റർസ് ഫോർ ഡിസീസ് കൺട്രോൾ ആൻഡ് പ്രിവൻഷൻ കണക്കാക്കുന്നത് 65% മനുഷ്യ അണുബാധകളും ബയോഫിലിമുകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ടവയാണ് (49).ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, ഇംപ്ലാൻ്റിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ സ്ഥിരതയുള്ള ബയോഫിലിം രൂപീകരണം നൽകുന്ന ഇൻ വിവോ പരീക്ഷണാത്മക ഡിസൈൻ നൽകേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.അതിനാൽ, ഞങ്ങൾ ഒരു മുയൽ ഫെമറൽ ഫ്രാക്ചർ മോഡൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു, അതിൽ ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകൾ ഒരു ബാക്ടീരിയൽ സസ്പെൻഷനിൽ പ്രീ-ഇൻകുബേറ്റ് ചെയ്യുകയും തുടർന്ന് വിവോയിലെ LOIS-ൻ്റെ ആൻ്റി-ഫൗളിംഗ് ഗുണങ്ങളെക്കുറിച്ച് പഠിക്കാൻ മുയൽ തുടകളിൽ ഘടിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു.ഇനിപ്പറയുന്ന മൂന്ന് പ്രധാന വസ്തുതകൾ കാരണം, ബാക്ടീരിയൽ സസ്പെൻഷനുകൾ നേരിട്ട് കുത്തിവയ്ക്കുന്നതിനുപകരം, മുൻ-സംസ്കാരത്താൽ ബാക്ടീരിയ അണുബാധകൾ പ്രേരിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു: (i) മുയലുകളുടെ പ്രതിരോധശേഷി സ്വാഭാവികമായും മനുഷ്യനേക്കാൾ ശക്തമാണ്;അതിനാൽ, ബാക്ടീരിയൽ സസ്പെൻഷനുകളുടെയും പ്ലാങ്ക്ടോണിക് ബാക്ടീരിയകളുടെയും കുത്തിവയ്പ്പ് സാധ്യമാണ്, ഇത് ബയോഫിലിമുകളുടെ രൂപീകരണത്തെ ബാധിക്കില്ല.(Ii) പ്ലാങ്ക്ടോണിക് ബാക്ടീരിയകൾ ആൻറിബയോട്ടിക്കുകൾക്ക് കൂടുതൽ വിധേയമാണ്, കൂടാതെ ആൻറിബയോട്ടിക്കുകൾ സാധാരണയായി ശസ്ത്രക്രിയയ്ക്ക് ശേഷം ഉപയോഗിക്കുന്നു;അവസാനമായി, (iii) പ്ലാങ്ക്ടോണിക് ബാക്ടീരിയ സസ്പെൻഷൻ മൃഗത്തിൻ്റെ ശരീരദ്രവങ്ങളാൽ ലയിപ്പിച്ചേക്കാം (50).ഇംപ്ലാൻ്റേഷന് മുമ്പ് ഒരു ബാക്ടീരിയൽ സസ്പെൻഷനിൽ ഇംപ്ലാൻ്റ് പ്രീ-കൾച്ചർ ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, അസ്ഥികളുടെ രോഗശാന്തി പ്രക്രിയയിൽ ബാക്ടീരിയൽ അണുബാധയുടെയും വിദേശ ശരീര പ്രതികരണത്തിൻ്റെയും (FBR) ദോഷകരമായ ഫലങ്ങൾ നമുക്ക് നന്നായി പഠിക്കാൻ കഴിയും.ഇംപ്ലാൻ്റേഷൻ കഴിഞ്ഞ് 4 ആഴ്ചകൾക്ക് ശേഷമാണ് മുയലുകളെ ബലിയർപ്പിച്ചത്, കാരണം അസ്ഥികളുടെ രോഗശാന്തി പ്രക്രിയയ്ക്ക് ആവശ്യമായ ഓസിയോഇൻ്റഗ്രേഷൻ 4 ആഴ്ചയ്ക്കുള്ളിൽ പൂർത്തിയാകും.തുടർന്ന്, താഴത്തെ പഠനത്തിനായി മുയലുകളിൽ നിന്ന് ഇംപ്ലാൻ്റുകൾ നീക്കം ചെയ്തു.ചിത്രം 5A ബാക്ടീരിയയുടെ വ്യാപന സംവിധാനം കാണിക്കുന്നു.രോഗബാധിതമായ ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റ് ശരീരത്തിൽ അവതരിപ്പിക്കുന്നു.ബാക്ടീരിയൽ സസ്പെൻഷനിലെ പ്രീ-ഇൻകുബേഷൻ ഫലമായി, നഗ്ന ഇംപ്ലാൻ്റുകൾ ഘടിപ്പിച്ച ആറ് മുയലുകളിൽ ആറിലും രോഗബാധയുണ്ടായി, അതേസമയം LOIS- ചികിത്സിച്ച ഇംപ്ലാൻ്റുകൾ ഇംപ്ലാൻ്റ് ചെയ്ത മുയലുകളൊന്നും രോഗബാധിതരായില്ല.വളർച്ച, പക്വത, വ്യാപനം (51) എന്നിവയുൾപ്പെടെ മൂന്ന് ഘട്ടങ്ങളിലായാണ് ബാക്ടീരിയ അണുബാധകൾ മുന്നോട്ട് പോകുന്നത്.ആദ്യം, ഘടിപ്പിച്ചിട്ടുള്ള ബാക്ടീരിയകൾ ഉപരിതലത്തിൽ പുനർനിർമ്മിക്കുകയും വളരുകയും ചെയ്യുന്നു, തുടർന്ന് ബാക്ടീരിയകൾ എക്സ്ട്രാ സെല്ലുലാർ പോളിമർ (ഇപിഎസ്), അമിലോയിഡ്, എക്സ്ട്രാ സെല്ലുലാർ ഡിഎൻഎ എന്നിവ വിസർജ്ജിക്കുമ്പോൾ ഒരു ബയോഫിലിം ഉണ്ടാക്കുന്നു.ബയോഫിലിം ആൻറിബയോട്ടിക്കുകളുടെ നുഴഞ്ഞുകയറ്റത്തെ തടസ്സപ്പെടുത്തുക മാത്രമല്ല, ആൻറിബയോട്ടിക്-ഡീഗ്രേഡിംഗ് എൻസൈമുകളുടെ (β-ലാക്ടമേസ് പോലുള്ളവ) ശേഖരണത്തെ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു (52).ഒടുവിൽ, ബയോഫിലിം പ്രായപൂർത്തിയായ ബാക്ടീരിയയെ ചുറ്റുമുള്ള ടിഷ്യൂകളിലേക്ക് വ്യാപിപ്പിക്കുന്നു.അതിനാൽ, അണുബാധ സംഭവിക്കുന്നു.കൂടാതെ, ഒരു വിദേശ ശരീരം ശരീരത്തിൽ പ്രവേശിക്കുമ്പോൾ, ശക്തമായ രോഗപ്രതിരോധ പ്രതികരണത്തിന് കാരണമാകുന്ന ഒരു അണുബാധ കടുത്ത വീക്കം, വേദന, പ്രതിരോധശേഷി കുറയൽ എന്നിവയ്ക്ക് കാരണമാകും.ഒരു ബാക്ടീരിയൽ അണുബാധ മൂലമുണ്ടാകുന്ന രോഗപ്രതിരോധ പ്രതികരണത്തേക്കാൾ, ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റ് ഉൾപ്പെടുത്തുന്നതിലൂടെ ഉണ്ടാകുന്ന എഫ്ബിആറിൻ്റെ ഒരു അവലോകനം ചിത്രം 5 ബി നൽകുന്നു.ഇംപ്ലാൻ്റ് ഉൾപ്പെടുത്തിയതിനെ പ്രതിരോധ സംവിധാനം ഒരു വിദേശ ശരീരമായി തിരിച്ചറിയുന്നു, തുടർന്ന് കോശങ്ങളും ടിഷ്യൂകളും വിദേശ ശരീരത്തെ ഉൾക്കൊള്ളാൻ പ്രതിപ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്നു (53).എഫ്ബിആറിൻ്റെ ആദ്യകാലങ്ങളിൽ, ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകളുടെ ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു സപ്ലൈ മാട്രിക്സ് രൂപപ്പെട്ടു, ഇത് ഫൈബ്രിനോജൻ്റെ ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നതിന് കാരണമായി.adsorbed fibrinogen പിന്നീട് ഉയർന്ന സാന്ദ്രമായ ഫൈബ്രിൻ ശൃംഖല ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് ല്യൂക്കോസൈറ്റുകളുടെ അറ്റാച്ച്മെൻ്റ് പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നു (54).ഫൈബ്രിൻ ശൃംഖല രൂപപ്പെട്ടുകഴിഞ്ഞാൽ, ന്യൂട്രോഫിലുകളുടെ നുഴഞ്ഞുകയറ്റം മൂലം നിശിത വീക്കം സംഭവിക്കും.ഈ ഘട്ടത്തിൽ, ട്യൂമർ നെക്രോസിസ് ഫാക്ടർ-α (TNF-α), ഇൻ്റർല്യൂക്കിൻ-4 (IL-4), IL-β തുടങ്ങിയ വിവിധതരം സൈറ്റോകൈനുകൾ പുറത്തുവരുന്നു, കൂടാതെ മോണോസൈറ്റുകൾ ഇംപ്ലാൻ്റേഷൻ സൈറ്റിലേക്ക് നുഴഞ്ഞുകയറാനും ഭീമൻ കോശങ്ങളായി വേർതിരിക്കാനും തുടങ്ങുന്നു.ഫേജ് (41, 55, 56).FBR കുറയ്ക്കുന്നത് എല്ലായ്പ്പോഴും ഒരു വെല്ലുവിളിയാണ്, കാരണം അമിതമായ FBR നിശിതവും വിട്ടുമാറാത്തതുമായ വീക്കം ഉണ്ടാക്കും, ഇത് മാരകമായ സങ്കീർണതകളിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം.നഗ്നമായ ഇംപ്ലാൻ്റിനും LOIS നും ചുറ്റുമുള്ള ടിഷ്യൂകളിലെ ബാക്ടീരിയ അണുബാധയുടെ ആഘാതം വിലയിരുത്തുന്നതിന്, ഹെമാറ്റോക്സിലിൻ, ഇയോസിൻ (H&E), മാസൻ ട്രൈക്രോം (MT) സ്റ്റെയിനിംഗ് എന്നിവ ഉപയോഗിച്ചു.നഗ്നമായ അടിവസ്ത്രങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് നട്ടുപിടിപ്പിച്ച മുയലുകളിൽ, ഗുരുതരമായ ബാക്ടീരിയ അണുബാധകൾ പുരോഗമിച്ചു, കൂടാതെ എച്ച് & ഇ ടിഷ്യു സ്ലൈഡുകൾ വീക്കം മൂലമുണ്ടാകുന്ന കുരുകളും നെക്രോസിസും വ്യക്തമായി കാണിച്ചു.മറുവശത്ത്, അതിശക്തമായ ആൻറി-ബയോഫൗളിംഗ് ഉപരിതല LOIS ബാക്റ്റീരിയൽ ബീജസങ്കലനത്തെ തടയുന്നു, അതിനാൽ ഇത് അണുബാധയുടെ ലക്ഷണങ്ങളൊന്നും കാണിക്കുന്നില്ല, മാത്രമല്ല വീക്കം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു (ചിത്രം 5C).എംടി സ്റ്റെയിനിംഗിൻ്റെ ഫലങ്ങളും ഇതേ പ്രവണത കാണിച്ചു.എന്നിരുന്നാലും, LOIS ഘടിപ്പിച്ച മുയലുകളിൽ എംടി സ്റ്റെയിനിംഗും എഡിമ കാണിച്ചു, ഇത് വീണ്ടെടുക്കൽ സംഭവിക്കാൻ പോകുന്നുവെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു (ചിത്രം 5D).രോഗപ്രതിരോധ പ്രതികരണത്തിൻ്റെ അളവ് പഠിക്കുന്നതിനായി, രോഗപ്രതിരോധ പ്രതികരണവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട സൈറ്റോകൈനുകൾ TNF-α, IL-6 എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് ഇമ്മ്യൂണോഹിസ്റ്റോകെമിക്കൽ (IHC) സ്റ്റെയിനിംഗ് നടത്തി.ബാക്ടീരിയയുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്താത്ത ഒരു നഗ്ന നെഗറ്റീവ് ഇംപ്ലാൻ്റിനെ ബാക്ടീരിയ അണുബാധയുടെ അഭാവത്തിൽ രോഗശാന്തി പ്രക്രിയ പഠിക്കാൻ ബാക്ടീരിയയുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്ന ഒരു LOIS മായി താരതമ്യം ചെയ്തു.TNF-α പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന ഒരു IHC സ്ലൈഡിൻ്റെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇമേജ് ചിത്രം 5E കാണിക്കുന്നു.തവിട്ടുനിറത്തിലുള്ള പ്രദേശം രോഗപ്രതിരോധ പ്രതികരണത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, ഇത് LOIS ലെ രോഗപ്രതിരോധ പ്രതികരണം ചെറുതായി കുറയുന്നുവെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.കൂടാതെ, LOIS-ലെ IL-6 ൻ്റെ എക്സ്പ്രഷൻ അണുവിമുക്തമായ നഗ്നതയുടെ നെഗറ്റീവ് എക്സ്പ്രഷനേക്കാൾ വളരെ കുറവായിരുന്നു (ചിത്രം 5F).സൈറ്റോകൈനുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ആൻ്റിബോഡി സ്റ്റെയിനിംഗിൻ്റെ വിസ്തീർണ്ണം അളക്കുന്നതിലൂടെ സൈറ്റോകൈനിൻ്റെ പ്രകടനത്തെ കണക്കാക്കി (ചിത്രം 5 ജി).നെഗറ്റീവ് ഇംപ്ലാൻ്റുകൾക്ക് വിധേയരായ മുയലുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, LOIS ഇംപ്ലാൻ്റുചെയ്‌ത മുയലുകളുടെ പ്രകടന നില കുറവായിരുന്നു, ഇത് അർത്ഥവത്തായ വ്യത്യാസം കാണിക്കുന്നു.സൈറ്റോകൈൻ എക്സ്പ്രഷനിലെ കുറവ് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, LOIS-ൻ്റെ ദീർഘകാല, സ്ഥിരതയുള്ള ആൻ്റി-ഫൗളിംഗ് ഗുണങ്ങൾ ബാക്ടീരിയ അണുബാധ തടയുന്നതുമായി മാത്രമല്ല, എഫ്ബിആർ കുറയുന്നതുമായും ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, ഇത് അടിവസ്ത്രത്തോട് ചേർന്നുനിൽക്കുന്ന മാക്രോഫേജുകളാൽ പ്രേരിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു (53, 57, 58).അതിനാൽ, LOIS-ൻ്റെ രോഗപ്രതിരോധ ഒഴിവാക്കൽ ഗുണങ്ങൾ കാരണം കുറഞ്ഞ രോഗപ്രതിരോധ പ്രതികരണം, പ്ലാസ്റ്റിക് സർജറിക്ക് ശേഷമുള്ള അമിതമായ രോഗപ്രതിരോധ പ്രതികരണം പോലുള്ള ഇംപ്ലാൻ്റേഷനു ശേഷമുള്ള പാർശ്വഫലങ്ങൾ പരിഹരിച്ചേക്കാം.
(എ) ബയോഫിലിം രൂപീകരണത്തിൻ്റെ മെക്കാനിസത്തിൻ്റെ ഒരു സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം, രോഗബാധിതമായ ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ വ്യാപിക്കുന്നു.eDNA, എക്സ്ട്രാ സെല്ലുലാർ ഡിഎൻഎ.(ബി) ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റ് ഉൾപ്പെടുത്തലിനു ശേഷമുള്ള രോഗപ്രതിരോധ പ്രതികരണത്തിൻ്റെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം.(സി) എച്ച്&ഇ സ്റ്റെയിനിംഗും (ഡി) ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകളുടെ ചുറ്റുമുള്ള ടിഷ്യൂകളുടെ MT സ്റ്റെയിനിംഗും ബെയർ പോസിറ്റീവ്, LOIS എന്നിവ.രോഗപ്രതിരോധവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട സൈറ്റോകൈനുകളുടെ IHC (E) TNF-α, (F) IL-6 എന്നിവ നഗ്ന-നെഗറ്റീവ്, LOIS-ഇംപ്ലാൻ്റഡ് മുയലുകളുടെ സ്റ്റെയിൻഡ് ചിത്രങ്ങളാണ്.(ജി) ഏരിയ കവറേജ് അളവ് പ്രകാരം സൈറ്റോകൈൻ എക്സ്പ്രഷൻ്റെ അളവ് (** പി <0.01).
ഡയഗ്നോസ്റ്റിക് ഇമേജിംഗ് [എക്‌സ്-റേ, മൈക്രോ-കംപ്യൂട്ടഡ് ടോമോഗ്രഫി (സിടി)], ഓസ്റ്റിയോക്ലാസ്റ്റ് ഐഎച്ച്‌സി എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് LOIS-ൻ്റെ ബയോ കോംപാറ്റിബിലിറ്റിയും അസ്ഥി രോഗശാന്തി പ്രക്രിയയിൽ അതിൻ്റെ സ്വാധീനവും വിവോയിൽ പരിശോധിച്ചു.മൂന്ന് വ്യത്യസ്ത ഘട്ടങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്ന അസ്ഥി രോഗശാന്തി പ്രക്രിയ ചിത്രം 6A കാണിക്കുന്നു: വീക്കം, നന്നാക്കൽ, പുനർനിർമ്മാണം.ഒടിവ് സംഭവിക്കുമ്പോൾ, കോശജ്വലന കോശങ്ങളും ഫൈബ്രോബ്ലാസ്റ്റുകളും ഒടിഞ്ഞ അസ്ഥിയിലേക്ക് തുളച്ചുകയറുകയും വാസ്കുലർ ടിഷ്യുവിലേക്ക് വളരാൻ തുടങ്ങുകയും ചെയ്യും.അറ്റകുറ്റപ്പണി ഘട്ടത്തിൽ, വാസ്കുലർ ടിഷ്യുവിൻ്റെ വളർച്ച ഒടിവുള്ള സ്ഥലത്തിന് സമീപം വ്യാപിക്കുന്നു.വാസ്കുലർ ടിഷ്യു പുതിയ അസ്ഥിയുടെ രൂപീകരണത്തിന് പോഷകങ്ങൾ നൽകുന്നു, അതിനെ കോളസ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു.അസ്ഥി രോഗശാന്തി പ്രക്രിയയുടെ അവസാന ഘട്ടം പുനർനിർമ്മാണ ഘട്ടമാണ്, അതിൽ സജീവമാക്കിയ ഓസ്റ്റിയോക്ലാസ്റ്റുകളുടെ (59) ലെവലിലെ വർദ്ധനവിൻ്റെ സഹായത്തോടെ കോളസിൻ്റെ വലുപ്പം സാധാരണ അസ്ഥിയുടെ വലുപ്പത്തിലേക്ക് കുറയ്ക്കുന്നു.ഓരോ ഗ്രൂപ്പിലെയും കോളസ് രൂപീകരണ നിലവാരത്തിലുള്ള വ്യത്യാസങ്ങൾ നിരീക്ഷിക്കാൻ മൈക്രോ സിടി സ്കാനുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഒടിവു സംഭവിച്ച സ്ഥലത്തിൻ്റെ ത്രിമാന (3D) പുനർനിർമ്മാണം നടത്തി.ഒടിഞ്ഞ അസ്ഥിക്ക് ചുറ്റുമുള്ള കോളസിൻ്റെ കനം നിരീക്ഷിക്കാൻ തുടയെല്ലിൻ്റെ ക്രോസ്-സെക്ഷൻ നിരീക്ഷിക്കുക (ചിത്രം 6, ബി, സി).ഓരോ ഗ്രൂപ്പിലെയും വ്യത്യസ്ത അസ്ഥികളുടെ പുനരുജ്ജീവന പ്രക്രിയകൾ നിരീക്ഷിക്കുന്നതിന് എല്ലാ ഗ്രൂപ്പുകളുടെയും ഒടിവുള്ള സ്ഥലങ്ങൾ പരിശോധിക്കാൻ എക്സ്-റേകളും ഉപയോഗിച്ചു (ചിത്രം S9).കാളസും മുതിർന്ന അസ്ഥികളും യഥാക്രമം നീല/പച്ച, ആനക്കൊമ്പ് എന്നിവയിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.മിക്ക മൃദുവായ ടിഷ്യൂകളും പ്രീസെറ്റ് ത്രെഷോൾഡ് ഉപയോഗിച്ച് ഫിൽട്ടർ ചെയ്യുന്നു.ന്യൂഡ് പോസിറ്റീവ്, എസ്എച്ച്പി എന്നിവ ഒടിവു സംഭവിച്ച സ്ഥലത്തിന് ചുറ്റും ചെറിയ അളവിൽ കോളസ് രൂപപ്പെട്ടതായി സ്ഥിരീകരിച്ചു.മറുവശത്ത്, LOIS ൻ്റെ തുറന്ന നെഗറ്റീവും ഒടിവുമുള്ള സ്ഥലവും കട്ടിയുള്ള കോളസ് കൊണ്ട് ചുറ്റപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.ബാക്ടീരിയ അണുബാധയും അണുബാധയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട വീക്കം മൂലവും കോളസിൻ്റെ രൂപീകരണം തടസ്സപ്പെട്ടതായി മൈക്രോ-സിടി ചിത്രങ്ങൾ കാണിച്ചു.കാരണം, അസ്ഥി വീണ്ടെടുക്കലിനേക്കാൾ, അണുബാധയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട വീക്കം മൂലമുണ്ടാകുന്ന സെപ്റ്റിക് പരിക്കുകൾ സുഖപ്പെടുത്തുന്നതിന് രോഗപ്രതിരോധ സംവിധാനം മുൻഗണന നൽകുന്നു (60).ഓസ്റ്റിയോക്ലാസ്റ്റ് പ്രവർത്തനവും അസ്ഥി പുനരുജ്ജീവനവും നിരീക്ഷിക്കുന്നതിനായി IHC, ടാർട്രേറ്റ്-റെസിസ്റ്റൻ്റ് ആസിഡ് ഫോസ്ഫേറ്റസ് (TRAP) സ്റ്റെയിനിംഗ് നടത്തി (ചിത്രം 6D) (61).നഗ്ന പോസിറ്റീവുകളിലും എസ്എച്ച്പിയിലും സജീവമായ കുറച്ച് ഓസ്റ്റിയോക്ലാസ്റ്റുകൾ മാത്രമേ പർപ്പിൾ നിറമുള്ളൂ.മറുവശത്ത്, LOIS ൻ്റെ നഗ്നമായ പോസിറ്റീവും മുതിർന്നതുമായ അസ്ഥികൾക്ക് സമീപം സജീവമായ നിരവധി ഓസ്റ്റിയോക്ലാസ്റ്റുകൾ നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു.ഈ പ്രതിഭാസം സൂചിപ്പിക്കുന്നത് ഓസ്റ്റിയോക്ലാസ്റ്റുകളുടെ സാന്നിധ്യത്തിൽ, ഒടിവുള്ള സ്ഥലത്തിന് ചുറ്റുമുള്ള കോളസ് ഒരു അക്രമാസക്തമായ പുനർനിർമ്മാണ പ്രക്രിയയ്ക്ക് വിധേയമാകുന്നു എന്നാണ് (62).എല്ലാ ഗ്രൂപ്പുകളിലെയും ഒടിവ് സൈറ്റിന് ചുറ്റുമുള്ള കോളസ് രൂപീകരണത്തിൻ്റെ തോത് താരതമ്യപ്പെടുത്തുന്നതിന് കോളസിൻ്റെ അസ്ഥികളുടെ അളവും ഓസ്റ്റിയോക്ലാസ്റ്റ് എക്സ്പ്രഷൻ ഏരിയയും അളന്നു, അങ്ങനെ മൈക്രോ സിടി സ്കാനിൻ്റെയും IHC ഫലങ്ങളുടെയും അളവ് കണക്കാക്കുന്നു (ചിത്രം 6E, 1, 2).പ്രതീക്ഷിച്ചതുപോലെ, LOIS-ലെ നഗ്നമായ നെഗറ്റീവുകളും കോളസ് രൂപീകരണവും മറ്റ് ഗ്രൂപ്പുകളെ അപേക്ഷിച്ച് വളരെ ഉയർന്നതാണ്, ഇത് പോസിറ്റീവ് അസ്ഥി പുനർനിർമ്മാണം സംഭവിച്ചതായി സൂചിപ്പിക്കുന്നു (63).ചിത്രം S10 സർജിക്കൽ സൈറ്റിൻ്റെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇമേജ് കാണിക്കുന്നു, സ്ക്രൂവിന് സമീപം ശേഖരിച്ച ടിഷ്യുവിൻ്റെ MT സ്റ്റെയിനിംഗ് ഫലം, സ്ക്രൂ-ബോൺ ഇൻ്റർഫേസ് ഹൈലൈറ്റ് ചെയ്യുന്ന TRAP സ്റ്റെയിനിംഗ് ഫലം.നഗ്നമായ അടിവസ്ത്രത്തിൽ, ശക്തമായ കോളസും ഫൈബ്രോസിസ് രൂപീകരണവും നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു, അതേസമയം LOIS- ചികിത്സിച്ച ഇംപ്ലാൻ്റ് താരതമ്യേന ഒട്ടിപ്പിടിക്കാത്ത ഉപരിതലം കാണിച്ചു.അതുപോലെ, നേക്കഡ് നെഗറ്റീവുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, വെളുത്ത അമ്പുകൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നത് പോലെ LOIS ഘടിപ്പിച്ച മുയലുകളിൽ താഴ്ന്ന ഫൈബ്രോസിസ് നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു.കൂടാതെ, ഉറച്ച നീർവീക്കം (നീല അമ്പടയാളം) LOIS- ൻ്റെ രോഗപ്രതിരോധ ശേഷിക്ക് കാരണമാകാം, അതുവഴി കഠിനമായ വീക്കം കുറയ്ക്കുന്നു.ഇംപ്ലാൻ്റിന് ചുറ്റുമുള്ള നോൺ-സ്റ്റിക്ക് ഉപരിതലവും കുറഞ്ഞ ഫൈബ്രോസിസും നീക്കംചെയ്യൽ പ്രക്രിയ എളുപ്പമാണെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് സാധാരണയായി മറ്റ് ഒടിവുകൾ അല്ലെങ്കിൽ വീക്കം എന്നിവയ്ക്ക് കാരണമാകുന്നു.സ്ക്രൂ-ബോൺ ഇൻ്റർഫേസിലെ ഓസ്റ്റിയോക്ലാസ്റ്റ് പ്രവർത്തനം സ്ക്രൂ നീക്കം ചെയ്തതിന് ശേഷമുള്ള അസ്ഥി രോഗശാന്തി പ്രക്രിയ വിലയിരുത്തി.നഗ്നമായ അസ്ഥിയും LOIS ഇംപ്ലാൻ്റ് ഇൻ്റർഫേസും കൂടുതൽ അസ്ഥി രോഗശാന്തിക്കായി സമാനമായ അളവിലുള്ള ഓസ്റ്റിയോക്ലാസ്റ്റുകളെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു, ഇത് LOIS കോട്ടിംഗിന് അസ്ഥി രോഗശാന്തിയിലോ രോഗപ്രതിരോധ പ്രതികരണത്തിലോ പ്രതികൂല സ്വാധീനമില്ലെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.LOIS-ൽ നടത്തിയ ഉപരിതല മാറ്റം അസ്ഥി രോഗശാന്തി പ്രക്രിയയെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നില്ലെന്ന് സ്ഥിരീകരിക്കുന്നതിന്, എക്സ്-റേ പരിശോധനയിലൂടെ മുയലുകളുടെ അസ്ഥി രോഗശാന്തിയെ എക്സ്പോസ്ഡ് നെഗറ്റീവ് അയോണുകളും 6 ആഴ്ച LOIS ഇംപ്ലാൻ്റേഷനും താരതമ്യം ചെയ്തു (ചിത്രം 6F).അണുബാധയില്ലാത്ത നഗ്ന പോസിറ്റീവ് ഗ്രൂപ്പുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, LOIS അസ്ഥി രോഗശാന്തിയുടെ അതേ അളവിലുള്ളതായി കാണിക്കുന്നു, കൂടാതെ രണ്ട് ഗ്രൂപ്പുകളിലും ഒടിവിൻ്റെ (തുടർച്ചയായ ഓസ്റ്റിയോലിസിസ് ലൈൻ) വ്യക്തമായ ലക്ഷണങ്ങളൊന്നും ഉണ്ടായിരുന്നില്ല.
(A) ഒടിവിനു ശേഷമുള്ള അസ്ഥി രോഗശാന്തി പ്രക്രിയയുടെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം.(ബി) ഓരോ ഉപരിതല ഗ്രൂപ്പിൻ്റെയും കോളസ് രൂപീകരണത്തിൻ്റെ അളവിലുള്ള വ്യത്യാസവും (സി) ഒടിവു സംഭവിച്ച സ്ഥലത്തിൻ്റെ ക്രോസ്-സെക്ഷണൽ ഇമേജും.(ഡി) ഓസ്റ്റിയോക്ലാസ്റ്റ് പ്രവർത്തനവും അസ്ഥി പുനരുജ്ജീവനവും ദൃശ്യവൽക്കരിക്കുന്നതിനുള്ള TRAP സ്റ്റെയിനിംഗ്.TRAP പ്രവർത്തനത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, കോർട്ടിക്കൽ അസ്ഥിയുടെ ബാഹ്യ കോളസിൻ്റെ രൂപീകരണം (E) (1) മൈക്രോ സിടി, (2) ഓസ്റ്റിയോക്ലാസ്റ്റ് പ്രവർത്തനം എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് അളവ് വിശകലനം ചെയ്തു.(എഫ്) ഇംപ്ലാൻ്റേഷൻ കഴിഞ്ഞ് 6 ആഴ്‌ചയ്‌ക്ക് ശേഷം, തുറന്ന നെഗറ്റീവിൻ്റെ (ചുവപ്പ് വരകളുള്ള ദീർഘചതുരം ഹൈലൈറ്റ് ചെയ്‌തത്), LOIS (നീല വരകളുള്ള ദീർഘചതുരം ഹൈലൈറ്റ് ചെയ്‌തത്) എന്നിവയുടെ ഒടിഞ്ഞ അസ്ഥിയുടെ എക്‌സ്-റേ ചിത്രങ്ങൾ.വൺ-വേ അനാലിസിസ് ഓഫ് വേരിയൻസ് (ANOVA) ഉപയോഗിച്ചാണ് സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്കൽ വിശകലനം നടത്തിയത്.* പി <0.05.** പി <0.01.
ചുരുക്കത്തിൽ, LOIS ഒരു പുതിയ തരം ആൻറി ബാക്ടീരിയൽ അണുബാധ തന്ത്രവും ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകൾക്കായി രോഗപ്രതിരോധ എസ്കേപ്പ് കോട്ടിംഗും നൽകുന്നു.SHP ഫംഗ്‌ഷണലൈസേഷനോടുകൂടിയ പരമ്പരാഗത ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകൾ ഹ്രസ്വകാല ആൻ്റി-ബയോഫൗളിംഗ് ഗുണങ്ങൾ പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു, പക്ഷേ അവയുടെ ഗുണങ്ങൾ ദീർഘകാലത്തേക്ക് നിലനിർത്താൻ കഴിയില്ല.അടിവസ്ത്രത്തിൻ്റെ സൂപ്പർഹൈഡ്രോഫോബിസിറ്റി ബാക്ടീരിയയ്ക്കും അടിവസ്ത്രത്തിനും ഇടയിലുള്ള വായു കുമിളകളെ കുടുക്കുന്നു, അതുവഴി എയർ പോക്കറ്റുകൾ രൂപപ്പെടുന്നു, അതുവഴി ബാക്ടീരിയ അണുബാധ തടയുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, വായുവിൻ്റെ വ്യാപനം കാരണം, ഈ എയർ പോക്കറ്റുകൾ എളുപ്പത്തിൽ നീക്കംചെയ്യപ്പെടും.മറുവശത്ത്, ബയോഫിലിമുമായി ബന്ധപ്പെട്ട അണുബാധകൾ തടയാനുള്ള കഴിവ് LOIS നന്നായി തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ട്.അതിനാൽ, ലേയേർഡ് മൈക്രോ / നാനോ ഘടനയുടെ ഉപരിതലത്തിലേക്ക് കുത്തിവച്ചിരിക്കുന്ന ലൂബ്രിക്കൻ്റ് പാളിയുടെ ആൻ്റി-റിജക്ഷൻ ഗുണങ്ങൾ കാരണം, അണുബാധയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട വീക്കം തടയാൻ കഴിയും.LOIS നിർമ്മാണ സാഹചര്യങ്ങൾ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിന് SEM, AFM, XPS, CA അളവുകൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ സ്വഭാവരൂപീകരണ രീതികൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.കൂടാതെ, PLGA, Ti, PE, POM, PPSU എന്നിവ പോലുള്ള ഓർത്തോപീഡിക് ഫിക്സേഷൻ ഉപകരണങ്ങളിൽ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന വിവിധ ബയോളജിക്കൽ മെറ്റീരിയലുകളിലും LOIS പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയും.തുടർന്ന്, LOIS, ബാക്ടീരിയകൾക്കും രോഗപ്രതിരോധ പ്രതികരണവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ജൈവവസ്തുക്കൾക്കുമെതിരെ അതിൻ്റെ ആൻ്റി-ബയോഫൗളിംഗ് ഗുണങ്ങൾ തെളിയിക്കാൻ വിട്രോയിൽ പരീക്ഷിച്ചു.നഗ്നമായ ഇംപ്ലാൻ്റുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ഇതിന് മികച്ച ആൻറി ബാക്ടീരിയൽ, ആൻ്റി-ബയോഫൗളിംഗ് ഇഫക്റ്റുകൾ ഉണ്ടെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.കൂടാതെ, പ്ലാസ്റ്റിക് സർജറിയിൽ ഒഴിവാക്കാനാവാത്ത മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദം പ്രയോഗിച്ചതിനുശേഷവും LOIS മെക്കാനിക്കൽ ശക്തി കാണിക്കുന്നു.മൈക്രോ/നാനോ ഘടനയുടെ ഉപരിതലത്തിലുള്ള ലൂബ്രിക്കൻ്റിൻ്റെ സ്വയം-രോഗശാന്തി ഗുണങ്ങൾ കാരണം, LOIS അതിൻ്റെ ആൻ്റി-ബയോളജിക്കൽ ഫൗളിംഗ് ഗുണങ്ങളെ വിജയകരമായി നിലനിർത്തി.വിവോയിലെ LOIS-ൻ്റെ ബയോ കോംപാറ്റിബിലിറ്റിയും ആൻറി ബാക്ടീരിയൽ ഗുണങ്ങളും പഠിക്കുന്നതിനായി, LOIS 4 ആഴ്ച മുയൽ തുടയിൽ വച്ചുപിടിപ്പിച്ചു.LOIS ഘടിപ്പിച്ച മുയലുകളിൽ ബാക്ടീരിയ അണുബാധയൊന്നും കണ്ടില്ല.കൂടാതെ, IHC യുടെ ഉപയോഗം പ്രാദേശിക രോഗപ്രതിരോധ പ്രതികരണത്തിൻ്റെ അളവ് കുറയ്ക്കുന്നു, ഇത് അസ്ഥി രോഗശാന്തി പ്രക്രിയയെ LOIS തടയുന്നില്ലെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.LOIS മികച്ച ആൻറി ബാക്ടീരിയൽ, ഇമ്മ്യൂൺ എവേഷൻ ഗുണങ്ങൾ പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഓർത്തോപീഡിക് സർജറിക്ക് മുമ്പും ശേഷവും ബയോഫിലിം രൂപീകരണം ഫലപ്രദമായി തടയുമെന്ന് തെളിയിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, പ്രത്യേകിച്ച് അസ്ഥി സമന്വയത്തിന്.മുയലിൻ്റെ മജ്ജ കോശജ്വലന ഫെമറൽ ഫ്രാക്ചർ മോഡൽ ഉപയോഗിച്ച്, പ്രീ-ഇൻകുബേറ്റഡ് ഇംപ്ലാൻ്റുകളാൽ പ്രേരിപ്പിച്ച അസ്ഥി രോഗശാന്തി പ്രക്രിയയിൽ ബയോഫിലിമുമായി ബന്ധപ്പെട്ട അണുബാധകളുടെ സ്വാധീനം ആഴത്തിൽ പഠിച്ചു.ഭാവിയിലെ ഒരു പഠനമെന്ന നിലയിൽ, മുഴുവൻ രോഗശാന്തി പ്രക്രിയയിലും ബയോഫിലിമുമായി ബന്ധപ്പെട്ട അണുബാധകൾ പൂർണ്ണമായി മനസ്സിലാക്കുന്നതിനും തടയുന്നതിനും ഇംപ്ലാൻ്റേഷനുശേഷം സാധ്യമായ അണുബാധകളെക്കുറിച്ച് പഠിക്കാൻ ഒരു പുതിയ ഇൻ വിവോ മോഡൽ ആവശ്യമാണ്.കൂടാതെ, LOIS-മായി സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിൽ ഓസ്റ്റിയോഇൻഡക്ഷൻ ഇപ്പോഴും പരിഹരിക്കപ്പെടാത്ത വെല്ലുവിളിയാണ്.വെല്ലുവിളിയെ മറികടക്കാൻ ഓസ്റ്റിയോഇൻഡക്റ്റീവ് സെല്ലുകളുടെ സെലക്ടീവ് അഡീഷൻ അല്ലെങ്കിൽ റീജനറേറ്റീവ് മെഡിസിൻ LOIS-മായി സംയോജിപ്പിക്കാൻ കൂടുതൽ ഗവേഷണം ആവശ്യമാണ്.മൊത്തത്തിൽ, LOIS ഒരു വാഗ്ദാനമായ ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റ് കോട്ടിംഗിനെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, മെക്കാനിക്കൽ ദൃഢതയും മികച്ച ആൻ്റി-ബയോഫൗളിംഗ് ഗുണങ്ങളുമുണ്ട്, ഇത് എസ്എസ്ഐയും രോഗപ്രതിരോധ പാർശ്വഫലങ്ങളും കുറയ്ക്കും.
മലിനീകരണം നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി 15 മിമി x 15 എംഎം x 1 എംഎം 304 എസ്എസ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് (ഡോംഗ് കാങ് എം-ടെക് കോ., കൊറിയ) അസെറ്റോൺ, EtOH, DI വെള്ളം എന്നിവയിൽ 15 മിനിറ്റ് കഴുകുക.ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു മൈക്രോ / നാനോ-ലെവൽ ഘടന രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന്, വൃത്തിയാക്കിയ അടിവസ്ത്രം 50 ° C താപനിലയിൽ 48% മുതൽ 51% വരെ HF ലായനിയിൽ (DUKSAN Corp., South Korea) മുക്കിയിരിക്കും.എച്ചിംഗ് സമയം 0 മുതൽ 60 മിനിറ്റ് വരെ വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു.അതിനുശേഷം, കൊത്തിയെടുത്ത അടിവസ്ത്രം ഡീയോണൈസ്ഡ് വെള്ളം ഉപയോഗിച്ച് വൃത്തിയാക്കി 65% HNO3 (കൊറിയ DUKSAN കോർപ്പറേഷൻ) ലായനിയിൽ 50 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ 30 മിനിറ്റ് നേരം സ്ഥാപിച്ച് ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു ക്രോമിയം ഓക്സൈഡ് പാസിവേഷൻ പാളി ഉണ്ടാക്കുന്നു.പാസിവേഷനുശേഷം, അടിവസ്ത്രം ഡീയോണൈസ്ഡ് വെള്ളത്തിൽ കഴുകി ഉണക്കി ഒരു പാളി ഘടനയുള്ള ഒരു അടിവസ്ത്രം ലഭിക്കും.അടുത്തതായി, അടിവസ്ത്രം ഓക്സിജൻ പ്ലാസ്മയിലേക്ക് (100 W, 3 മിനിറ്റ്) തുറന്നുകാട്ടപ്പെട്ടു, ഉടൻ തന്നെ 8.88 mM POTS (സിഗ്മ-ആൽഡ്രിച്ച്, ജർമ്മനി) ലായനിയിൽ 12 മണിക്കൂർ ഊഷ്മാവിൽ ടോലുയിനിൽ മുക്കി.തുടർന്ന്, POTS കൊണ്ട് പൊതിഞ്ഞ അടിവസ്ത്രം EtOH ഉപയോഗിച്ച് വൃത്തിയാക്കി, സാന്ദ്രമായ POTS SAM ലഭിക്കുന്നതിന് 2 മണിക്കൂർ 150 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ അനീൽ ചെയ്തു.SAM കോട്ടിംഗിന് ശേഷം, 20 μm/cm 2 ലോഡിംഗ് വോളിയമുള്ള ഒരു perfluoropolyther ലൂബ്രിക്കൻ്റ് (Krytox 101; DuPont, USA) പ്രയോഗിച്ച് അടിവസ്ത്രത്തിൽ ഒരു ലൂബ്രിക്കൻ്റ് പാളി രൂപീകരിച്ചു. ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് മുമ്പ്, 0.2 മൈക്രോൺ ഫിൽട്ടറിലൂടെ ലൂബ്രിക്കൻ്റ് ഫിൽട്ടർ ചെയ്യുക.15 മിനിറ്റ് നേരം 45° കോണിൽ ചരിഞ്ഞുകൊണ്ട് അധിക ലൂബ്രിക്കൻ്റ് നീക്കം ചെയ്യുക.304 SS (ലോക്കിംഗ് പ്ലേറ്റും കോർട്ടിക്കൽ ലോക്കിംഗ് സ്ക്രൂവും; ഡോങ് കാങ് എം-ടെക് കമ്പനി, കൊറിയ) ഉപയോഗിച്ച് നിർമ്മിച്ച ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകൾക്കും ഇതേ നിർമ്മാണ നടപടിക്രമം ഉപയോഗിച്ചു.എല്ലാ ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകളും മുയൽ തുടയുടെ ജ്യാമിതിക്ക് അനുയോജ്യമായ രീതിയിൽ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിട്ടുള്ളതാണ്.
ഫീൽഡ് എമിഷൻ SEM (ഇൻസ്പെക്റ്റ് F50, FEI, USA), AFM (XE-100, പാർക്ക് സിസ്റ്റംസ്, ദക്ഷിണ കൊറിയ) എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൻ്റെയും ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകളുടെയും ഉപരിതല രൂപഘടന പരിശോധിച്ചു.20 μm വിസ്തീർണ്ണം 20 μm (n=4) കൊണ്ട് ഗുണിച്ചാണ് ഉപരിതല പരുക്കൻത (Ra, Rq) അളക്കുന്നത്.ഉപരിതല രാസഘടന വിശകലനം ചെയ്യാൻ 100μm2 സ്പോട്ട് സൈസ് ഉള്ള അൽ Kα എക്സ്-റേ ഉറവിടം ഘടിപ്പിച്ച ഒരു XPS (PHI 5000 VersaProbe, ULVAC PHI, ജപ്പാൻ) സിസ്റ്റം ഉപയോഗിച്ചു.ലിക്വിഡ് CA, SA എന്നിവ അളക്കാൻ ഡൈനാമിക് ഇമേജ് ക്യാപ്‌ചർ ക്യാമറ (SmartDrop, FEMTOBIOMED, ​​ദക്ഷിണ കൊറിയ) ഘടിപ്പിച്ച ഒരു CA മെഷർമെൻ്റ് സിസ്റ്റം ഉപയോഗിച്ചു.ഓരോ അളവെടുപ്പിനും, CA അളക്കാൻ ഉപരിതലത്തിൽ 6 മുതൽ 10 μl വരെ തുള്ളികൾ (ഡീയോണൈസ്ഡ് വാട്ടർ, കുതിര രക്തം, ഇജി, 30% എത്തനോൾ, എച്ച്ഡി) സ്ഥാപിക്കുന്നു.അടിവസ്ത്രത്തിൻ്റെ ചെരിവ് ആംഗിൾ 2°/s (n = 4) വേഗതയിൽ വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ, തുള്ളി വീഴുമ്പോൾ SA അളക്കുന്നു.
സ്യൂഡോമോണസ് എരുഗിനോസ [അമേരിക്കൻ ടൈപ്പ് കൾച്ചർ കളക്ഷൻ (ATCC) 27853], MRSA (ATCC 25923) എന്നിവ ATCC (മനസ്സാസ്, വിർജീനിയ, യുഎസ്എ) യിൽ നിന്ന് വാങ്ങി, സ്റ്റോക്ക് കൾച്ചർ -80°C യിൽ നിലനിർത്തി.ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് മുമ്പ്, ശീതീകരിച്ച സംസ്ക്കാരം ട്രിപ്സിൻ-തവഡ് സോയാബീൻ ചാറിൽ (കോമെഡ്, കൊറിയ) 37 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ 18 മണിക്കൂർ ഇൻകുബേറ്റ് ചെയ്യുകയും പിന്നീട് അത് സജീവമാക്കുന്നതിന് രണ്ടുതവണ കൈമാറ്റം ചെയ്യുകയും ചെയ്തു.ഇൻകുബേഷനുശേഷം, കൾച്ചർ 10,000 ആർപിഎമ്മിൽ 10 മിനിറ്റ് 4 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ സെൻട്രിഫ്യൂജ് ചെയ്യുകയും പിബിഎസ് (പിഎച്ച് 7.3) ലായനി ഉപയോഗിച്ച് രണ്ടുതവണ കഴുകുകയും ചെയ്തു.സെൻട്രിഫ്യൂജ് ചെയ്ത സംസ്കാരം പിന്നീട് രക്ത അഗർ പ്ലേറ്റുകളിൽ (ബിഎപി) ഉപസംസ്കാരം ചെയ്യുന്നു.MRSA, സ്യൂഡോമോണസ് എരുഗിനോസ എന്നിവ ഒറ്റരാത്രികൊണ്ട് തയ്യാറാക്കി ലൂറിയ-ബെർട്ടാനി ചാറിൽ സംസ്ക്കരിച്ചു.ഇനോക്കുലത്തിലെ സ്യൂഡോമോണസ് എരുഗിനോസയുടെയും എംആർഎസ്എയുടെയും സാന്ദ്രത അഗറിലെ സീരിയൽ ഡൈല്യൂഷനുകളിലെ സസ്പെൻഷൻ്റെ CFU ആണ് അളവ് നിർണ്ണയിക്കുന്നത്.തുടർന്ന്, 108 CFU/ml ന് തുല്യമായ 0.5 McFarland നിലവാരത്തിലേക്ക് ബാക്ടീരിയൽ സാന്ദ്രത ക്രമീകരിക്കുക.തുടർന്ന് പ്രവർത്തിക്കുന്ന ബാക്ടീരിയൽ സസ്പെൻഷൻ 100 തവണ 106 CFU/m ലേക്ക് നേർപ്പിക്കുക.ആൻറി ബാക്ടീരിയൽ അഡീഷൻ പ്രോപ്പർട്ടികൾ പരിശോധിക്കുന്നതിന്, ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് 15 മിനിറ്റ് നേരത്തേക്ക് 121 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ അടിവസ്ത്രം വന്ധ്യംകരിച്ചിട്ടുണ്ട്.പിന്നീട് അടിവസ്ത്രം 25 മില്ലി ബാക്ടീരിയൽ സസ്പെൻഷനിലേക്ക് മാറ്റുകയും 37 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ 12, 72 മണിക്കൂർ ശക്തമായ കുലുക്കത്തോടെ (200 ആർപിഎം) ഇൻകുബേറ്റ് ചെയ്യുകയും ചെയ്തു.ഇൻകുബേഷനുശേഷം, ഓരോ അടിവസ്ത്രവും ഇൻകുബേറ്ററിൽ നിന്ന് നീക്കം ചെയ്യുകയും ഉപരിതലത്തിൽ ഫ്ലോട്ടിംഗ് ബാക്ടീരിയകൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി PBS ഉപയോഗിച്ച് 3 തവണ കഴുകുകയും ചെയ്തു.അടിവസ്ത്രത്തിൽ ബയോഫിലിം നിരീക്ഷിക്കുന്നതിനായി, ബയോഫിലിം മെഥനോൾ ഉപയോഗിച്ച് ഉറപ്പിക്കുകയും 1 മില്ലി ക്രിമിഡിൻ ഓറഞ്ച് ഉപയോഗിച്ച് 2 മിനിറ്റ് നേരം കറക്കുകയും ചെയ്തു.പിന്നെ ഒരു ഫ്ലൂറസെൻസ് മൈക്രോസ്കോപ്പ് (BX51TR, ഒളിമ്പസ്, ജപ്പാൻ) കളങ്കപ്പെട്ട ബയോഫിലിമിൻ്റെ ചിത്രങ്ങൾ എടുക്കാൻ ഉപയോഗിച്ചു.അടിവസ്ത്രത്തിലെ ബയോഫിലിമിൻ്റെ അളവ് നിർണ്ണയിക്കാൻ, ബീഡ് വോർട്ടക്സ് രീതി ഉപയോഗിച്ച് ഘടിപ്പിച്ച കോശങ്ങളെ അടിവസ്ത്രത്തിൽ നിന്ന് വേർതിരിക്കുന്നു, ഇത് ഘടിപ്പിച്ച ബാക്ടീരിയകളെ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ഏറ്റവും അനുയോജ്യമായ രീതിയായി കണക്കാക്കപ്പെട്ടു (n = 4).അണുവിമുക്തമായ ഫോഴ്‌സ്‌പ്‌സ് ഉപയോഗിച്ച്, വളർച്ചാ മാധ്യമത്തിൽ നിന്ന് അടിവസ്ത്രം നീക്കം ചെയ്‌ത് അധിക ദ്രാവകം നീക്കം ചെയ്യാൻ കിണർ പ്ലേറ്റിൽ ടാപ്പുചെയ്യുക.അണുവിമുക്തമായ പിബിഎസ് ഉപയോഗിച്ച് രണ്ട് തവണ കഴുകി അയഞ്ഞ ഘടിപ്പിച്ച സെല്ലുകൾ നീക്കം ചെയ്തു.ഓരോ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റും 9 മില്ലി 0.1% പ്രോട്ടീൻ ept സലൈൻ (PSW), 2 ഗ്രാം 20 മുതൽ 25 വരെ അണുവിമുക്ത ഗ്ലാസ് മുത്തുകൾ (0.4 മുതൽ 0.5 മില്ലിമീറ്റർ വരെ വ്യാസം) അടങ്ങിയ ഒരു അണുവിമുക്തമായ ടെസ്റ്റ് ട്യൂബിലേക്ക് മാറ്റി.സാമ്പിളിൽ നിന്ന് സെല്ലുകളെ വേർപെടുത്താൻ ഇത് 3 മിനിറ്റ് നേരത്തേക്ക് ചുഴലിക്കാറ്റ് ചെയ്തു.ചുഴലിക്കാറ്റിന് ശേഷം, സസ്പെൻഷൻ 0.1% പിഎസ്ഡബ്ല്യു ഉപയോഗിച്ച് 10 മടങ്ങ് നേർപ്പിച്ചു, തുടർന്ന് ഓരോ നേർപ്പിക്കലിൻ്റെയും 0.1 മില്ലി ബിഎപിയിൽ കുത്തിവയ്ക്കപ്പെട്ടു.37 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ 24 മണിക്കൂർ ഇൻകുബേഷൻ കഴിഞ്ഞ്, CFU സ്വമേധയാ കണക്കാക്കി.
കോശങ്ങൾക്കായി, മൗസ് ഫൈബ്രോബ്ലാസ്റ്റുകൾ NIH/3T3 (CRL-1658; അമേരിക്കൻ ATCC), മൗസ് മാക്രോഫേജുകൾ RAW 264.7 (TIB-71; അമേരിക്കൻ ATCC) എന്നിവ ഉപയോഗിച്ചു.മൗസ് ഫൈബ്രോബ്ലാസ്റ്റുകൾ സംസ്‌കരിക്കുന്നതിനും 10% കാൾ സെറം (S103-01, വെൽജെൻ), 1% പെൻസിലിൻ-സ്ട്രെപ്റ്റോമൈസിൻ (PS 10% ഫീറ്റൽ ബോവിൻ സെറം (S001-01, Welgene), 1% PS എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് കൾച്ചർ മൗസ് മാക്രോഫേജുകൾക്ക് DMEM ഉപയോഗിക്കുക, കൂടാതെ 105 സെല്ലുകൾ/സെ.മീ. സെല്ലുകൾ ഒറ്റരാത്രികൊണ്ട് 37 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിലും 5% CO2 ലും ഇൻകുബേറ്റ് ചെയ്തു, സെല്ലുകൾ 4% പാരാഫോർമാൽഡിഹൈഡ് ഉപയോഗിച്ച് 20 മിനിറ്റ് നേരത്തേക്ക് ഉറപ്പിക്കുകയും 50nM ടെട്രാമെതൈൽ അടിവസ്ത്രത്തിൽ 5 മിനിറ്റ് നേരം വയ്ക്കുകയും ചെയ്തു ഇൻകുബേഷൻ പ്രക്രിയയ്ക്ക് ശേഷം 37°C യിൽ, 4′,6-diamino-2-phenylindole (H -1200, Vector Laboratories, UK) VECTASHIELD ഫിക്സേഷൻ മീഡിയം (ഒരു സെല്ലിന് n = 4) ഉപയോഗിച്ച് , fluorescein, fluorescein isothiocyanate-albumin (A9771, Sigma-Aldrich, Germany), ഹ്യൂമൻ പ്ലാസ്മ Alexa Fluor 488-conjugated fibrinogen (F13191, Invitrogen, USA) പി.എച്ച്.4.ബി.എസ് (10 എം.എം.4.ബി.എസ്) ൽ അലിഞ്ഞുചേർന്നു.ആൽബുമിൻ, ഫൈബ്രിനോജൻ എന്നിവയുടെ സാന്ദ്രത യഥാക്രമം 1, 150 μg/ml ആയിരുന്നു.സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന് ശേഷം പ്രോട്ടീൻ ലായനിയിൽ മുക്കുന്നതിന് മുമ്പ്, ഉപരിതലത്തെ വീണ്ടും ജലാംശം ചെയ്യുന്നതിനായി പിബിഎസ് ഉപയോഗിച്ച് കഴുകുക.അതിനുശേഷം പ്രോട്ടീൻ ലായനി അടങ്ങിയ ആറ് കിണർ പ്ലേറ്റിൽ എല്ലാ അടിവസ്ത്രങ്ങളും മുക്കി 30, 90 മിനിറ്റ് 37 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ ഇൻകുബേറ്റ് ചെയ്യുക.ഇൻകുബേഷനുശേഷം, സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് പ്രോട്ടീൻ ലായനിയിൽ നിന്ന് നീക്കം ചെയ്തു, പിബിഎസ് ഉപയോഗിച്ച് 3 തവണ മൃദുവായി കഴുകി, 4% പാരാഫോർമാൽഡിഹൈഡ് (ഓരോ പ്രോട്ടീനിനും n = 4) ഉപയോഗിച്ച് ഉറപ്പിച്ചു.കാൽസ്യത്തിന്, സോഡിയം ക്ലോറൈഡ് (0.21 എം), പൊട്ടാസ്യം ഫോസ്ഫേറ്റ് (3.77 എംഎം) ) ഡീയോണൈസ്ഡ് വെള്ളത്തിൽ ലയിപ്പിച്ചു.ഹൈഡ്രോക്ലോറൈഡ് ലായനി (1M) ചേർത്ത് ലായനിയുടെ pH 2.0 ആയി ക്രമീകരിച്ചു.തുടർന്ന് കാൽസ്യം ക്ലോറൈഡ് (5.62 എംഎം) ലായനിയിൽ ലയിപ്പിച്ചു.1M tris(hydroxymethyl)-അമിനോ മീഥേൻ ചേർക്കുന്നതിലൂടെ ലായനിയുടെ pH 7.4 ആയി ക്രമീകരിക്കുന്നു.1.5× കാൽസ്യം ഫോസ്ഫേറ്റ് ലായനിയിൽ നിറച്ച ആറ് കിണർ പ്ലേറ്റിൽ എല്ലാ അടിവസ്ത്രങ്ങളും മുക്കി 30 മിനിറ്റിനു ശേഷം ലായനിയിൽ നിന്ന് നീക്കം ചെയ്യുക.സ്റ്റെയിനിംഗിനായി, 2 ഗ്രാം അലിസറിൻ റെഡ് എസ് (CI 58005) 100 മില്ലി ഡീയോണൈസ്ഡ് വെള്ളത്തിൽ കലർത്തുക.തുടർന്ന്, pH 4 ആയി ക്രമീകരിക്കാൻ 10% അമോണിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് ഉപയോഗിക്കുക. 5 മിനിറ്റ് അലിസറിൻ റെഡ് ലായനി ഉപയോഗിച്ച് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ഡൈ ചെയ്യുക, തുടർന്ന് അധിക ചായം കുലുക്കി കളയും.കുലുക്കുന്ന പ്രക്രിയയ്ക്ക് ശേഷം, അടിവസ്ത്രം നീക്കം ചെയ്യുക.മെറ്റീരിയൽ നിർജ്ജലീകരണം, തുടർന്ന് 5 മിനിറ്റ് അസെറ്റോണിൽ മുക്കി, പിന്നീട് 5 മിനിറ്റ് ഒരു അസെറ്റോൺ-സൈലീൻ (1: 1) ലായനിയിൽ മുക്കി, ഒടുവിൽ xylene (n = 4) ഉപയോഗിച്ച് കഴുകി.× 10, × 20 ഒബ്ജക്റ്റീവ് ലെൻസുകളുള്ള ഫ്ലൂറസെൻസ് മൈക്രോസ്കോപ്പ് (ആക്സിയോ ഇമേജർ) ഉപയോഗിക്കുന്നു..A2m, Zeiss, Germany) എല്ലാ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളുടെയും ചിത്രങ്ങൾ.നാല് വ്യത്യസ്‌ത ഇമേജിംഗ് ഏരിയകളിലെ ഓരോ ഗ്രൂപ്പിലും ജൈവ പദാർത്ഥങ്ങളുടെ അഡീഷൻ ഡാറ്റ അളക്കാൻ ImageJ/FIJI (https://imagej.nih.gov/ij/) ഉപയോഗിച്ചു.സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് താരതമ്യത്തിനായി എല്ലാ ചിത്രങ്ങളും നിശ്ചിത പരിധികളുള്ള ബൈനറി ചിത്രങ്ങളാക്കി മാറ്റുക.
റിഫ്ലക്ഷൻ മോഡിൽ PBS ലെ ലൂബ്രിക്കൻ്റ് പാളിയുടെ സ്ഥിരത നിരീക്ഷിക്കാൻ Zeiss LSM 700 കൺഫോക്കൽ മൈക്രോസ്കോപ്പ് ഉപയോഗിച്ചു.ഫ്ലൂറിൻ അധിഷ്ഠിത SAM-കോട്ടഡ് ഗ്ലാസ് സാമ്പിൾ ഒരു PBS ലായനിയിൽ മുക്കി, നേരിയ കുലുക്കത്തിൽ (120 rpm) ഓർബിറ്റൽ ഷേക്കർ (SHO-1D; Daihan Scientific, South Korea) ഉപയോഗിച്ച് പരീക്ഷിച്ചു.തുടർന്ന് സാമ്പിൾ എടുത്ത് പ്രതിഫലിക്കുന്ന പ്രകാശത്തിൻ്റെ നഷ്ടം അളന്ന് ലൂബ്രിക്കൻ്റിൻ്റെ നഷ്ടം നിരീക്ഷിക്കുക.പ്രതിഫലന മോഡിൽ ഫ്ലൂറസെൻസ് ഇമേജുകൾ നേടുന്നതിന്, സാമ്പിൾ 633 nm ലേസറിലേക്ക് തുറന്നുകാട്ടുകയും തുടർന്ന് ശേഖരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, കാരണം പ്രകാശം സാമ്പിളിൽ നിന്ന് പ്രതിഫലിക്കും.സാമ്പിളുകൾ 0, 30, 60, 120 മണിക്കൂർ ഇടവേളകളിൽ അളന്നു.
ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകളുടെ നാനോ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളിൽ ഉപരിതല പരിഷ്ക്കരണ പ്രക്രിയയുടെ സ്വാധീനം നിർണ്ണയിക്കാൻ, നാനോഇൻഡെൻഡിയോണെ അളക്കാൻ മൂന്ന്-വശങ്ങളുള്ള പിരമിഡ് ആകൃതിയിലുള്ള ബെർകോവിച്ച് ഡയമണ്ട് ടിപ്പ് ഘടിപ്പിച്ച ഒരു നാനോഇൻഡൻ്റർ (TI 950 TriboIndenter, Hysitron, USA) ഉപയോഗിച്ചു.പീക്ക് ലോഡ് 10 mN ആണ്, ഏരിയ 100μmx 100μm ആണ്.എല്ലാ അളവുകൾക്കും, ലോഡിംഗ്, അൺലോഡിംഗ് സമയം 10 ​​സെക്കൻ്റ് ആണ്, പീക്ക് ഇൻഡൻ്റേഷൻ ലോഡിന് കീഴിലുള്ള ഹോൾഡിംഗ് സമയം 2 സെക്കൻ്റ് ആണ്.അഞ്ച് വ്യത്യസ്ത സ്ഥലങ്ങളിൽ നിന്ന് അളവുകൾ എടുത്ത് ശരാശരി എടുക്കുക.ലോഡിന് കീഴിലുള്ള മെക്കാനിക്കൽ ശക്തി പ്രകടനം വിലയിരുത്തുന്നതിന്, ഒരു സാർവത്രിക ടെസ്റ്റിംഗ് മെഷീൻ (ഇൻസ്‌ട്രോൺ 5966, ഇൻസ്‌ട്രോൺ, യുഎസ്എ) ഉപയോഗിച്ച് ഒരു തിരശ്ചീന ത്രീ-പോയിൻ്റ് ബെൻഡിംഗ് ടെസ്റ്റ് നടത്തി.വർദ്ധിച്ച ലോഡ് ഉപയോഗിച്ച് 10 N / s എന്ന സ്ഥിരമായ നിരക്കിൽ അടിവസ്ത്രം കംപ്രസ് ചെയ്യുന്നു.ബ്ലൂഹിൽ യൂണിവേഴ്സൽ സോഫ്റ്റ്‌വെയർ പ്രോഗ്രാം (n = 3) ഫ്ലെക്‌സറൽ മോഡുലസും പരമാവധി കംപ്രസ്സീവ് സ്ട്രെസും കണക്കാക്കാൻ ഉപയോഗിച്ചു.
ഓപ്പറേഷൻ പ്രക്രിയയും ഓപ്പറേഷൻ സമയത്ത് ഉണ്ടായ അനുബന്ധ മെക്കാനിക്കൽ നാശനഷ്ടങ്ങളും അനുകരിക്കുന്നതിന്, ഓപ്പറേഷൻ പ്രക്രിയ വിട്രോയിൽ നടത്തി.വധിക്കപ്പെട്ട ന്യൂസിലൻഡിലെ വെളുത്ത മുയലുകളിൽ നിന്നാണ് തുടയെല്ലുകൾ ശേഖരിച്ചത്.തുടയെല്ല് വൃത്തിയാക്കി 4% പാരാഫോർമാൽഡിഹൈഡിൽ 1 ആഴ്ചയിൽ ഉറപ്പിച്ചു.മൃഗ പരീക്ഷണ രീതിയിൽ വിവരിച്ചതുപോലെ, സ്ഥിരമായ തുടയെല്ല് ശസ്ത്രക്രിയയിലൂടെ പ്രവർത്തിപ്പിച്ചു.ഓപ്പറേഷനുശേഷം, മെക്കാനിക്കൽ പരിക്ക് പ്രയോഗിച്ചതിന് ശേഷം രക്തത്തിലെ അഡീഷനുകൾ സംഭവിച്ചിട്ടുണ്ടോ എന്ന് സ്ഥിരീകരിക്കാൻ ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റ് രക്തത്തിൽ (കുതിരരക്തം, കിസാൻ, കൊറിയ) 10 സെക്കൻഡ് മുക്കി (n = 3).
മൊത്തം 24 ആൺ ന്യൂസിലൻഡ് വെളുത്ത മുയലുകളെ (ഭാരം 3.0 മുതൽ 3.5 കിലോഗ്രാം വരെ, ശരാശരി പ്രായം 6 മാസം) ക്രമരഹിതമായി നാല് ഗ്രൂപ്പുകളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു: നഗ്ന നെഗറ്റീവ്, ന്യൂഡ് പോസിറ്റീവ്, SHP, LOIS.മൃഗങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്ന എല്ലാ നടപടിക്രമങ്ങളും ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂഷണൽ അനിമൽ കെയർ ആൻഡ് യൂസ് കമ്മിറ്റിയുടെ (IACUC അംഗീകരിച്ചത്, കൊറിയ-2017-0159) നൈതിക മാനദണ്ഡങ്ങൾക്കനുസൃതമായാണ് നടത്തിയത്.ഒടിവുകൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനായി അഞ്ച് ദ്വാരങ്ങളുള്ള (നീളം 41 എംഎം, വീതി 7 മില്ലീമീറ്ററും കനവും 2 മില്ലീമീറ്ററും) കോർട്ടിക്കൽ ലോക്കിംഗ് സ്ക്രൂകളും (നീളം 12 എംഎം, വ്യാസം 2.7 മിമി) ഉള്ള ലോക്കിംഗ് പ്ലേറ്റും ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.ബെയർ-നെഗറ്റീവ് ഗ്രൂപ്പിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്ലേറ്റുകളും സ്ക്രൂകളും ഒഴികെ, എല്ലാ പ്ലേറ്റുകളും സ്ക്രൂകളും 12 മണിക്കൂർ MRSA സസ്പെൻഷനിൽ (106 CFU/ml) ഇൻകുബേറ്റ് ചെയ്തു.നഗ്ന-നെഗറ്റീവ് ഗ്രൂപ്പിനെ (n=6) ബാക്ടീരിയൽ സസ്പെൻഷനുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്താതെ നേക്കഡ് ഉപരിതല ഇംപ്ലാൻ്റുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ചികിത്സിച്ചു, അണുബാധയ്ക്കുള്ള ഒരു നെഗറ്റീവ് നിയന്ത്രണമാണ്.ബെയർ പോസിറ്റീവ് ഗ്രൂപ്പ് (n = 6) അണുബാധയ്ക്കുള്ള പോസിറ്റീവ് നിയന്ത്രണമെന്ന നിലയിൽ ബാക്ടീരിയയ്ക്ക് വിധേയമായ ഒരു നഗ്നമായ ഉപരിതല ഇംപ്ലാൻ്റ് ഉപയോഗിച്ചാണ് ചികിത്സിച്ചത്.SHP ഗ്രൂപ്പിനെ (n = 6) ബാക്റ്റീരിയൽ എക്സ്പോസ്ഡ് SHP ഇംപ്ലാൻ്റുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ചികിത്സിച്ചു.അവസാനമായി, LOIS ഗ്രൂപ്പിനെ ബാക്ടീരിയ-എക്സ്പോസ്ഡ് LOIS ഇംപ്ലാൻ്റുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ചികിത്സിച്ചു (n = 6).എല്ലാ മൃഗങ്ങളെയും ഒരു കൂട്ടിൽ സൂക്ഷിക്കുന്നു, ധാരാളം ഭക്ഷണവും വെള്ളവും നൽകുന്നു.ഓപ്പറേഷന് മുമ്പ്, മുയലുകൾ 12 മണിക്കൂർ ഉപവസിച്ചിരുന്നു.ഇൻഡക്ഷനായി സൈലാസൈൻ (5mg/kg) ഇൻട്രാമുസ്കുലർ കുത്തിവയ്പ്പും പാക്ലിറ്റാക്സൽ (3mg/kg) ഇൻട്രാവെനസ് കുത്തിവയ്പ്പും വഴി മൃഗങ്ങളെ അനസ്തേഷ്യ നൽകി.അതിനുശേഷം, അനസ്തേഷ്യ നിലനിർത്താൻ ശ്വസനവ്യവസ്ഥയിലൂടെ 2% ഐസോഫ്ലൂറേനും 50% മുതൽ 70% വരെ മെഡിക്കൽ ഓക്സിജനും (ഫ്ലോ റേറ്റ് 2 L/min) എത്തിക്കുക.ലാറ്ററൽ ഫെമറിലേക്കുള്ള നേരിട്ടുള്ള സമീപനത്തിലൂടെയാണ് ഇത് നടുന്നത്.രോമം നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനും ചർമ്മത്തിൻ്റെ പോവിഡോൺ-അയഡിൻ അണുവിമുക്തമാക്കുന്നതിനും ശേഷം ഇടത് തുടയെല്ലിന് പുറത്ത് ഏകദേശം 6 സെൻ്റീമീറ്റർ നീളമുള്ള ഒരു മുറിവുണ്ടാക്കി.തുടയെല്ല് മൂടുന്ന പേശികൾക്കിടയിലുള്ള വിടവ് തുറക്കുന്നതിലൂടെ, തുടയെല്ല് പൂർണ്ണമായും തുറന്നുകാട്ടപ്പെടുന്നു.ഫെമറൽ ഷാഫ്റ്റിന് മുന്നിൽ പ്ലേറ്റ് വയ്ക്കുക, നാല് സ്ക്രൂകൾ ഉപയോഗിച്ച് അത് ശരിയാക്കുക.ഫിക്സേഷനുശേഷം, രണ്ടാമത്തെ ദ്വാരത്തിനും നാലാമത്തെ ദ്വാരത്തിനും ഇടയിലുള്ള സ്ഥലത്ത് കൃത്രിമമായി ഒരു ഒടിവ് സൃഷ്ടിക്കാൻ ഒരു സോ ബ്ലേഡ് (1 മില്ലീമീറ്റർ കനം) ഉപയോഗിക്കുക.ഓപ്പറേഷൻ്റെ അവസാനം, മുറിവ് ഉപ്പുവെള്ളം ഉപയോഗിച്ച് കഴുകി, തുന്നിക്കെട്ടി അടച്ചു.ഓരോ മുയലിനും മൂന്നിലൊന്ന് ഉപ്പുവെള്ളത്തിൽ നേർപ്പിച്ച എൻറോഫ്ലോക്സാസിൻ (5 മില്ലിഗ്രാം/കിലോ) ഉപയോഗിച്ച് സബ്ക്യുട്ടേനിയസ് കുത്തിവയ്പ്പ് നടത്തി.അസ്ഥിയുടെ ഓസ്റ്റിയോടോമി സ്ഥിരീകരിക്കാൻ എല്ലാ മൃഗങ്ങളിലും (0, 7, 14, 21, 28, 42 ദിവസങ്ങൾ) തുടയെല്ലിൻ്റെ ശസ്ത്രക്രിയാനന്തര എക്സ്-റേ എടുത്തു.ആഴത്തിലുള്ള അനസ്തേഷ്യയ്ക്ക് ശേഷം, എല്ലാ മൃഗങ്ങളെയും 28, 42 ദിവസങ്ങളിൽ ഇൻട്രാവണസ് KCl (2 mmol / kg) ഉപയോഗിച്ച് കൊന്നു.വധശിക്ഷയ്ക്ക് ശേഷം, നാല് ഗ്രൂപ്പുകൾക്കിടയിലുള്ള അസ്ഥി രോഗശാന്തി പ്രക്രിയയും പുതിയ അസ്ഥി രൂപീകരണവും നിരീക്ഷിക്കാനും താരതമ്യം ചെയ്യാനും തുടയെല്ല് മൈക്രോ സിടി സ്കാൻ ചെയ്തു.
വധശിക്ഷയ്ക്ക് ശേഷം, ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകളുമായി നേരിട്ട് ബന്ധപ്പെട്ടിരുന്ന മൃദുവായ ടിഷ്യൂകൾ ശേഖരിച്ചു.ടിഷ്യു 10% ന്യൂട്രൽ ബഫർഡ് ഫോർമാലിൻ ഒറ്റരാത്രികൊണ്ട് ഉറപ്പിക്കുകയും തുടർന്ന് EtOH-ൽ നിർജ്ജലീകരണം ചെയ്യുകയും ചെയ്തു.നിർജ്ജലീകരണം സംഭവിച്ച ടിഷ്യു പാരഫിനിൽ ഉൾച്ചേർക്കുകയും മൈക്രോടോം (400CS; EXAKT, ജർമ്മനി) ഉപയോഗിച്ച് 40 μm കനത്തിൽ വിഭജിക്കുകയും ചെയ്തു.അണുബാധ ദൃശ്യവൽക്കരിക്കുന്നതിന്, എച്ച് ആൻഡ് ഇ സ്റ്റെയിനിംഗും എംടി സ്റ്റെയിനിംഗും നടത്തി.ഹോസ്റ്റ് പ്രതികരണം പരിശോധിക്കുന്നതിനായി, വിഭാഗത്തിലുള്ള ടിഷ്യു റാബിറ്റ് ആൻ്റി-ടിഎൻഎഫ്-α പ്രൈമറി ആൻ്റിബോഡി (AB6671, Abcam, USA), റാബിറ്റ് ആൻ്റി-IL-6 (AB6672; Abcam, USA) എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് ഇൻകുബേറ്റ് ചെയ്തു, തുടർന്ന് നിറകണ്ണുകളോടെ ചികിത്സിച്ചു.ഓക്സിഡേസ്.അവിഡിൻ-ബയോട്ടിൻ കോംപ്ലക്സ് (എബിസി) സ്റ്റെയിനിംഗ് സിസ്റ്റം നിർമ്മാതാവിൻ്റെ നിർദ്ദേശങ്ങൾ അനുസരിച്ച് വിഭാഗങ്ങളിൽ പ്രയോഗിക്കുക.ഒരു തവിട്ട് പ്രതികരണ ഉൽപ്പന്നമായി പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നതിന്, എല്ലാ ഭാഗങ്ങളിലും 3,3-ഡയാമിനോബെൻസിഡിൻ ഉപയോഗിച്ചു.എല്ലാ സ്ലൈസുകളും ദൃശ്യവൽക്കരിക്കാൻ ഒരു ഡിജിറ്റൽ സ്ലൈഡ് സ്കാനർ (പനോരമിക് 250 ഫ്ലാഷ് III, 3DHISTECH, ഹംഗറി) ഉപയോഗിച്ചു, കൂടാതെ ഓരോ ഗ്രൂപ്പിലെയും കുറഞ്ഞത് നാല് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളെങ്കിലും ImageJ സോഫ്റ്റ്‌വെയർ വിശകലനം ചെയ്തു.
എല്ലാ മൃഗങ്ങളിലും ശസ്ത്രക്രിയയ്ക്കു ശേഷവും ഒടിവ് ഭേദമാകുന്നത് നിരീക്ഷിക്കുന്നതിനായി എല്ലാ മൃഗങ്ങളിലും എക്സ്-റേ ചിത്രങ്ങൾ എടുത്തിട്ടുണ്ട് (ഒരു ഗ്രൂപ്പിന് n=6).നിർവ്വഹണത്തിനു ശേഷം, സുഖം പ്രാപിച്ചതിന് ശേഷം തുടയെല്ലിന് ചുറ്റുമുള്ള കോളസിൻ്റെ രൂപീകരണം കണക്കാക്കാൻ ഉയർന്ന മിഴിവുള്ള മൈക്രോ-സിടി ഉപയോഗിച്ചു.ലഭിച്ച തുടയെല്ല് വൃത്തിയാക്കി, 4% പാരാഫോർമാൽഡിഹൈഡിൽ 3 ദിവസത്തേക്ക് ഉറപ്പിച്ചു, 75% എത്തനോൾ ഉപയോഗിച്ച് നിർജ്ജലീകരണം ചെയ്തു.നിർജ്ജലീകരണം സംഭവിച്ച അസ്ഥികൾ മൈക്രോ-സിടി (സ്കൈസ്‌കാൻ 1173, ബ്രൂക്ക് മൈക്രോ-സിടി, കാൻഡി, ബെൽജിയം) ഉപയോഗിച്ച് സ്കാൻ ചെയ്തു, അസ്ഥി സാമ്പിളിൻ്റെ 3D വോക്സൽ ഇമേജുകൾ (2240×2240 പിക്സലുകൾ) സൃഷ്ടിക്കുന്നു.സിഗ്നൽ ശബ്ദം കുറയ്ക്കുന്നതിനും എല്ലാ സ്കാനുകളിലും ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ പ്രയോഗിക്കുന്നതിനും 1.0 mm Al ഫിൽട്ടർ ഉപയോഗിക്കുക (E = 133 kVp, I = 60 μA, ഏകീകരണ സമയം = 500 ms).Nrecon സോഫ്റ്റ്‌വെയർ (പതിപ്പ് 1.6.9.8, Bruker microCT, Kontich, Belgium) ഏറ്റെടുത്ത 2D ലാറ്ററൽ പ്രൊജക്ഷനിൽ നിന്ന് സ്കാൻ ചെയ്ത സാമ്പിളിൻ്റെ 3D വോളിയം സൃഷ്ടിക്കാൻ ഉപയോഗിച്ചു.വിശകലനത്തിനായി, 3D പുനർനിർമ്മിച്ച ചിത്രം ഒടിവു സംഭവിച്ച സ്ഥലമനുസരിച്ച് 10mm×10mm×10mm ക്യൂബുകളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു.കോർട്ടിക്കൽ അസ്ഥിക്ക് പുറത്തുള്ള കോളസ് കണക്കാക്കുക.സ്കാൻ ചെയ്‌ത അസ്ഥിയുടെ അളവ് ഡിജിറ്റലായി റീഡയറക്‌ട് ചെയ്യാൻ ഡാറ്റ വ്യൂവർ (പതിപ്പ് 1.5.1.2; ബ്രൂക്കർ മൈക്രോസിടി, കോണ്ടിച്ച്, ബെൽജിയം) സോഫ്റ്റ്‌വെയർ ഉപയോഗിച്ചു, വിശകലനത്തിനായി സിടി-അനലൈസർ (പതിപ്പ് 1.14.4.1; ബ്രൂക്കർ മൈക്രോസിടി, കോണ്ടിച്ച്, ബെൽജിയം) സോഫ്റ്റ്‌വെയർ ഉപയോഗിച്ചു.പ്രായപൂർത്തിയായ അസ്ഥിയിലും കോളസിലുമുള്ള ആപേക്ഷിക എക്സ്-റേ ആഗിരണം ഗുണകങ്ങൾ അവയുടെ സാന്ദ്രതയാൽ വേർതിരിച്ചിരിക്കുന്നു, തുടർന്ന് കോളസിൻ്റെ അളവ് കണക്കാക്കുന്നു (n = 4).LOIS-ൻ്റെ ബയോ കോംപാറ്റിബിലിറ്റി അസ്ഥി രോഗശാന്തി പ്രക്രിയയെ വൈകിപ്പിക്കുന്നില്ലെന്ന് സ്ഥിരീകരിക്കുന്നതിന്, രണ്ട് മുയലുകളിൽ അധിക എക്സ്-റേയും മൈക്രോ-സിടി വിശകലനവും നടത്തി: നഗ്ന-നെഗറ്റീവ്, LOIS ഗ്രൂപ്പുകൾ.ആറാമത്തെ ആഴ്ചയിൽ ഇരു കൂട്ടരെയും വധിച്ചു.
ബലിമൃഗങ്ങളുടെ തുടയെല്ലുകൾ ശേഖരിച്ച് 4% പാരാഫോർമാൽഡിഹൈഡിൽ 3 ദിവസത്തേക്ക് ഉറപ്പിച്ചു.തുടർന്ന് ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റ് തുടയിൽ നിന്ന് ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം നീക്കം ചെയ്യുന്നു.0.5 M EDTA (EC-900, നാഷണൽ ഡയഗ്നോസ്റ്റിക്സ് കോർപ്പറേഷൻ) ഉപയോഗിച്ച് 21 ദിവസത്തേക്ക് തുടയെല്ല് ഡീകാൽസിഫൈ ചെയ്തു.തുടർന്ന് ഡീകാൽസിഫൈഡ് ഫെമറിനെ നിർജ്ജലീകരണം ചെയ്യുന്നതിനായി EtOH-ൽ മുക്കി.നിർജ്ജലീകരണം സംഭവിച്ച തുടയെല്ല് സൈലീനിൽ നീക്കം ചെയ്യുകയും പാരഫിനിൽ ഉൾപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്തു.തുടർന്ന് 3 μm കട്ടിയുള്ള ഒരു ഓട്ടോമാറ്റിക് റോട്ടറി മൈക്രോടോം (ലെയ്ക RM2255, ലെയ്ക ബയോസിസ്റ്റംസ്, ജർമ്മനി) ഉപയോഗിച്ച് സാമ്പിൾ അരിഞ്ഞത്.TRAP സ്റ്റെയിനിംഗിനായി (F6760, സിഗ്മ-ആൽഡ്രിച്ച്, ജർമ്മനി), വിഭജിച്ച സാമ്പിളുകൾ ഡീപാരഫിനൈസ് ചെയ്യുകയും റീഹൈഡ്രേറ്റ് ചെയ്യുകയും 37°C താപനിലയിൽ 1 മണിക്കൂർ TRAP റിയാജൻ്റിൽ ഇൻകുബേറ്റ് ചെയ്യുകയും ചെയ്തു.ഒരു സ്ലൈഡ് സ്കാനർ (പനോരമിക് 250 ഫ്ലാഷ് III, 3DHISTECH, ഹംഗറി) ഉപയോഗിച്ച് ചിത്രങ്ങൾ സ്വന്തമാക്കി, കളങ്കപ്പെട്ട പ്രദേശത്തിൻ്റെ ഏരിയ കവറേജ് അളന്ന് തിട്ടപ്പെടുത്തി.ഓരോ പരീക്ഷണത്തിലും, ഓരോ ഗ്രൂപ്പിലെയും കുറഞ്ഞത് നാല് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളെങ്കിലും ImageJ സോഫ്റ്റ്‌വെയർ വിശകലനം ചെയ്തു.
ഗ്രാഫ്‌പാഡ് പ്രിസം (ഗ്രാഫ്‌പാഡ് സോഫ്റ്റ്‌വെയർ ഇൻക്., യുഎസ്എ) ഉപയോഗിച്ചാണ് സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്കൽ പ്രാധാന്യ വിശകലനം നടത്തിയത്.മൂല്യനിർണ്ണയ ഗ്രൂപ്പുകൾ തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസങ്ങൾ പരിശോധിക്കാൻ ജോടിയാക്കാത്ത ടി-ടെസ്റ്റും വൺ-വേ അനാലിസിസ് ഓഫ് വേരിയൻസ് (ANOVA) ഉപയോഗിച്ചു.ചിത്രത്തിൽ പ്രാധാന്യം ലെവൽ ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ സൂചിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു: *P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001, ****P<0.0001;NS, കാര്യമായ വ്യത്യാസമില്ല.
ഈ ലേഖനത്തിനായുള്ള അനുബന്ധ സാമഗ്രികൾക്കായി, ദയവായി http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/44/eabb0025/DC1 കാണുക
ക്രിയേറ്റീവ് കോമൺസ് ആട്രിബ്യൂഷൻ-നോൺ-കൊമേഴ്‌സ്യൽ ലൈസൻസിൻ്റെ നിബന്ധനകൾക്ക് കീഴിൽ വിതരണം ചെയ്യുന്ന ഒരു ഓപ്പൺ ആക്‌സസ് ലേഖനമാണിത്, ഏത് മാധ്യമത്തിലും ഉപയോഗം, വിതരണം, പുനർനിർമ്മാണം എന്നിവ അനുവദിക്കുന്നു, ഉപയോഗം വാണിജ്യ ലാഭത്തിന് വേണ്ടിയല്ലാത്തിടത്തോളം കാലം ഇത് യഥാർത്ഥമാണ് ജോലി ശരിയാണ്.റഫറൻസ്.
ശ്രദ്ധിക്കുക: ഒരു ഇമെയിൽ വിലാസം നൽകാൻ ഞങ്ങൾ നിങ്ങളോട് ആവശ്യപ്പെടുന്നു, അതുവഴി നിങ്ങൾ പേജിലേക്ക് ശുപാർശ ചെയ്യുന്ന വ്യക്തിക്ക് അവർ ഇമെയിൽ കാണണമെന്ന് നിങ്ങൾ ആഗ്രഹിക്കുന്നുവെന്നും ഇമെയിൽ സ്‌പാം അല്ലെന്നും മനസ്സിലാക്കും.ഞങ്ങൾ ഇമെയിൽ വിലാസങ്ങളൊന്നും ക്യാപ്‌ചർ ചെയ്യില്ല.
നിങ്ങൾ ഒരു മനുഷ്യ സന്ദർശകനാണോ എന്ന് പരിശോധിക്കുന്നതിനും സ്വയമേവയുള്ള സ്പാം സമർപ്പിക്കലുകൾ തടയുന്നതിനും ഈ ചോദ്യം ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ചോ ക്യുങ് മിൻ, ഓ യങ് ജാങ്, പാർക്ക് ജുൻ ജൂൺ, ലീ ജിൻ ഹ്യൂക്ക്, കിം ഹ്യൂൺ ചിയോൾ, ലീ ക്യുങ് മൂൺ, ലീ ചാങ് ക്യൂ, ലീ യോൻ തേക്ക്, ലീ സൺ-ക്ക്, ജിയോങ് മോറൂയി
ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകളുടെ ആൻറി ബാക്ടീരിയൽ, ഇമ്മ്യൂൺ എസ്കേപ്പ് കോട്ടിംഗുകൾ അണുബാധകൾ മൂലമുണ്ടാകുന്ന അണുബാധകളും രോഗപ്രതിരോധ പ്രതികരണങ്ങളും കുറയ്ക്കും.
ചോ ക്യുങ് മിൻ, ഓ യങ് ജാങ്, പാർക്ക് ജുൻ ജൂൺ, ലീ ജിൻ ഹ്യൂക്ക്, കിം ഹ്യൂൺ ചിയോൾ, ലീ ക്യുങ് മൂൺ, ലീ ചാങ് ക്യൂ, ലീ യോൻ തേക്ക്, ലീ സൺ-ക്ക്, ജിയോങ് മോറൂയി
ഓർത്തോപീഡിക് ഇംപ്ലാൻ്റുകളുടെ ആൻറി ബാക്ടീരിയൽ, ഇമ്മ്യൂൺ എസ്കേപ്പ് കോട്ടിംഗുകൾ അണുബാധകൾ മൂലമുണ്ടാകുന്ന അണുബാധകളും രോഗപ്രതിരോധ പ്രതികരണങ്ങളും കുറയ്ക്കും.
©2021 അമേരിക്കൻ അസോസിയേഷൻ ഫോർ ദി അഡ്വാൻസ്‌മെൻ്റ് ഓഫ് സയൻസ്.എല്ലാ അവകാശങ്ങളും നിക്ഷിപ്തം.HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef, COUNTER എന്നിവയുടെ പങ്കാളിയാണ് AAAS.സയൻസ് അഡ്വാൻസസ് ISSN 2375-2548.