Mo tagata mama'i o lo'o fa'atinoina le taotoga o le toto, fa'ama'i siama ma fa'ama'i fa'ama'i fa'ama'i fa'ama'i e masani lava ona lamatia ai le ola.O mea ola masani e faigofie ona afaina i meaola, lea e mafua ai ona osofaʻia e siama le vaega manuʻa ma mafua ai le faʻamaʻi pipisi.O le mea lea, o loʻo i ai se manaʻoga faʻanatinati e atiaʻe faʻamaʻi faʻamaʻi ma faʻapipiʻiina puipuiga mo mea faʻapipiʻi.O iinei, ua matou atinaʻeina se tekonolosi faʻaleleia luga o luga mo mea faʻapipiʻi faʻapipiʻi e taʻua o le Lubricated Orthopedic Implant Surface (LOIS), lea e musuia e le lamolemole luga o sioki laau.LOIS e umi ma malosi le fa'afefeteina o le vai i le tele o vai ma mea ola (e aofia ai sela, polotini, calcium ma siama).E le gata i lea, na matou faʻamaonia le malosi faʻainisinia e faasaga i le maosi ma le faʻamautuina o le malosi e ala i le faʻataʻitaʻiina o le faʻaleagaina le maalofia i le taimi o le taotoga in vitro.O le fa'ata'ita'iga o le gau femoral femoral fa'ata'ita'iga o le ponaivi lapiti na fa'aaogaina e su'esu'e mae'ae'a ai le fa'ama'i fa'ama'i ma le mafai ona fa'ama'i pipisi o LOIS.Matou te vaʻaia o le LOIS, o loʻo i ai mea e puipuia ai le biofouling ma le malosi faʻainisinia, o se laʻasaga i luma i taotoga faʻamaʻi e leai se faʻamaʻi pipisi.
I aso nei, ona o le matua o le matua, o le numera o tagata mamaʻi o loʻo mafatia i faʻamaʻi faʻamaʻi (e pei o le gau o tagata matutua, faʻamaʻi faʻamaʻi faʻaleagaina, ma le osteoporosis) ua matua faateleina (1, 2).O le mea lea, o faʻalapotopotoga faʻafomaʻi faʻapipiʻi taua tele i taotoga faʻapitoa, e aofia ai faʻapipiʻi faʻapipiʻi o sikulima, ipu, fao ma soʻoga faʻapitoa (3, 4).Ae ui i lea, o mea faʻapipiʻi tuʻufaʻatasiga masani ua lipotia mai e aʻafia i le pipii siama ma le biofilm, lea e mafai ona mafua ai le faʻamaʻi o le taotoga (SSI) pe a uma le taotoga (5, 6).O le taimi lava e fausia ai le biofilm i luga o le faʻapipiʻi faʻapipiʻi, o le aveeseina o le biofilm e matua faigata lava e oʻo lava i le faʻaogaina o tui tetele o vailaau faʻamaʻi.O le mea lea, e masani lava ona oʻo atu ai i faʻamaʻi pipisi tuga (7, 8).Ona o faʻafitauli o loʻo taʻua i luga, o le togafitiga o faʻamaʻi pipisi e tatau ona aofia ai le toe faʻaogaina, e aofia ai le aveeseina o mea uma ma aano o loʻo siomia ai;o le mea lea, o le a mafatia le tagata maʻi tiga ogaoga ma nisi tulaga lamatia (9, 10).
Ina ia foia nisi o nei faʻafitauli, o vailaʻau-eluting orthopedic implants ua atiaʻe e puipuia ai faʻamaʻi e ala i le aveesea o siama o loʻo pipii i luga (11, 12).Ae ui i lea, o loʻo faʻaalia pea e le taʻiala le tele o tapulaʻa.Ua lipotia mai o le faʻatupuina umi o vailaʻau-eluting implants ua faʻaleagaina ai aano o loʻo siomia ai ma mafua ai le mumū, lea e ono oʻo atu ai i le necrosis (13, 14).E le gata i lea, o solvents organic e mafai ona i ai pe a maeʻa le gaosiga o le gaosiga o vailaʻau-eluting orthopedic implants, lea e matua faʻasaina e le US Food and Drug Administration, e manaʻomia ai ni laasaga faʻamamaina faaopoopo e ausia ai ona tulaga (15).O mea fa'apipi'i fa'ama'i fa'asaina e lu'itau mo le fa'asa'olotoina o vaila'au, ma ona o le fa'atapula'aina o le utaina o vaila'au, o le fa'aaogaina umi o le vaila'au e le mafai (16).
O le isi ta'iala masani o le fa'aofuina lea o le toto i se polymer antifouling e puipuia ai mea ola ma siama mai le pipii i luga (17).Mo se faʻataʻitaʻiga, o polymers zwitterionic ua tosina atu i ai ona o latou mea e le faʻapipiʻi pe a faʻafesoʻotaʻi ma protein plasma, sela, ma siama.Ae ui i lea, o loʻo i ai ni tapulaʻa e fesoʻotaʻi ma le mautu umi ma le faʻaogaina o masini, lea e faʻalavelaveina ai lona faʻaaogaina i totonu o faʻapipiʻi faʻapipiʻi, aemaise lava ona o le masini masini i taimi o taotoga (18, 19).E le gata i lea, ona o le maualuga o le biocompatibility, leai o se manaʻoga mo taotoga aveese, ma mea e faʻamamaina ai luga e ala i le pala, o loʻo faʻaogaina ai mea faʻapipiʻi e faia i mea faʻaleagaina (20, 21).I le taimi o le pala, o fusi vailaʻau i le va o le polymer matrix e malepelepe ma vavae ese mai luga, ma faʻamama e tagata faʻapipiʻi luga.Peita'i, o le fa'amama fa'aola e ala i le fa'amamaina o luga e aoga i se taimi pu'upu'u.E le gata i lea, o le tele o mea e mafai ona faʻaaogaina e aofia ai le poly(lactic acid-glycolic acid copolymer) (PLGA), polylactic acid (PLA) ma le magnesium-based alloys o le a oʻo i le biodegradation le tutusa ma le solo i totonu o le tino, lea o le a afaina ai le mautu o masini.(luasefululua).E le gata i lea, o fasipepa e mafai ona faʻaleagaina e maua ai se nofoaga mo siama e faʻapipiʻi ai, lea e faʻateleina ai le avanoa o faʻamaʻi i se taimi umi.O lenei lamatiaga o le faʻaleagaina o masini ma faʻamaʻi pipisi e faʻatapulaaina ai le faʻaogaina o taotoga palasitika (23).
Superhydrophobic (SHP) luga o loʻo faʻatusalia le faʻatulagaina o le faʻatulagaga o lau lotus ua avea ma fofo talafeagai mo luga o le faʻafefe (24, 25).Pe a faatofu le SHP i totonu o le vai, o le a maileia le ea, ma fai ai taga ea ma puipuia ai le pipii o siama (26).Ae ui i lea, o suʻesuʻega talu ai nei ua faʻaalia ai o le SHP luga o loʻo i ai ni faʻaletonu e fesoʻotaʻi ma le faʻaogaina o masini ma le tumau tumau, lea e faʻalavelaveina ai lona faʻaogaina i totonu o fomaʻi.E le gata i lea, o taga ea o le a faʻamavae ma leiloa a latou mea e tetee ai i le faʻafefe, ma mafua ai ona faʻapipiʻi faʻamaʻi pipisi ona o le tele o luga ole SHP surface (27, 28).Talu ai nei, na faʻaalia ai e Aizenberg ma ana uo se auala fou o le faʻapipiʻiina o luga o le tino e ala i le atinaʻeina o se mea lamolemole na musuia e Nepenthes pitcher plant (29, 30).O luga lamolemole o lo'o fa'aalia ai le mautu umi i lalo o tulaga o le hydraulic, e matua'i fa'afefeteina le suavai i vai ola, ma e iai mea e fa'aleleia ai le tagata lava ia.Ae ui i lea, e leai se auala e faʻaoga ai se faʻapipiʻi i se faʻapipiʻi faʻapitoa faʻafomaʻi, e leʻo faʻamaonia foi e lagolago ai le faʻamaloloina o le tino leaga pe a uma ona faʻapipiʻi.
O iinei, matou te faʻafeiloaʻi ai se mea faʻapipiʻi faʻapipiʻi faʻapipiʻi (LOIS), o le micro / nano-structured orthopedic implant surface ma faʻapipiʻi faʻatasi ma se mea manifinifi lubricant e puipuia ai mai le fesoʻotaʻi ma taotoga palasitika Faʻamaʻi pipisi, e pei o le gau gau.Talu ai ona o le fluorine-functionalized micro / nano-level structure faʻapipiʻi mautu le lubricant i luga o le fausaga, o le LOIS atiaʻe e mafai ona toe faʻafoʻi atoatoa le pipii o vai eseese ma faʻatumauina le faʻaogaina o le anti-fouling mo se taimi umi.LOIS coatings e mafai ona faʻaoga i mea o foliga eseese e faʻamoemoe mo le faʻaogaina o ponaivi.O mea sili ona lelei e tetee atu ai i le biofouling a LOIS e faasaga i siama biofilm [Pseudomonas aeruginosa ma le methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA)] ma mea ola (sela, polotini ma le calcium) ua faʻamaonia i vitro.O le faʻapipiʻiina o le faʻapipiʻi tele i le mea faʻapipiʻi e itiiti ifo i le 1%.E le gata i lea, e tusa lava pe a maeʻa le faʻalavelave faʻainisinia e pei o le sasaina o luga, o le faʻamaloloina o le tagata lava ia e mafua mai i le lubricant e fesoasoani e faʻamautu ai ana mea faʻafefe.O fa'ai'uga o su'ega tumau fa'ainisinia e fa'aalia ai e tusa lava pe a mae'a le fa'atulagaina ma le fa'aogaina o vaila'au, e le fa'aitiitia tele le malosi atoa.E le gata i lea, o se faʻataʻitaʻiga in vitro e faʻataʻitaʻia ai le faʻalavelave faʻainisinia i totonu o le taʻaloga taʻavale na faia e faʻamaonia ai e mafai e LOIS ona tatalia faʻalavelave faʻainisinia eseese e tupu i le taimi o taotoga palasitika.Mulimuli ane, na matou faʻaogaina se lapiti faʻavae i vivo femoral fracture faʻataʻitaʻiga, lea na faʻamaonia ai o loʻo i ai i le LOIS ni mea e sili atu le antibacterial ma le biocompatibility.I'uga fa'ale-a'i ma tala fa'asolopito na fa'amaonia ai o amioga lubricant mautu ma mea e puipuia ai le biofouling i totonu o le 4 vaiaso talu ona fa'atōina e mafai ona maua lelei fa'ama'i fa'ama'i ma le sao mai le puipuiga e aunoa ma le tuai o le fa'amalologa o ponaivi.
Ata 1A o loʻo faʻaalia ai se faʻataʻitaʻiga o le LOIS ua atiaʻe, o loʻo faʻapipiʻiina i le micro / nano-scale structures i le lapiti femoral fracture faʻataʻitaʻiga e faʻamaonia ai ana mea e sili ona lelei i le anti-biological fouling ma anti-infection properties.E fa'atinoina se faiga fa'aola e fa'ata'ita'i ai le pito i luga o se ipu vai, ma puipuia ai le biofouling e ala i le fa'aofiina o se lubricant layer i totonu o le micro/nano structure o luga.O le pito i luga e tui i le lubricant e mafai ona faʻaitiitia le faʻafesoʻotaʻi i le va o mea ola ma luga.O le mea lea, ona o le faʻavaeina o fusi vailaʻau mautu i luga o le fogaeleele, o loʻo i ai le lelei o le antifouling performance ma le mautu umi.O le i'uga, o le anti-biofouling properties o le lubricating surface e mafai ai ona fa'aogaina fa'aoga eseese i su'esu'ega biomedical.Ae ui i lea, e leʻi maeʻa suʻesuʻega lautele i le auala e fegalegaleai ai lenei mea faʻapitoa i totonu o le tino.I le faʻatusatusaina o LOIS ma mea e le lavalava i vitro e faʻaaoga ai le albumin ma biofilm bacteria, e mafai ona faʻamaonia le le faʻapipiʻiina o LOIS (Ata 1B).E le gata i lea, e ala i le ta'avale ese o matāua vai i luga o le mea fa'apipi'i fa'ata'oto ma le mea fa'apipi'i LOIS (Ata S1 ma le Ata S1), e mafai ona fa'aalia le fa'aleagaina o meaola.E pei ona fa'aalia i le ata o le microscope fluorescence, o le mea'ai fa'aalia o lo'o incubated i se fa'amalologa o porotini ma siama na fa'aalia ai le tele o mea fa'aola o lo'o pipii i luga.Ae ui i lea, talu ai ona o lona uiga lelei e tetee atu i le biofouling, e le mafai e le LOIS ona faʻaalia soʻo se fluorescence.Ina ia faʻamaonia lona anti-biofouling ma anti-infection properties, na faʻaogaina le LOIS i luga o le faʻaogaina o mea faʻapipiʻi mo le faʻapipiʻiina o ponaivi (papa ma sikulima) ma tuʻu i se faʻataʻitaʻiga gau o lapiti.Aʻo leʻi faʻapipiʻiina, o le faʻapipiʻi faʻapipiʻi le lavalava ma le LOIS na faʻapipiʻiina i se faʻamaʻi faʻamaʻi mo le 12 itula.O le mua'i fa'ato'a fa'amautinoaina o lo'o fa'atupuina se biofilm i luga o le fa'ato'aga fa'aalia mo fa'atusatusaga.Ata 1C o lo'o fa'aalia ai se ata o le nofoaga gau i le 4 vaiaso talu ona fa'ato'a.I le itu agavale, o se lapiti e leai se mea faʻapipiʻi faʻapipiʻi na faʻaalia se tulaga ogaoga o le mumū ona o le faʻavaeina o se biofilm i luga o le faʻapipiʻi.O le fa'afeagai na i'uga na matauina i lapiti na totoina i le LOIS, o lona uiga, o a'ano o lo'o siomia ai le LOIS e leai ni fa'ailoga o fa'ama'i po'o ni fa'ailoga o le mumū.E le gata i lea, o le ata mataʻutia i le agavale o loʻo faʻaalia ai le nofoaga o taotoga o le lapiti faʻatasi ai ma le faʻapipiʻi faʻaalia, e faʻaalia ai e leai ni mea faʻapipiʻi tele o loʻo i luga o le faʻapipiʻi faʻaalia na maua i luga o le LOIS.O loʻo faʻaalia ai o le LOIS o loʻo i ai se taimi umi ma e iai le malosi e faʻatumauina ai ana mea e faʻafefe ai meaola ma mea faʻapipiʻi.
(A) Ata faʻataʻitaʻiga o LOIS ma lona faʻapipiʻiina i se faʻataʻitaʻiga gau femoral lapiti.(B) Flumorescence microscopy ata o porotini ma siama siama i luga o le eleele ma le LOIS substrate.4 vaiaso talu ona totoina, (C) se ata pue o le nofoaga gau ma (D) se ata X-ray (fa'ailogaina e se fa'ata'afa'afa mumu).Ata fa'aaloaloga: Kyomin Chae, Iunivesite o Yonsei.
O lapiti na fa'amama ma fa'aalia fa'aletonu na totoina na fa'aalia ai se fa'amalologa masani o ponaivi e aunoa ma ni fa'ailoga o le fula po'o le fa'ama'i.I le isi itu, o le SHP implants na mua'i fa'ao'o i totonu o se fa'amalologa fa'ama'i e fa'aalia ai le mumū e feso'ota'i ma fa'ama'i i luga o a'a o lo'o si'omia.E mafai ona mafua lenei mea ona o lona le mafaia ona taofia le pipii o siama mo se taimi umi (Ata S2).Ina ia faʻamaonia e le aʻafia le LOIS i le faʻamalologa, ae faʻalavelave faʻamaʻi pipisi e fesoʻotaʻi ma le faʻapipiʻiina, o ata X-ray o le faʻaalia lelei matrix ma LOIS i le nofoaga gau na faʻatusatusa (Ata 1D).O le ata o le X-ray o le faʻapipiʻi lelei na faʻaalia ai laina osteolysis faifai pea, e faʻaalia ai e leʻi faʻamalolo atoatoa le ponaivi.E ta'u mai ai e ono tuai tele le toe fa'aleleia o ponaivi ona o le fulafula e a'afia i fa'ama'i.I se isi itu, na faʻaalia ai o lapiti na totoina i le LOIS ua faʻamalolo ma e leʻi faʻaalia se nofoaga gau.
Ina ia mafai ona atiaʻe mea faʻapitoa faʻafomaʻi ma le tumau tumau ma le faʻatinoga (e aofia ai le tetee atu i le biofouling), e tele taumafaiga ua faia.Ae ui i lea, o le i ai o mea ola eseese ma le malosi o le pipii o le tino e faʻatapulaʻaina ai le atinaʻeina o latou metotia faʻalagolago ile falemaʻi.Ina ia mafai ona foia nei faaletonu, ua matou atiina ae se fausaga micro / nano layered ma chemically faʻaleleia luga, lea e optimized ona o le malosi capillary maualuga ma vailaʻau affinity e tausia le lamolemole lubricant i le tulaga sili.Ata 2A o lo'o fa'aalia ai le fa'agasologa atoa o gaosiga ole LOIS.Muamua, saunia se u'amea u'amea (SS) 304 vasega faafoma'i.Lona lua, o le micro/nano fausaga e fausia i luga o le SS substrate e ala i kemikolo etching e faaaoga hydrofluoric acid (HF) solution.Ina ia toe faʻafoʻisia le faʻafefeteina o le SS, o le nitric acid (HNO3) solution (31) o loʻo faʻaaogaina e faʻaogaina ai le meaʻai.O le passivation e faʻaleleia ai le faʻafefe o le SS substrate ma faʻagesegese ai le faʻagasologa o mea e ono faʻaitiitia ai le gaioiga atoa o LOIS.Ma, e ala i le faia o se monolayer faʻapipiʻiina e le tagata lava ia (SAM) ma le 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxysilane (POTS), ua faʻaleleia le faʻaogaina o le faʻaogaina e faʻaleleia ai le fefaʻatauaʻiga o vailaʻau i le va o luga ma le lamolemole lubricant Affinity.O le suiga i luga e matua faʻaitiitia ai le malosi o le faʻaogaina o le micro/nano-scale faʻatulagaina luga, lea e fetaui ma le malosi i luga ole lubricant lamolemole.Ole mea lea e mafai ai ona fa'asusu atoa le lubricant, ma fa'atupuina ai se fa'amautu lubricant i luga o le fogaeleele.Ua fa'aalia le fa'aleleia o luga ole fa'a'ele'ele ole hydrophobicity.O faʻaiʻuga o loʻo faʻaalia ai o le lubricant maseesee o loʻo faʻaalia amioga mautu i luga ole LOIS ona o le maualuga o vailaʻau faʻatasi ma le malosi o le capillary e mafua mai i le micro / nano structure (32, 33).O suiga faʻapitoa i luga o le SS pe a maeʻa suiga o luga ma tui lubricant na suʻesuʻeina.O le fausaga fa'apipi'i micro/nano e fa'atupu i luga e mafai ona fa'atupu suiga va'aia ma fa'apogisa ai luga.O lenei fa'alavelave e fa'atatau i le fa'atuputeleina o le fa'asa'oina o le malamalama i luga o le lau'ele'ele talatala, lea e fa'atuputeleina ai le fe'avea'i o ata e mafua mai i le fa'aogaina o le malamalama (34).E le gata i lea, a maeʻa ona tui le lubricant, e faʻapogisa le LOIS.O le lubricating layer e mafua ai ona faʻaitiitia le malamalama e atagia mai le mea faʻapipiʻi, ma faʻapogisaina ai le LOIS.Ina ia mafai ona faʻamalieina le microstructure / nanostructure e faʻaalia ai le pito sili ona laʻititi (SA) e ausia ai le anti-biofouling performance, suʻesuʻeina electron microscopy (SEM) ma atomic pairs sa faʻaogaina e faʻatino ai taimi eseese HF etching (0, 3)., 15 ma 60 minute) Force Microscope (AFM) (Ata 2B).O ata o le SEM ma le AFM o loʻo faʻaalia ai ina ua maeʻa sina taimi puupuu (3 minute o le togiina), o le mea e leai se mea e fai ai le faʻaogaina o le nano-scale e le tutusa.E suia le talatala o luga i le taimi e togi ai (Ata S3).O le taimi-varying curve o loʻo faʻaalia ai o loʻo faʻaauau pea ona faʻatuputeleina le gaʻo o luga ma oʻo atu i le maualuga i le 15 minute o le togitogiina, ona naʻo sina faʻaitiitia laʻititi o le tau roughness e matauina i le 30 minute o le etching.I le taimi lea, o le nano-level roughness ua etched ese, ae o le micro-level roughness e tuputupu malosi malosi, ma atili ai ona mautu suiga talatala.A maeʻa le faʻapipiʻiina mo le sili atu i le 30 minute, o loʻo matauina se isi faʻaopoopoga o le gaʻo, lea o loʻo faʻamatalaina auiliili e pei ona taua i lalo: SS e aofia ai le sila, faʻafefiloi ma elemene e aofia ai le uʻamea, chromium, nickel, molybdenum ma le tele o isi elemene.Faatasi ai ma nei elemene, o le uʻamea, chromium ma le molybdenum o loʻo i ai se sao taua i le fausiaina o le micron / nano-scale roughness i luga o le SS e le HF etching.I le amataga o le pala, o le uʻamea ma le chromium e masani ona pala ona o le molybdenum e maualuga atu le faʻaleagaina nai lo le molybdenum.A'o fa'agasolo le togitogiga, e o'o atu le vaifofo etching i le fa'apitonu'u i le fa'apitonu'u, fa'atupu fluoride ma oxides e mafua mai i le etching.O le fluoride ma le oxide e fa'afefete ma iu ai ina toe fa'aputu i luga o le fogā'ele'ele, ma fa'atupu ai se talatala i luga ole laiga ile micron/nano range (31).O lenei micro / nano-level roughness o loʻo i ai se sao taua i le faʻamaloloina o mea totino a LOIS.O luga ole fua lua e maua ai se aafiaga synergistic, matua faateleina le malosi capillary.O lenei mea fa'apitoa e mafai ai e le lubricant ona so'o i luga ma le mausali ma fesoasoani i mea e fa'amalolo ai le tagata lava ia (35).O le faʻavaeina o le talatala e faʻalagolago i le taimi o le etching.I lalo ifo o le 10 minute o le togitogiina, o le pito i luga o loʻo i ai na o le nano-scale roughness, lea e le lava e uu ai le lubricant e maua ai le biofouling resistance (36).I le isi itu, afai o le taimi etching e sili atu i le 30 minute, o le nano-scale roughness na faia e le toe faʻafouina o le uʻamea ma le chromium o le a mou atu, ma na o le micro-scale roughness o le a tumau ona o le molybdenum.O le pito i luga o le mata e leai se nano-scale roughness ma leiloa le synergistic aafiaga o lua-laasaga gaoa, lea e afaina ai le tagata lava faamalolo uiga o LOIS.O fua SA na faia i luga o substrates ma taimi eseese etching e faʻamaonia ai le faʻaogaina o le faʻaogaina.O ituaiga eseese o vai na filifilia e faʻatatau i le viscosity ma le malosi o luga, e aofia ai le vai deionized (DI), toto, ethylene glycol (EG), ethanol (EtOH) ma le hexadecane (HD) (Ata S4).O le fa'asologa o le fa'asologa o taimi e fa'aalia ai mo vai eseese e eseese le malosi ma le viscosities, o le SA o le LOIS pe a mae'a le 15 minute o le togiina o le pito maualalo lea.O le mea lea, LOIS ua sili ona lelei e faʻapipiʻi mo le 15 minute e fausia ai le micron ma le nano-scale roughness, lea e talafeagai mo le faʻaleleia lelei o le tumau o le lubricant ma mea sili ona lelei anti-fouling.
(A) Fa'ata'ita'iga ata o le fa'agasologa o le gaosiga o le LOIS.O loʻo faʻaalia e le faʻapipiʻi le SAM na faia i luga o le meaʻai.(B) ata SEM ma AFM, faʻaaogaina e faʻamalieina ai le micro / nano fausaga o le substrate i lalo o taimi eseese etching.X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectra o le (C) Cr2p ma (D) F1s ina ua uma le passivation luga ma le ufiufi SAM.au, iunite fa'atonu.(E) Fa'atusa ata o matāua vai i luga ole mea'ai, togitogi, SHP ma LOIS.(F) Ole fua fa'afeso'ota'i (CA) ma le SA o su'esu'ega fa'atasi ai ma fa'alavelave i luga ole SHP ma LOIS.O fa'amaumauga o lo'o fa'aalia i le uiga ± SD.
Ma, ina ia faʻamaonia le suiga i mea tau vailaʻau o le luga, sa faʻaaogaina le X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) e suʻesuʻe ai le suiga i le vailaʻau faʻapipiʻi o le substrate surface pe a uma le ufiufi o luga.O le Ata 2C o lo'o fa'aalia ai le fuaina o le XPS o le HF ua togitogia ma le HNO 3 ua togafitia.O pito autu e lua i le 587.3 ma le 577.7 eV e mafai ona faʻatatau i le Cr-O fusi o loʻo i ai i le chromium oxide layer, o le eseesega tele lea mai le HF etched surface.E mafua ona o le taumafaina o le uʻamea ma le chromium fluoride i luga o le fogaeleele e le HNO3.O le fa'aogaina o le HNO3 e mafai ai e le chromium ona fa'atupuina se pa'aga o le oxide passivating i luga, lea e toe fa'asalaina ai le SS ua togitogia i le pala.I le Ata 2D, XPS spectra na maua e faʻamaonia ai o le silane faʻavae fluorocarbon na fausia i luga o le fogaeleele ina ua maeʻa le faʻapipiʻiina o le SAM, lea e maualuga tele le faʻafefe o le vai e oʻo lava i le EG, toto ma le EtOH.O le SAM faʻapipiʻi e faʻamaeʻaina e ala i le tali atu o vaega faʻaogaina o le silane faʻatasi ai ma vaega hydroxyl na fausia e togafitiga plasma.O le i'uga, na maitauina ai se fa'aopoopoga tele i tumutumu o CF2 ma CF3.O le malosi o le fusifusia i le va o le 286 ma le 296 eV o loʻo faʻaalia ai ua maeʻa lelei le suiga o vailaʻau e le SAM coating.O loʻo faʻaalia e le SHP le tele o CF2 (290.1 ​​​​eV) ma le CF3 (293.3 eV) pito i luga, e mafua mai i le silane faʻavae fluorocarbon na fausia i luga.O le Ata 2E o lo'o fa'aalia ai ata fa'atusa o fua fa'atatau o feso'ota'iga (CA) mo vaega 'ese'ese o vai fa'afefeteina o lo'o fa'afeso'ota'i ma gaogao, togitogi, SHP, ma LOIS.O ata nei o lo'o fa'aalia ai o le fa'ato'aga ua avea ma hydrophilic ona o le micro/nano structure na fausia e ala i vaila'au fa'ama'i ina ia fa'afefe vai fa'asao i totonu o le fausaga.Ae peita'i, a fa'apipi'i le mea'ai i le SAM, e fa'aalia e le mea'ai le malosi o le vai, o lea e fai ai se SHP i luga ma e la'ititi le mea e fa'afeso'ota'i ai le vai ma le pito i luga.Mulimuli ane, o le faʻaitiitia o le CA na matauina i LOIS, lea e mafai ona faʻatatau i le faʻaogaina o le lubricant i totonu o le microstructure, ma faʻateleina ai le nofoaga faʻafesoʻotaʻi.Ina ia faʻamaonia o loʻo i ai le maualuga o le suavai ma mea e le faʻapipiʻiina, o le LOIS na faʻatusatusa i le SHP substrate e ala i le fuaina o le CA ma le SA e faʻaaoga ai vai eseese (Ata 2F).O ituaiga vai eseese na filifilia e fa'atatau i le viscosity ma le malosi i luga o le fogaeleele, e aofia ai le vai fa'afefeteina, toto, EG, EtOH ma le HD (Ata S4).O fa'ai'uga o le fuaina o le CA o lo'o fa'aalia ai pe a fa'asolo le CA i le HD, o le fa'aitiitiga o le tau o le CA, lea e maualalo ai le malosi o le CA.E le gata i lea, o le LOIS o le CA atoa e maualalo.Ae ui i lea, o le fua SA o loʻo faʻaalia ai se mea e matua ese lava.Se'i vagana le vai fa'a'ona, o vai uma e pipii i le mea'ai SHP e aunoa ma le see ese.I le isi itu, LOIS o loʻo faʻaalia se SA maualalo tele, pe a faʻafefe uma le vai i se tulimanu maualalo ifo i le 10 ° i le 15 °, o le a taʻavale uma le vai.O lo'o fa'aalia malosi ai le le pipi'i o LOIS e sili atu nai lo le SHP surface.E le gata i lea, o loʻo faʻaogaina foʻi le LOIS coatings i ituaiga eseese o mea, e aofia ai le titanium (Ti), polyphenylsulfone (PPSU), polyoxymethylene (POM), polyether ether ketone (PEEK) ma le bioabsorbable polymers (PLGA), O i latou o mea faʻapipiʻi faʻapipiʻi (Ata. S5)).O ata fa'asolosolo o matāua i luga o mea na togafitia e le LOIS o lo'o fa'aalia ai e tutusa mea fa'aanti-biofouling a LOIS i mea uma.E le gata i lea, o fua o fua o le CA ma le SA o loʻo faʻaalia ai o mea e le faʻapipiʻiina o LOIS e mafai ona faʻaoga i isi mea.
Ina ia faʻamaonia le faʻaogaina o meatotino a le LOIS, o ituaiga eseese o substrates (e aofia ai le leai, etched, SHP ma LOIS) na faʻapipiʻiina i le Pseudomonas aeruginosa ma le MRSA.O nei siama e lua na filifilia e fai ma sui o siama falemaʻi, lea e mafai ona taʻitaʻia ai le faʻavaeina o biofilms, e taʻitaʻia ai le SSI (37).Ata 3 (A ma le B) o loʻo faʻaalia ai ata o le microscope fluorescence ma le colony forming unit (CFU) fua faʻatatau o substrates incubated i le faʻamalolo faʻamaʻi mo taimi pupuu (12 itula) ma le umi (72 itula), i le faasologa.I se taimi puʻupuʻu, o le a fausia ai e siama ni fuifui ma tuputupu aʻe i le lapopoa, e ufiufi ai i latou i mea e pei o le mucus ma puipuia ai lo latou aveeseina.Ae ui i lea, i le taimi o le 72-itula faʻafefe, o le siama o le a matua ma faigofie ona taʻape e fausia ai le tele o kolone poʻo fuifui.O le mea lea, e mafai ona manatu o le 72-itula o le faʻamaʻiina o se taimi umi ma o le taimi talafeagai faʻapipiʻi e fausia ai se biofilm malosi i luga o le fogaeleele (38).I se taimi puʻupuʻu, o le faʻapipiʻiina ma le pito i luga o le SHP na faʻaalia ai le pipii siama, lea na faʻaititia e tusa ma le 25% i le 50% pe a faʻatusatusa i le mea e leai ni mea.Ae ui i lea, ona o le lelei o le anti-biofouling performance ma le mautu, e leʻi faʻaalia e le LOIS le pipii o le biofilm bacteria i se taimi pupuu ma umi.O le ata schematic (Ata 3C) o loʻo faʻamatalaina ai le faʻamatalaga o le faʻaogaina o le faʻaogaina o le vaifofo etching, SHP ma LOIS.O le manatu e faapea o le mea'ai ua togitogia ma meatotino hydrophilic o le a sili atu le lautele o luga nai lo le mea e leai ni mea.O le mea lea, o le a sili atu le pipii siama o le a tupu i luga o le mea etched substrate.Ae peita'i, pe a fa'atusatusa i le mea'ai e leai ni mea, o le mea'ai ua togitogia e matua itiiti lava le biofilm e fausia i luga.E mafua ona o mole vai e pipii mau i luga o le hydrophilic ma galue o se lubricant mo le vai, ma faʻalavelave ai i le pipii o siama i se taimi pupuu (39).Ae ui i lea, o le vaega o mole vai e matua manifinifi ma solu i faʻamaʻi faʻamaʻi.O le mea lea, o le vai molecular layer e mou atu mo se taimi umi, e oʻo atu ai i le faʻapipiʻi tele o siama ma faʻateleina.Mo le SHP, ona o ana mea e le susu mo taimi pupuu, o le pipii o siama e taofia.O le faʻaitiitia o le pipii siama e mafai ona faʻatatau i taga ea o loʻo puʻeina i totonu o le fausaga faʻapipiʻi ma lalo ifo o le malosi, ma faʻaitiitia ai le faʻafesoʻotaʻi i le va o le faʻamalolo siama ma luga.Ae ui i lea, o le tele o le pipii o siama na matauina i le SHP ona na leiloa ana mea e puipuia ai le faʻafefe mo se taimi umi.E mafua ona o le mou atu o taga ea ona o le mamafa o le hydrostatic ma le faʻamavaeina o le ea i totonu o le vai.O lenei mea e mafua ona o le mou atu o taga ea ona o le faʻamavaeina ma le fausaga faʻapipiʻi e maua ai le tele o luga o le ea mo le pipii (27, 40).E le pei o nei mea e lua o loʻo i ai se aafiaga taua i le tumau tumau, o le lubricant lubricant o loʻo i totonu o le LOIS e tui i totonu o le micro / nano structure ma o le a le mou atu e oʻo lava i se taimi umi.Lubricants tumu i micro/nano fausaga e matua mautu ma e malosi le tosina atu i luga ona o lo latou sootaga vailaau maualuga, ma taofia ai le pipii siama mo se taimi umi.O le Ata S6 o lo'o fa'aalia ai se ata fa'ata'oto fa'afefeteina o le microscope o se mea fa'apipi'i lubricant o lo'o fa'atofuina i le phosphate buffered saline (PBS).O ata faʻaauau e faʻaalia ai e tusa lava pe a maeʻa le 120 itula o sina lulu (120 rpm), o le lubricant layer i luga o le LOIS e tumau pea e le suia, e faʻaalia ai le mautu umi i lalo o tulaga tafe.E mafua lenei mea ona o le maualuga o le vailaʻau i le va o le faʻapipiʻiina o le SAM e faʻavae i le fluorine ma le lubricant e faʻavae i luga ole perfluorocarbon, ina ia mafai ai ona fausia se lubricant faʻamautu.O le mea lea, o loʻo tumau pea le faʻatinoga o le anti-fouling.E le gata i lea, na faʻataʻitaʻiina le substrate e faʻatatau i polotini sui (albumin ma fibrinogen), o loʻo i totonu o le plasma, sela e vavalalata vavalalata ma le puipuiga (macrophages ma fibroblasts), ma i latou e fesoʻotaʻi ma ponaivi.Ole mea ole calcium e maualuga tele.(Ata 3D, 1 ma le 2, ma le Ata S7) (41, 42).E le gata i lea, o ata o le microscope fluorescence o le suʻega adhesion mo fibrinogen, albumin ma le calcium na faʻaalia ai uiga faʻapipiʻi eseese o vaega taʻitasi taʻitasi (Ata S8).I le taimi o le fausiaina o ponaivi, o ponaivi fou ma le calcium e mafai ona siosiomia ai le tui faʻapipiʻi, lea e le gata ina faʻalavelave ai le aveeseina, ae mafai foi ona mafua ai le afaina faʻafuaseʻi i le tagata maʻi i le taimi o le aveeseina.O le mea lea, e maualalo le maualuga o le calcium e teu i luga o ipu ponaivi ma sikulima e aoga mo taotoga faʻapitoa e manaʻomia ai le aveeseina o le implant.Faʻavae i luga o le faʻatusatusaga o le vaega faʻapipiʻi e faʻavae i luga o le malosi o le fluorescence ma le numera o le cell, na matou faʻamaonia ai o loʻo faʻaalia e le LOIS mea sili ona lelei e tetee atu ai i meaola mo meaola uma e faʻatusatusa i isi mea.E tusa ai ma faʻaiʻuga o faʻataʻitaʻiga in vitro, e mafai ona faʻaogaina le LOIS anti-biological fouling i faʻapipiʻi faʻapipiʻi, lea e le gata e mafai ona taofia faʻamaʻi pipisi e mafua mai i siama biofilm, ae faʻaitiitia ai foi le mumū e mafua mai i le tino o le tino.
(A) Fluorescence microscope ata o vaega taʻitasi (le lavalava, etched, SHP ma LOIS) faʻapipiʻiina i Pseudomonas aeruginosa ma MRSA faʻamalologa mo 12 ma 72 itula.(B) Ole numera ole CFU faʻapipiʻi ole Pseudomonas aeruginosa ma le MRSA ile luga ole vaega taʻitasi.(C) Fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga o le faiga fa'aleaga fa'aola o le va'aiga pupuu ma taimi umi, SHP ma LOIS.(D) (1) Le numera o fibroblasts pipii i substrate taitasi ma fluorescence microscope ata o sela pipii i le gaogao ma LOIS.(2) Suʻega faʻapipiʻi o polotini e fesoʻotaʻi ma le puipuia, albumin ma le calcium o loʻo aʻafia i le faʻamalolo o ponaivi (* P <0.05, ** P <0.01, *** P <0.001 ma **** P <0.0001).ns, e le taua.
I le tulaga e le maalofia le mamafa o le mamafa, o le umi o masini e masani lava ona avea ma luʻitau autu mo le faʻaogaina o mea faʻapipiʻi antifouling.O metotia fa'aleaga fa'aleaganu'u fa'aleaganu'u e fa'avae i luga o polymers e maualalo le solubility ma le vaivai.O le mea lea, e masani lava ona a'afia i latou i fa'alavelave fa'ainisinia i fa'aoga fa'afoma'i.O le mea lea, e tumau pea se lu'itau mo fa'aoga e pei o tui fa'ato'aga (43, 44).O le ata 4A(1) o lo'o fa'aalia ai ituaiga mamafa e lua o lo'o fa'aogaina i totoga fa'ama'i, e aofia ai le sasaina (fele fa'amamafa) ma le fa'amalosi i le ata fa'apitoa o le toto leaga na gaosia e le vili.Mo se fa'ata'ita'iga, pe a fa'amauina le sikulima i se sikulivili, po'o le taimi fo'i e taofi mau ai e le foma'i tipitipi le ipu ponaivi i tweezers ma fa'aaoga le malosi fa'amalosi, o le a fa'aleagaina le ipu ponaivi palasitika ma maosi i luga uma o fua macro ma micro/nano (Ata 4A, 2) .Ina ia mafai ona faʻataʻitaʻi pe mafai e le LOIS gaosia ona tatalia nei faʻaleagaina i le taimi o taotoga palasitika, na faia ai le nanoindentation e faʻatusatusa ai le maaa o le mea e leai ni mea ma le LOIS i luga o le micro / nano scale e suʻesuʻe ai mea faʻainisinia o le micro / nano structure Impact (Ata. 4B).O le ata faʻataʻitaʻiga o loʻo faʻaalia ai le eseʻesega o amioga faʻaleagaina a LOIS ona o le iai o fausaga micro / nano.O se faʻasologa o le faʻaogaina o le malosi na tusia e faʻavae i luga o taunuuga o le nanoindentation (Ata 4C).O le ata lanumoana o loʻo faʻatusalia ai le mea e leai ni mea, lea e faʻaalia ai naʻo sina suiga, e pei ona vaʻaia e le maualuga o le loloto o le 0.26-μm.I le isi itu, o le faʻasolosolo malie o le malosi o le nanoindentation ma le faʻaogaina o loʻo matauina i LOIS (mumu mumu) e mafai ona faʻaalia ai faʻailoga o le faʻaitiitia o mea faʻainisinia, e mafua ai le loloto o le nanoindentation o le 1.61μm.E mafua ona o le micro / nano structure o loʻo i ai i le LOIS e maua ai se avanoa faʻalautele atili mo le pito o le nanoindenter, o lona uiga e sili atu lona faʻaleagaina nai lo le mea e leai ni mea.Konsta-Gdoutos et al.(45) talitonu e mafua ona o le i ai o nanostructures, nanoindentation ma micro / nano roughness e taʻitaʻia ai pupuni o le nanoindentation le masani.O le vaega paolo e fetaui ma le faʻaogaina o le faʻaogaina o le faʻaogaina o le nanostructure, ae o le vaega e le paolo e faʻatatau i le microstructure.O lenei fa'aletonu e ono fa'aleagaina ai le microstructure/nanostructure o le lubricant o lo'o umia ma afaina ai lona fa'atinoga o le anti-fouling.Ina ia mafai ona suʻesuʻeina le aʻafiaga o le faʻaleagaina i luga o le LOIS, o le faʻaleagaina le maalofia o micro / nano structures na toe faʻaaogaina i totonu o le tino i le taimi o taotoga palasitika.E ala i le fa'aogaina o su'ega o le toto ma le polotini, e mafai ona fa'amautu le mautu o mea fa'aanti-biofouling a LOIS pe a mae'a in vitro (Ata 4D).O se fa'asologa o ata fa'apitoa e fa'aalia ai le fa'aleagaina na tupu i tafatafa o pu o mea ta'itasi.Sa faia se su'ega o le pipii o le toto e fa'aalia ai le a'afiaga o le fa'aleagaina fa'ainisinia i luga o le pa'u fa'ama'i-biofouling (Ata 4E).E pei o le SHP, ua leiloa mea fa'aanti-fouling ona o le fa'aleagaina, ma o lo'o fa'aalia e le LOIS ni mea e sili ona lelei e tete'e ai i le fa'afefe o le toto.E mafua ona, talu ai ona o le malosi i luga e faʻauluina e le gaioiga o le capillary e ufiufi ai le vaega ua faʻaleagaina, o le tafe i totonu o le microstructured lubricant lubricant e toe faʻafoʻi ai mea faʻafefe (35).O le tulaga lava e tasi na matauina i le suʻega o le pipii o le protein e faʻaaoga ai le albumin.I totonu o le vaega ua faaleagaina, o le pipii o le polotini i luga o le SHP o loʻo matauina lautele, ma e ala i le fuaina o lona faʻaogaina o le eria, e mafai ona faʻatusatusaina o le afa o le maualuga o le pipii o le mea e leai ni mea.I le isi itu, o lo'o fa'atumauina pea e le LOIS ana mea e puipuia ai le olaola e aunoa ma le fa'apipi'i (Ata 4, F ma le G).E le gata i lea, o le pito i luga o le sikulima e masani ona afaina i le malosi o le masini, e pei o le viliina, o lea na matou suʻesuʻeina ai le gafatia o le LOIS faʻapipiʻi e tumau pea i luga o le sikulima in vitro.Ata 4H o lo'o fa'aalia ai ata fa'apitoa o sikulima 'ese'ese, e aofia ai le leai, SHP ma LOIS.O le fa'ailoga lanu mumu e fa'atusalia ai le vaega o lo'o fa'amoemoeina e tupu ai le mamafa fa'ainisinia i le taimi o le totoina o ponaivi.E tutusa ma le suʻega faʻapipiʻi polotini o le ipu, e faʻaaogaina se microscope fluorescence e faʻataʻitaʻia ai le faʻapipiʻiina o le polotini ma fuaina le vaega faʻasalalau e faʻamaonia ai le saʻo o le LOIS faʻapipiʻi, e oʻo lava i lalo o le mamafa o le masini (Ata 4, I ma J).O fa'ailoga e fa'aogaina e LOIS e fa'aalia ai le lelei tele o le fa'aogaina o le fa'aogaina, ma toetoe a leai se polotini e pipii i luga.I le isi itu, sa maitauina le pipii atu o porotini i sikuila e leai ni mea ma sikulu SHP, lea o le vaega o le vaega o sikuila SHP o le tasi vaetolu o na sikuli leai ni mea.E le gata i lea, o le faʻapipiʻi faʻapipiʻi faʻaaogaina mo le faʻapipiʻiina e tatau ona malosi faʻainisinia e faʻafefe ai le mamafa o loʻo faʻaogaina i le nofoaga gau, e pei ona faʻaalia i le Ata 4K.O le mea lea, na faia ai se suʻega punou e iloa ai le aʻafiaga o suiga o vailaʻau i mea tau masini.E le gata i lea, e faia lenei mea e faʻamautu ai le faʻamalosi tumau mai le faʻapipiʻi.Fa'aaoga le malosi fa'ainisinia i luga o le sa'o seia o'o ina gaugau atoatoa le mea'ai ma maua ai se pi'o fa'amamafa (Ata 4L, 1).E lua meatotino e aofia ai le modulus a Young ma le malosi faʻafefe na faʻatusatusa i le va o mea e leai ni mea ma LOIS e fai ma faʻailoga o lo latou malosi faʻainisinia (Ata 4L, 2 ma le 3).O le modulus a Young o loʻo faʻaalia ai le gafatia o se meafaitino e tetee atu i suiga faʻainisinia.Ole fua ole Young's substrate ta'itasi o le 41.48±1.01 ma le 40.06±0.96GPa;o le eseesega ua matauina e tusa ma le 3.4%.E le gata i lea, ua lipotia mai o le malosi o le punou, lea e fuafua ai le faigata o mea, o le 102.34 ± 1.51 GPa mo le mea e leai se mea ma le 96.99 ± 0.86 GPa mo SHP.O le mea'ai e leai ni mea'ai e tusa ma le 5.3% maualuga.O le fa'aitiitia la'ititi o mea fa'ainisinia atonu e mafua mai i le fa'aogaina o le notch.I le aʻafiaga o le notch, o le micro / nano roughness e mafai ona avea o se seti o notches, e oʻo atu ai i le faʻalavelave faʻapitonuʻu i le lotoifale ma aʻafia ai mea faʻainisinia o le mea faʻapipiʻi (46).Ae ui i lea, e faʻavae i luga o le mea moni e faapea o le malo o le ponaivi o le tagata ua lipotia mai i le va o le 7.4 ma le 31.6 GPa, ma o le fua LOIS modulus e sili atu nai lo le ponaivi o le tagata (47), ua lava le LOIS e lagolago ai le gau ma lona aotelega. mea fa'ainisinia e la'ititi ona a'afia i suiga o luga.
(A) Ata faʻataʻitaʻiga o le (1) faʻalavelave faʻainisinia o loʻo faʻaogaina i le tui faʻapipiʻi i le taimi o le taotoga, ma le (2) ata faʻapitoa o le faʻamaʻi faʻaleagaina.(B) Fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga ole fua fa'atatau ole nano-mechanical e ala ile nanoindentation ma LOIS ile luga ole la'au.(C) Nanoindentation malosi-si'i pi'o o luga o luga ma LOIS.(D) A maeʻa faʻataʻitaʻiga in vitro, faʻataʻitaʻi ata faʻapitoa o ituaiga eseese o mea faʻapipiʻi (o le vaega ua faʻaleagaina o loʻo faʻamamafaina i se lanu mumu) e faʻataʻitaʻi ai le mamafa o le masini na mafua i le taimi o le taotoga.(E) Su'ega fa'apipi'i toto ma (F) su'ega fa'apipi'i porotini o le vaega o ipu fa'ama'i fa'aleagaina.(G) Fua le vaega e aofia ai le polotini o lo'o pipii i le ipu.(H) Ata fa'apitoa o ituaiga eseese o fa'ailoga fa'ama'i pe a uma le su'ega in vitro.(I) Suʻega faʻapipiʻi polotini e suʻesuʻe ai le faʻamaoni o mea eseese.(J) Fua le vaega o lo'o ufiufi ai le polotini o lo'o pipi'i i le sikulima.(K) O le gaioi a le lapiti ua fa'amoemoe e fa'atupu ai se fa'amamafa tumau i le ponaivi gau.(L) (1) Punu i'uga o su'ega ma ata fa'apitoa a'o le'i punou.O le eseesega i le (2) Young's modulus ma le (3) punou malosi i le va o le toto ma le SHP.O faʻamaumauga o loʻo faʻaalia e pei o le ± SD (* P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001 ma ****P<0.0001).Ata fa'aaloaloga: Kyomin Chae, Iunivesite o Yonsei.
I tulaga fa'afoma'i, o le tele o fa'afeso'ota'iga fa'ama'i ma mea fa'aola ma nofoaga manu'a e sau mai i biofilms matua ma matutua (48).O le mea lea, o le US Centers for Disease Control and Prevention e faʻatatau e 65% o faʻamaʻi uma o tagata e fesoʻotaʻi ma biofilms (49).I lenei tulaga, e manaʻomia le tuʻuina atu o se faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga in vivo e maua ai le faʻavaeina o le biofilm i luga o le faʻapipiʻi.O le mea lea, na matou fausia ai se faʻataʻitaʻiga gau femoral lapiti lea na faʻapipiʻiina muamua i totonu o se faʻamaʻi siama ona faʻapipiʻi lea i femurs lapiti e suʻesuʻe ai mea faʻafefe o LOIS i vivo.Ona o mea taua nei e tolu, o fa'ama'i pipisi e fa'aosoina e ala i le aga'i i luma nai lo le tui tu'u sa'o ole fa'amalolo fa'ama'i: (i) E malosi atu le puipuiga o lapiti nai lo tagata;o le mea lea, tui o faʻamaʻi faʻamaʻi ma siama planktonic e mafai E leai se aʻafiaga i le fausiaina o biofilms.(Ii) O siama Planktonic e sili atu ona aʻafia i vailaau faʻamaʻi, ma e masani ona faʻaaogaina vailaʻau pe a uma le taotoga;mulimuli ane, (iii) e mafai ona fa'afefeteina le siama o le planktonic i sua o le tino (50).E ala i le muaʻi faʻatupuina o le faʻapipiʻi i totonu o se faʻamalolo faʻamaʻi aʻo leʻi faʻapipiʻiina, e mafai ona tatou suʻesuʻeina maeʻaeʻa aʻafiaga leaga o faʻamaʻi siama ma faʻalavelave tino mai fafo (FBR) i luga o le faʻamalologa o ponaivi.O lapiti na ositaulagaina i le 4 vaiaso talu ona totoina, aua o le osseointegration e manaʻomia mo le faʻamalologa o ponaivi o le a maeʻa i totonu ole 4 vaiaso.Ona aveese lea o laau toto mai lapiti mo suesuega i lalo.Ata 5A o lo'o fa'aalia ai le fa'atuputeleina o siama.O le tui faʻapipiʻi faʻamaʻi pipisi e faʻafeiloaʻi i totonu o le tino.O le i'uga o le fa'ato'a fa'ato'a i totonu o le fa'agata fa'ama'i, e ono lapiti mai le ono o lapiti na totoina ma fa'atosina le lavalava na a'afia, ae leai ma se lapiti na totoina i fa'ato'aga LOIS na a'afia.O faʻamaʻi pipisi e faʻasolosolo i laasaga e tolu, e aofia ai le tuputupu aʻe, matua ma le faʻasalalau (51).Muamua, o siama faʻapipiʻi e toe faʻaleleia ma ola i luga, ona fausia ai lea e le siama o se biofilm pe a latou faʻaosoina le polymer extracellular (EPS), amyloid ma DNA extracellular.O le biofilm e le gata e faʻalavelave i le faʻaogaina o vailaʻau faʻamaʻi, ae faʻamalosia foi le faʻaputuina o enzymes faʻaleagaina faʻamaʻi (e pei o le β-lactamase) (52).Mulimuli ane, o le biofilm e faʻasalalauina siama matua i totonu o aano o loʻo siomia ai.O le mea lea, e tupu ai faʻamaʻi pipisi.E le gata i lea, pe a ulu atu se tino mai fafo i totonu o le tino, o se faʻamaʻi e mafai ona mafua ai le malosi o le tali atu e mafai ona mafua ai le afaina tele, tiga, ma le faʻaitiitia o le puipuiga.Ata 5B o loʻo tuʻuina mai ai se faʻamatalaga lautele o le FBR na mafua mai i le faʻaofiina o se mea faʻapipiʻi faʻapipiʻi, nai lo le tali atu e mafua mai i se siama siama.O le puipuiga o le tino e iloa ai le mea na tu'u i totonu o se tino mai fafo, ona mafua ai lea ona tali atu sela ma aano e fa'apipi'i ai le tino mai fafo (53).I le popofou o le FBR, na fausia ai se matrix sapalai i luga o le faʻapipiʻiina o mea faʻapipiʻi, lea na mafua ai le adsorption o le fibrinogen.O le fibrinogen adsorbed ona fausia ai lea o se fesoʻotaʻiga fibrin sili ona mafiafia, lea e faʻamalosia ai le faʻapipiʻiina o leukocytes (54).O le taimi lava e fausia ai le fibrin network, o le a tupu tele le mumū ona o le faʻaogaina o neutrophils.I lenei laasaga, o le tele o cytokines e pei o le tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-4 (IL-4) ma le IL-β ua faʻasaʻolotoina, ma monocytes amata ona faʻaulu i totonu o le nofoaga faʻapipiʻi ma vavae ese i sela tetele.Phage (41, 55, 56).O le fa'aitiitia o le FBR sa avea pea ma lu'itau ona o le tele o le FBR e mafai ona fa'atupu ai le mumū tuga ma fa'aumi, lea e mafai ona o'o atu ai i fa'alavelave oti.Ina ia mafai ona suʻesuʻeina le aʻafiaga o faʻamaʻi siama i totonu o masini o loʻo siomia ai le faʻapipiʻi e leai se mea ma le LOIS, na faʻaaogaina le hematoxylin ma eosin (H&E) ma le Masson trichrome (MT).Mo lapiti na totoina i ni mea e leai ni mea, na alualu i luma fa'ama'i pipisi tuga, ma fa'asolo manino mai i totonu o le H&E a'ano o mea'ai o lo'o fa'aalia manino mai ai fa'ama'i ma necrosis e mafua mai i le mumū.I le isi itu, o le LOIS sili ona malosi anti-biofouling surface e taofia ai le pipii o siama, o lea e leai ni faʻailoga o faʻamaʻi ma faʻaitiitia ai le mumū (Ata 5C).O faʻaiʻuga o le staining MT na faʻaalia ai le tulaga tutusa.Ae ui i lea, o le staining MT na faʻaalia ai foi le edema i lapiti na totoina i le LOIS, e faʻaalia ai o le a toe faʻaleleia (Ata 5D).Ina ia mafai ona suʻesuʻeina le maualuga o le tali atu, o le immunohistochemical (IHC) staining na faia i le faʻaaogaina o cytokines TNF-α ma le IL-6 e fesoʻotaʻi ma le tali atu.O se implant leaga le lavalava e leʻi faʻaalia i siama na faʻatusatusa i se LOIS na faʻaalia i siama ae leʻi aʻafia e suʻesuʻe ai le faʻamalologa i le leai o se siama siama.Ata 5E o loʻo faʻaalia ai se ata faʻapitoa o se faʻataʻitaʻiga IHC o loʻo faʻaalia le TNF-α.O le vaega lanu enaena e fai ma sui o le tali atu, e faʻaalia ai o le tali atu i le LOIS ua faʻaititia teisi.E le gata i lea, o le faʻamatalaga o le IL-6 i LOIS na matua itiiti ifo nai lo le faʻaalia le lelei o le le lavalava (Ata 5F).O le faʻamatalaga o le cytokine na faʻatusatusaina e ala i le fuaina o le vaega o le antibody staining e fetaui ma le cytokine (Ata 5G).A fa'atusatusa i lapiti na fa'aalia i lapiti le lelei, o le maualuga o fa'aaliga o lapiti na totoina i le LOIS na maualalo, ma fa'aalia ai se eseesega anoa.O le faʻaitiitia o le faʻamatalaga o le cytokine o loʻo faʻaalia ai o loʻo iai taimi umi, faʻamautu o loʻo iai le LOIS e le gata e fesoʻotaʻi ma le taofiofia o faʻamaʻi pipisi, ae faʻapea foʻi ma le faʻaitiitia o le FBR, lea e faʻaosoina e macrophages pipii i le substrate (53, 57, 58).O le mea lea, o le faʻaitiitia o le tali atu i le puipuiga ona o le puipuiga o le LOIS e mafai ona foia ai aʻafiaga pe a maeʻa faʻapipiʻi, e pei o le tele o le tali atu pe a uma le taotoga palasitika.
(A) O se ata faʻataʻitaʻiga o le faiga o le faʻavaeina o le biofilm ma faʻasalalau i luga o se mea faʻapipiʻi faʻamaʻi pipisi.eDNA, DNA faaopoopo.(B) Ata fa'ata'ita'i o le tali atu i le puipuiga pe a uma ona tu'uina le fa'apipi'i fa'apipi'i.(C) staining H&E ma le (D) staining MT o asi'i si'osi'omaga o fa'ato'aga fa'ama'i fa'atasi ma le lelei ma LOIS.IHC o cytokines e fesoʻotaʻi ma le puipuia (E) TNF-α ma le (F) IL-6 o ata pisia o lapiti le lavalava-le lelei ma LOIS-faʻapipiʻiina.(G) Fa'atatauina o fa'amatalaga cytokine e ala ile fua fa'atatau o le eria (** P <0.01).
O le biocompatibility o le LOIS ma lona aʻafiaga i le faʻamalolo o ponaivi na suʻesuʻeina i vivo e faʻaaoga ai ata faʻataʻitaʻi [x-ray ma micro-computed tomography (CT)] ma le osteoclast IHC.Ata 6A o loʻo faʻaalia ai le faʻamalologa o ponaivi e aofia ai vaega eseese e tolu: fulafula, toe faʻaleleia, ma toe faʻaleleia.Pe a tupu se gau, o sela mumu ma fibroblasts o le a ulu i totonu o le ponaivi gau ma amata ona tupu i totonu o le aano o le tino.I le taimi o le toe faʻaleleia, o le faʻatupuina o aano vascular e sosolo latalata i le nofoaga gau.O aano o le tino e maua ai meaʻai mo le fausiaina o ponaivi fou, lea e taʻua o le callus.O le vaega mulimuli o le faʻamalologa o ponaivi o le toe faʻaleleia o le tulaga, lea e faʻaititia ai le tele o le callus i le tele o le ponaivi masani ma le fesoasoani o le faʻateleina o le maualuga o osteoclasts faʻagaoioia (59).Tolu-dimensional (3D) toe fausia o le nofoaga gau na faia i le faʻaogaina o micro-CT scans e mataʻituina le eseesega i le maualuga o le faʻavaeina o callus i vaega taʻitasi.Mata'ituina le vaeluaga o le femur e iloa ai le mafiafia o le callus o lo'o siomia ai le ponaivi gau (Ata 6, B ma le C).X-ray na faʻaaogaina foi e suʻesuʻe ai nofoaga gau o vaega uma i vaiaso uma e mataʻituina ai faiga faʻafouina o ponaivi i vaega taʻitasi (Ata S9).Callus ma ponaivi matutua o loʻo faʻaalia i le lanumoana/lanumeamata ma nifo elefane.O le tele o a'oga vaivai e fa'amama i fafo ma se fa'ata'atia.Nude positive ma le SHP na faʻamaonia le faʻavaeina o se vaega itiiti o callus i tafatafa o le nofoaga gau.I le isi itu, o loʻo faʻaalia le leaga o LOIS ma le nofoaga gau o loʻo siʻosiʻomia e le telefoni mafiafia.O ata Micro-CT na fa'aalia ai o le fa'atupuina o le callus na fa'alavelaveina e fa'ama'i fa'ama'i ma fa'ama'i pipisi.E mafua ona o le puipuiga o le tino e faʻamuamua le faʻamaloloina o manuʻa septic e mafua mai i faʻamaʻi pipisi, nai lo le toe faʻaleleia o ponaivi (60).IHC ma le Tartrate-resistant Acid Phosphatase (TRAP) staining na faia e mataʻituina ai le gaioiga o le osteoclast ma le toe faʻaleleia o ponaivi (Ata 6D) (61).E na'o ni nai osteoclast fa'agaoioia ua pisia lanu viole na maua i le le lavalavā lelei ma le SHP.I le isi itu, o le tele o osteoclasts fa'agaoioia na matauina i tafatafa o ponaivi lelei ma matua matutua o LOIS.O lenei mea faʻaalia e faʻaalia ai i le i ai o osteoclasts, o le callus o loʻo siomia ai le nofoaga gau o loʻo feagai ma se faʻagasologa o le toe faʻaleleia (62).O le voluma o ponaivi ma le vaega o le faʻaaliga o le osteoclast o le callus na fuaina e faʻatusatusa ai le maualuga o le faʻavaeina o le callus i luga o le nofoaga gau i vaega uma, ina ia faʻatusatusa ai le micro-CT scan ma le IHC (Ata 6E, 1 ma le 2).E pei ona faʻamoemoeina, o le le lavalava ma le faʻaogaina o le callus i LOIS na sili atu le maualuga nai lo isi vaega, e faʻaalia ai le toe faʻaleleia o ponaivi lelei na tupu (63).O le Ata S10 o lo'o fa'aalia ai le ata mata'utia o le nofoaga o ta'otoga, o le fa'ai'uga ole MT ole aano o lo'o aoina i tafatafa o le sikulima, ma le fa'ai'uga ole TRAP o lo'o fa'ailoa mai ai le fa'aogaina ole ponaivi sikulima.I totonu o le mea e leai ni mea'ai, na matauina le malosi o le callus ma le fibrosis, a'o le LOIS-togaina implant na faʻaalia ai se mea e le faʻaogaina.E faʻapea foʻi, faʻatusatusa i le le lavalava, fibrosis maualalo na matauina i lapiti na totoina i le LOIS, e pei ona faʻaalia e le aū paʻepaʻe.E le gata i lea, o le edema mausali (arrow lanumoana) e mafai ona faʻatatau i le puipuia o meatotino a LOIS, ma faʻaitiitia ai le mumū ogaoga.O le mea e le faʻapipiʻi i luga o le mea faʻapipiʻi ma le faʻaitiitia o le fibrosis o loʻo fautua mai ai e faigofie le faiga o le aveeseina, lea e masani ona iʻu ai i isi gau poʻo le mumu.O le fa'amalologa o ponaivi pe a uma ona aveese fa'a sikulima sa iloiloina e le gaioiga o le osteoclast i le fa'aoga o ponaivi sikulima.O le ponaivi gaogao ma le LOIS implant interface na faʻaaogaina tutusa tulaga o osteoclasts e faʻaleleia atili ai le faʻamalolo o ponaivi, e faʻaalia ai o le LOIS coating e leai se aʻafiaga i le faʻamalolo o ponaivi poʻo le tali atu.Ina ia faʻamaonia o le suiga o luga o loʻo faia i luga o le LOIS e le faʻalavelave i le faʻamalolo o ponaivi, na faʻaaogaina le suʻega X-ray e faʻatusatusa ai le faʻamalolo o ponaivi o lapiti faʻatasi ai ma ions le lelei faʻaalia ma 6 vaiaso ole LOIS implantation (Ata 6F).O faʻaiʻuga na faʻaalia ai pe a faʻatusatusa i le kulupu lelei e le faʻamaʻiina, LOIS na faʻaalia le tikeri tutusa o le faʻamalolo o ponaivi, ma e leai ni faʻailoga manino o le gau (laina osteolysis faifai pea) i vaega uma e lua.
(A) Ata fa'ata'ita'i o le fa'amālōlōina o ponaivi ina ua gau.(B) Le eseesega i le tikeri o le faʻavaeina o callus o vaega taʻitasi i luga ma le (C) le ata faʻasolosolo o le nofoaga gau.(D) Uiga o le TRAP e va'aia ai le gaioiga o le osteoclast ma le fa'aosoina o ponaivi.Faʻavae i luga o le TRAP gaioiga, o le faʻavaeina o le callus i fafo o le ponaivi cortical na faʻavasegaina faʻatusatusa e (E) (1) micro-CT ma (2) gaioiga osteoclast.(F) 6 vaiaso talu ona faʻapipiʻiina, ata X-ray o le ponaivi gau o le faʻaalia le lelei (faʻaalia e le faʻailoga lanu mumu) ma le LOIS (faʻailogaina e le lanu moana tafaʻi faatafafa).O su'esu'ega fa'afuainumera na fa'atinoina ile su'esu'ega tasi ala ole eseesega (ANOVA).* P <0.05.** P <0.01.
I se faapuupuuga, o loʻo tuʻuina atu e le LOIS se ituaiga fou o le faʻamaʻi pipisi o le antibacterial ma le puipuiga o le sola ese mo faʻamaʻi toto.O fa'ato'aga fa'ato'aga masani fa'atasi ai ma le fa'atinoina o galuega a le SHP e fa'aalia ai mea fa'ato'aga mo taimi pupuu, ae le mafai ona fa'atumauina a latou meatotino mo se taimi umi.O le superhydrophobicity o le mea'ai e mailei ai le ea i le va o siama ma le mea'ai, ma faʻatupu ai taga ea, ma puipuia ai faʻamaʻi pipisi.Ae ui i lea, ona o le faʻasalalauina o le ea, o nei taga ea e faigofie ona aveese.I le isi itu, ua fa'amaonia lelei e le LOIS lona gafatia e puipuia ai fa'ama'i pipisi e feso'ota'i i le biofilm.O le mea lea, ona o mea e tetee i le teenaina o le lubricant layer ua tui i totonu o le micro/nano structure surface, e mafai ona puipuia le afaina o siama.'ese'ese uiga fa'atusa auala e aofia ai le SEM, AFM, XPS ma le fuaina CA e fa'aogaina e fa'amalieina tulaga o lo'o gaosia LOIS.E le gata i lea, e mafai foi ona faʻaoga LOIS i mea olaola eseese e masani ona faʻaaogaina i mea faʻapipiʻi faʻapipiʻi, e pei ole PLGA, Ti, PE, POM ma le PPSU.Ona fa'ata'ita'iina lea o le LOIS i le in vitro e fa'amaonia ai ana mea fa'aanti-biofouling e fa'asaga i siama ma mea fa'aola e feso'ota'i ma le tali atu.O fa'ai'uga o lo'o fa'aalia ai e sili ona lelei a'afiaga fa'ama'i ma anti-biofouling pe a fa'atusatusa i le fa'ato'aga fua.E le gata i lea, o loʻo faʻaalia e le LOIS le malosi faʻainisinia e tusa lava pe uma ona faʻaaogaina le mamafa o le masini, lea e le mafai ona alofia i taotoga palasitika.Ona o le fa'amalologa a le tagata lava ia o le lubricant i luga o le fausaga o le micro/nano, na fa'atumauina lelei e le LOIS ana mea e fa'afefe ai meaola.Ina ia mafai ona suʻesuʻeina le biocompatibility ma mea antibacterial o LOIS i vivo, LOIS na totoina ile lapiti femur mo le 4 vaiaso.E leai se fa'ama'i pipisi na matauina i lapiti na totoina ile LOIS.E le gata i lea, o le faʻaaogaina o le IHC na faʻaalia ai le faʻaitiitia o le maualuga o le tali atu i le lotoifale, e faʻaalia ai o le LOIS e le faʻalavelaveina le faʻamalologa o ponaivi.LOIS o lo'o fa'aalia lelei mea fa'ama'i fa'ama'i ma puipuiga puipuia, ma ua fa'amaonia e puipuia lelei le fa'atupuina o le biofilm a'o le'i faia ma i le taimi o taotoga fa'apitoa, ae maise mo le fa'aogaina o ponaivi.I le fa'aaogaina o se fa'ata'ita'iga o le gau femoral femoral fa'ata'ita'iga o le ga'o ponaivi lapiti, o le a'afiaga o fa'ama'i pipisi e feso'ota'i i le biofilm i luga o le fa'amālōlōina o ponaivi na fa'aosoina e fa'ato'i fa'ato'a sa su'esu'eina loloto.I le avea ai o se suʻesuʻega i le lumanaʻi, e manaʻomia se faʻataʻitaʻiga fou i vivo e suʻesuʻe ai faʻamaʻi pipisi pe a uma ona faʻapipiʻiina ina ia malamalama atoatoa ma puipuia faʻamaʻi pipisi e fesoʻotaʻi ma biofilm i le faagasologa atoa o le faʻamalologa.E le gata i lea, o le osteoinduction o se luʻitau e leʻi foʻia i le tuʻufaʻatasia ma LOIS.E manaʻomia nisi suʻesuʻega e tuʻufaʻatasia ai le pipii filifilia o sela osteoinductive poʻo vailaʻau faʻafouina ma LOIS e foia ai le luʻitau.I le aotelega, o le LOIS o loʻo faʻatusalia ai se faʻapipiʻi faʻapipiʻi faʻapipiʻi faʻapipiʻi faʻatasi ma le malosi faʻainisinia ma mea e sili ona lelei anti-biofouling, lea e mafai ona faʻaitiitia ai le SSI ma aʻafiaga e puipuia ai.
Fufulu le 15mm x 15mm x 1mm 304 SS substrate (Dong Kang M-Tech Co., Korea) ile acetone, EtOH ma DI vai mo le 15 minute e aveese ai mea leaga.Ina ia mafai ona fausia se fausaga micro / nano-level i luga o le fogaeleele, o le mea faʻamama e faʻaofuofu i se 48% i le 51% HF solution (DUKSAN Corp., South Korea) ile 50°C.Ole taimi ole togitogi e ese mai le 0 ile 60 minute.Ona fa'amamāina lea o le substrate togitogia i le vai fa'a-deionized ma tu'u i totonu o se vaifofo 65% HNO3 (Korea DUKSAN Corp.) i le 50 ° C mo le 30 minute e fausia ai se chromium oxide passivation layer i luga o le fogaeleele.A maeʻa le pasi, e fufulu le substrate i le vai deionized ma faʻamago ina ia maua ai se mea faʻapipiʻi ma se fausaga faʻapipiʻi.O le isi mea, na faʻaalia ai le substrate i le plasma okesene (100 W, 3 minute), ma faʻaofuina vave i se vaifofo o le 8.88 mM POTS (Sigma-Aldrich, Siamani) i toluene i le vevela o le potu mo 12 itula.Ona fa'amama lea o le mea'ai fa'apipi'i i le POTS i le EtOH, ma fa'amau i le 150°C mo le 2 itula e maua ai se POTS SAM mafiafia.A maeʻa le faʻapipiʻiina o le SAM, na faʻapipiʻiina se lubricant layer i luga o le substrate e ala i le faʻaogaina o se lubricant perfluoropolyether (Krytox 101; DuPont, ISA) faʻatasi ai ma le mamafa o le 20 μm / cm 2. Aʻo leʻi faʻaogaina, faʻamama le lubricant e ala ile 0.2 micron filter.Ave'ese le lubricant tele e ala i le fa'asaga i le tulimanu 45° mo le 15 minute.O le faiga lava lea e tasi na fa'aaogaina mo fa'ameamea fa'apipi'i na faia i le 304 SS (fa'amau fa'amau ma fa'amau fa'amau; Dong Kang M-Tech Co., Korea).O fa'apipi'i fa'ato'aga uma ua mamanuina ina ia fetaui ma le geometry o le femur lapiti.
O le faʻaogaina o le eleele o le substrate ma le faʻapipiʻiina o mea faʻapipiʻi na asiasia e le SEM emission fanua (Inspect F50, FEI, USA) ma le AFM (XE-100, Park Systems, Korea i Saute).O le gaogao (Ra, Rq) e fuaina i le fa'ateleina o le vaega o le 20 μm i le 20 μm (n=4).O le XPS (PHI 5000 VersaProbe, ULVAC PHI, Iapani) faʻapipiʻiina ma le ala Al Kα X-ray ma le tele o le 100μm2 sa faʻaaogaina e suʻesuʻe ai le faʻaogaina o vailaʻau.O se faiga e fuaina ai le CA ua fa'apipi'iina ma se mea pu'e pu'e ata (SmartDrop, FEMTOBIOMED, ​​Korea i Saute) sa fa'aaogaina e fua ai le suavai CA ma le SA.Mo fua ta'itasi, 6 i le 10 μl o matāua (vai fa'a'ona, toto solofanua, EG, 30% ethanol, ma HD) e tu'u i luga e fua ai le CA.Pe a faʻatupulaʻia le faʻaogaina o le substrate i le saoasaoa o le 2 ° / s (n = 4), e fua le SA pe a pa'ū le matāua.
Pseudomonas aeruginosa [American Type Culture Collection (ATCC) 27853] ma le MRSA (ATCC 25923) na faʻatau mai ATCC (Manassas, Virginia, ISA), ma le faʻatauga faʻatau na tausia i le -80 ° C .A'o le'i fa'aogaina, o le aganu'u fa'a'aisa sa fa'a'a'a'a i totonu o le soya soya fa'asusu trypsin (Komed, Korea) i le 37°C mo le 18 itula ona fa'alua lea ona fa'agaoioia.A maeʻa le faʻamaʻiina, o le aganuʻu na faʻapipiʻiina i le 10,000 rpm mo le 10 minute i le 4 ° C ma fufulu faalua i se vaifofo PBS (pH 7.3).O le aganu'u centrifuged ona fa'asolo lea i luga o ipu agar toto (BAP).O le MRSA ma le Pseudomonas aeruginosa na saunia i le po ma faʻatupuina i le sua Luria-Bertani.O le faʻaogaina o le Pseudomonas aeruginosa ma le MRSA i totonu o le inoculum na faʻatulagaina faʻatusatusa e le CFU o le faʻamalologa i faʻamaʻi faʻasolosolo i luga o agar.Ona, fetuutuunai le faʻamaʻi siama i le 0.5 McFarland tulaga, lea e tutusa ma le 108 CFU / ml.Ona faʻafefeteina lea o le faʻamalologa siama galue 100 taimi i le 106 CFU / ml.Ina ia faʻataʻitaʻiina mea faʻapipiʻi antibacterial, o le substrate na faʻamaʻaina i le 121 ° C mo le 15 minute aʻo leʻi faʻaaogaina.Ona tuʻuina atu lea o le substrate i le 25 ml o le faʻamalolo faʻamaʻi ma faʻafefe i le 37 ° C ma le lulu malosi (200 rpm) mo le 12 ma le 72 itula.A maeʻa le faʻamaʻi, na aveese mea taʻitasi mai le incubator ma fufulu faʻatolu i le PBS e aveese ai soʻo se siama opeopea i luga.Ina ia mafai ona mataʻituina le biofilm i luga o le substrate, na faʻapipiʻi le biofilm i le methanol ma faʻafefeteina i le 1 ml o le moli crimidine mo le 2 minute.Ona fa'aaogaina lea o se microscope fluorescence (BX51TR, Olympus, Iapani) e pu'e ai ata o le biofilm pisipisia.Ina ia mafai ona faʻatusatusa le biofilm i luga o le substrate, o sela faʻapipiʻi na vavae ese mai le mea faʻapipiʻi e ala i le bead vortex method, lea na manatu o le auala sili lea ona talafeagai e aveese ai siama faʻapipiʻi (n = 4).Fa'aaogā tui fa'amama, aveese le mea'ai mai le mea e tupu a'e ai ma tata le ipu vaieli e aveese ai le tele o le vai.O sela fa'apipi'i matala na aveese e ala i le fufulu fa'alua ile PBS fa'amama.Ona tu'uina atu lea o mea'ai ta'itasi i se paipa su'esu'e mama'i o lo'o i ai le 9 ml o le 0.1% protein ept saline (PSW) ma le 2 g o le 20 i le 25 pulu tioata fa'ama'i (0.4 i le 0.5 mm le lautele).Ona vortex mo le 3 minute e aveese ai sela mai le faʻataʻitaʻiga.A maeʻa le vortex, o le faʻamalologa na faʻafefeteina faʻa 10 faʻatasi ma le 0.1% PSW, ona faʻapipiʻi ai lea o le 0.1 ml o faʻamaʻi taʻitasi ile BAP.A maeʻa le 24 itula o faʻamaʻi i le 37 ° C, o le CFU e faitau ma le lima.
Mo sela, na faʻaaogaina ai le fibroblasts o le isumu NIH/3T3 (CRL-1658; American ATCC) ma le macrophages RAW 264.7 (TIB-71; American ATCC).Fa'aaoga le fa'aogaina ole Eagle medium a Dulbecco (DMEM; LM001-05, Welgene, Korea) e fa'atupu ai le fibroblasts o isumu ma fa'aopoopo i le 10% calf serum (S103-01, Welgene) ma le 1% penicillin-streptomycin (PS; LS202-02, Welgene (Welgene). ). Fa'aaoga le DMEM e fa'atupu ai le fa'atupuina o macrophages, fa'aopoopo i le 10% fetal bovine serum (S001-01, Welgene) ma le 1% PS tu'u le mea'ai i totonu o se ipu fa'aola e ono-vaieli, Ma fa'ama'i sela i le 105 sela/cm2. O sela na faʻapipiʻiina i le po i le 37 ° C ma le 5% CO2 Mo le faʻaogaina o le cell, na faʻapipiʻiina sela i le 4% paraformaldehyde mo le 20 minute ma tuʻu i le 0.5% Triton X Incubate mo le 5 minute i le -100 i le 37 ° C mo le 30 minute A maeʻa le faʻaogaina o le faʻaogaina, faʻaaoga le mea faʻapipiʻi ma le 4', 6-diamino-2-phenylindole (H -1200, Vector Laboratories, UK) VECTASHIELD faʻapipiʻi ala (n = 4 i le sela). , fluorescein, fluorescein isothiocyanate-albumin (A9771, Sigma-Aldrich, Siamani) ma le plasma tagata O le Alexa Fluor 488-conjugated fibrinogen (F13191, Invitrogen, ISA) na faʻamavaeina i le PBS (10 mM, pH 7.4).O faʻasalalauga o albumin ma fibrinogen o le 1 ma le 150 μg / ml, i le faasologa.A mae'a le mea'ai A'o le'i faatofu i le vaifofo polotini, fufulu ile PBS e toe fa'asusu ai le pito i luga.Ona faatofu uma lea o mea'ai i totonu o se ipu vaieli e ono o lo'o i ai le vaifofo porotini ma fa'asusu i le 37°C mo le 30 ma le 90 minute.Ina ua uma le incubation, ona aveese lea o le substrate mai le vaifofo porotini, fufulu lemu i le PBS 3 taimi, ma faʻamau i le 4% paraformaldehyde (n = 4 mo porotini taʻitasi).Mo le calcium, sodium chloride (0.21 M) ma le potassium phosphate (3.77 mM) ) Sa fa'amavae i le vai fa'a'ona.O le pH o le vaifofo na fetuunai i le 2.0 e ala i le faʻaopopoina o le hydrochloride solution (1M).Ona fa'amavae lea o le calcium chloride (5.62 mM) i le vaifofo.O le fa'aopoopoina o le 1M tris(hydroxymethyl)-amino Methane e fa'afetaui ai le pH ole vaifofo ile 7.4.Faatofu uma mea'ai i totonu o se ipu vaieli e ono tumu i le 1.5x calcium phosphate solution ma aveese mai le fofo pe a uma le 30 minute.Mo le faʻafefeteina, 2 g Alizarin Red S (CI 58005) Faʻafefiloi ma le 100 ml o vai faʻafefe.Ona fa'aaoga lea o le 10% ammonium hydroxide e fa'afetaui ai le pH i le 4. Vali le mea'ai i le vaifofo Alizarin Red mo le 5 minute, ona lulu ese lea o le vali tele ma fa'afefe.A maeʻa le faʻagasologa lulu, aveese le meaʻai.Ua fa'amama le meafaitino, ona fa'aofuina lea i le acetone mo le 5 minute, ona fa'asusu lea i se vaifofo acetone-xylene (1:1) mo le 5 minute, ma mulimuli ane fufulu i le xylene (n = 4).Fa'aola microscope (Axio Imager) fa'atasi ai ma le ×10 ma le ×20 tioata fa'amoemoe e fa'aaogaina..A2m, Zeiss, Siamani) ata o mea uma.ImageJ/FIJI (https://imagej.nih.gov/ij/) na faʻaaogaina e faʻatusatusa ai faʻamaumauga faʻapipiʻi o mea ola i luga o vaega taʻitasi o vaega faʻataʻitaʻiga eseese e fa.Su'e ata uma i ata binary fa'atasi ai ma fa'amaufa'ailoga mo le fa'atusatusaga.
O le Zeiss LSM 700 confocal microscope na faʻaaogaina e mataʻituina ai le mautu o le lubricant layer i le PBS i le faʻataʻitaʻiga.O le faʻataʻitaʻiga tioata faʻapipiʻi SAM faʻapipiʻiina i le fluorine ma se mea faʻapipiʻi lubricating na faʻatofuina i se vaifofo PBS, ma faʻataʻitaʻiina e faʻaaoga ai se faʻataʻitaʻiga orbital (SHO-1D; Daihan Scientific, Korea i Saute) i lalo ole lulu malu (120 rpm).Ona ave lea o le faʻataʻitaʻiga ma mataʻituina le leiloa o le lubricant e ala i le fuaina o le leiloa o le malamalama faʻaalia.Ina ia maua ata fluorescence i le faʻataʻitaʻiga mode, o le faʻataʻitaʻiga o loʻo faʻaalia i le laser 633 nm ona aoina lea, aua o le a toe faʻafoʻi mai le malamalama mai le faʻataʻitaʻiga.O faʻataʻitaʻiga na fuaina i taimi vaeluaga o le 0, 30, 60, ma le 120 itula.
Ina ia mafai ona fuafua le aʻafiaga o le faʻagasologa o suiga i luga o le nanomechanical properties o faʻapipiʻi faʻapipiʻi, o se nanoindenter (TI 950 TriboIndenter, Hysitron, ISA) faʻapipiʻiina i se pito tolu-itu pyramid-foliga taimane Berkovich na faʻaaogaina e fua ai nanoindenedione.O le uta maualuga o le 10 mN ma le eria o le 100μmx 100μm.Mo fua uma, o le taimi o le utaina ma le la'uina o le uta e 10 s, ma o le taimi e taofi ai i lalo o le uta maualuga o le uta e 2 s.Fai fua mai nofoaga eseese e lima ma ave le averesi.Ina ia mafai ona iloilo le faʻatinoga o le malosi faʻainisinia i lalo o le uta, na faia ai se suʻega faʻafefe tolu-vaega faʻapipiʻi e faʻaaoga ai se masini suʻega lautele (Instron 5966, Instron, ISA).O le substrate o loʻo faʻapipiʻiina i se fua faatatau faifaipea o le 10 N / s faʻatasi ai ma le faʻateleina o le uta.O le Bluehill Universal software program (n = 3) na faʻaaogaina e faʻatatau ai le faʻaogaina o le modulus ma le maualuga o le mamafa o le mamafa.
Ina ia mafai ona faʻataʻitaʻiina le faʻagasologa o le gaioiga ma le faʻaleagaina o masini faʻainisinia na mafua i le taimi o le taotoga, o le faʻagasologa o gaioiga na faia i vitro.O femurs na aoina mai lapiti papae a Niu Sila na fasiotia.Na fa'amama le femur ma fa'amau i le 4% paraformaldehyde mo le 1 vaiaso.E pei ona fa'amatalaina i le metotia fa'ata'ita'i manu, o le femur fa'amau na fa'a'otoga.Ina ua maeʻa le taotoga, na faʻatofuina le faʻapipiʻi faʻapipiʻi i le toto (toto solofanua, KISAN, Korea) mo 10 s e faʻamaonia pe na tupu faʻapipiʻi toto ina ua uma ona faʻaogaina le manua (n = 3).
E 24 le aofa'i o lapiti pa'epa'e a Niu Sila (mamafa 3.0 i le 3.5kg, averesi o le 6 masina) sa vaevaeina fa'afuase'i i ni vaega se fa: fa'aletonu le lavalava, fa'aletonu le lalelei, SHP ma LOIS.O taualumaga uma e aofia ai manu sa faia e tusa ai ma tulaga fa'ale-aganu'u a le Komiti Fa'atonu Fa'atonu ma Fa'aoga Manu (fa'amaonia IACUC, KOREA-2017-0159).O le faʻapipiʻi faʻapipiʻi e aofia ai se ipu loka ma pu e lima (umi 41 mm, lautele 7 mm ma mafiafia 2 mm) ma cortical loka sikulima (umi 12 mm, diameter 2.7 mm) mo le fixation gau.Se'i vagana ai na ipu ma fao fa'aoga i le vaega e leai ni mea, o ipu uma ma fa'a sikulila sa fa'a'a'ofu i le MRSA taofi (106 CFU/ml) mo le 12 itula.O le vaega le lavalavā-le lelei (n=6) na togafitia i faʻapipiʻi luga le lavalava e aunoa ma le faʻaalia i le faʻamalolo faʻamaʻi, e avea o se faʻamaʻi le lelei mo faʻamaʻi.O le vaega e leai ni mea lelei (n = 6) na togafitia i se mea fa'apipi'i i luga o le eleele na fa'aalia i siama e avea o se puipuiga lelei mo fa'ama'i.O le vaega SHP (n = 6) na togafitia i faʻamaʻi pipisi SHP implants.Mulimuli ane, na togafitia le vaega LOIS i faʻamaʻi pipisi LOIS implants (n = 6).O manu uma e teu i totonu o se pa, ma e tele meaʻai ma vai e saunia.A o lei faia le taotoga, sa anapopogi lapiti mo le 12 itula.O manu na faʻamaʻiina e ala i tui intramuscular o le xylazine (5mg / kg) ma le tui faʻamalosi o le paclitaxel (3mg / kg) mo le faʻaogaina.A maeʻa lena, tuʻuina atu le 2% isoflurane ma le 50% i le 70% o le okesene faʻafomaʻi (vave 2 L / min) e ala i le manava e faʻatumauina ai le faʻamaʻi.E totoina e ala i se auala tuusao i le femur lateral.Ina ua uma le aveeseina o lauulu ma le povidone-iodine disinfection o le paʻu, o se tipi e tusa ma le 6 cm le umi na faia i fafo o le itu tauagavale ogatotonu femur.E ala i le tatalaina o le va i le va o maso o loʻo ufiufi ai le femur, ua faʻaalia atoatoa ai le femur.Tuu le ipu i luma o le femoral shaft ma fa'apipi'i i fa sikulima.A mae'a ona fa'apipi'i, fa'aaoga se mata ili (1 mm mafiafia) e fa'atupu ai se gau i le va o le pu lona lua ma le pu lona fa.I le faaiuga o le taotoga, na fufulu le manua i le masima ma tapuni i suture.O lapiti ta'itasi na tui i lalo o le pa'u ma le enrofloxacin (5 mg/kg) fa'afefiloi le tasi vaetolu i le saline.O faʻataʻitaʻiga X-ray o le femur na ave i manu uma (0, 7, 14, 21, 28, ma 42 aso) e faʻamaonia ai le osteotomy o le ponaivi.A maeʻa le faʻamaʻi loloto, na faʻaumatia manu uma ile KCl tui (2 mmol / kg) ile 28 ma le 42 aso.Ina ua maeʻa le faʻamaʻi, sa suʻesuʻeina le femur e le micro-CT e mataʻituina ma faʻatusatusa le faagasologa o le faʻamalolo o ponaivi ma le ponaivi fou i le va o vaega e fa.
A maeʻa le faʻataunuʻuina, na aoina mai le gaʻo vaivai na faʻafesoʻotaʻi saʻo ma mea faʻapipiʻi.O le mea'ai na fa'amauina i le 10% neutral buffered formalin i le po ona fa'amama ai lea i le EtOH.O le mea faʻamaʻi faʻamaʻi na faʻapipiʻiina i totonu o le paraffin ma vaeluaina i le mafiafia o le 40 μm e faʻaaoga ai se microtome (400CS; EXAKT, Siamani).Ina ia mafai ona vaʻavaʻai i le faʻamaʻi, na faia le staining H&E ma le MT.Ina ia mafai ona siaki le tali a le au talimalo, o le vaega vaega na faʻapipiʻiina i le lapiti anti-TNF-α matua antibody (AB6671, Abcam, ISA) ma le lapiti anti-IL-6 (AB6672; Abcam, ISA), ona togafitia lea i le horseradish.Oxidase.Fa'aaoga le avidin-biotin complex (ABC) staining system i vaega e tusa ai ma fa'atonuga a le gaosiga.Ina ia faʻaalia o se mea enaena faʻaalia, 3,3-diaminobenzidine sa faʻaaogaina i vaega uma.O se masini fa'ase'e fa'afuainumera (Pannoramic 250 Flash III, 3DHISTECH, Hungary) na fa'aaogaina e va'ai ata uma, ma e le itiiti ifo ma le fa substrates i vaega ta'itasi na su'esu'eina e le ImageJ software.
O ata X-ray na ave i manu uma pe a uma le taotoga ma vaiaso uma e mataʻituina ai le faʻamalologa gau (n = 6 i le vaega).Ina ua maeʻa le faʻatinoga, na faʻaaogaina le micro-CT maualuga e faʻatatau le faʻavaeina o le callus i tafatafa o le femur pe a uma ona faʻamalolo.Na fa'amama le femur na maua, fa'amau i le 4% paraformaldehyde mo le 3 aso, ma fa'amama ile 75% ethanol.O ponaivi faʻamaʻi na suʻesuʻeina e ala i le faʻaogaina o le micro-CT (SkyScan 1173, Brooke Micro-CT, Kandy, Peleseuma) e faʻatupu ai ata 3D voxel (2240 ​​× 2240 pixels) o le faʻataʻitaʻiga ponaivi.Fa'aaoga le 1.0 mm Al filter e fa'aitiitia ai le leo fa'ailo ma fa'aoga le maualuga maualuga i su'ega uma (E = 133 kVp, I = 60 μA, taimi tu'ufa'atasi = 500 ms).Nrecon software (version 1.6.9.8, Bruker microCT, Kontich, Peleseuma) na faʻaaogaina e gaosia ai se voluma 3D o le faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga mai le mauaina o le 2D lateral projection.Mo le auiliiliga, o le 3D toe fausia ata ua vaevaeina i 10mm × 10mm × 10mm cubes e tusa ai ma le nofoaga gau.Fa'atatau le callus i fafo atu o le ponaivi.DataViewer (version 1.5.1.2; Bruker microCT, Kontich, Peleseuma) na faʻaogaina le masini komepiuta e toe faʻafeiloaʻi ai le voluma ponaivi suʻesuʻe, ma CT-Analyzer (version 1.14.4.1; Bruker microCT, Kontich, Peleseuma) na faʻaogaina mo suʻesuʻega.O le fa'atusatusaga o le fa'aogaina o le x-ray i le ponaivi matua ma le callus e iloga i lo latou mamafa, ona fa'atatauina lea o le voluma o le callus (n = 4).Ina ia faʻamaonia o le biocompatibility o le LOIS e le faʻatuai ai le faʻamalologa o ponaivi, faʻaopoopo X-ray ma micro-CT suʻesuʻega na faia i lapiti e lua: o le le lavalava-negative ma LOIS vaega.O vaega uma e lua na fasiotia i le vaiaso lona 6.
O femurs mai manu taulaga na aoina ma faʻamau i le 4% paraformaldehyde mo le 3 aso.Ona aveese lea ma le faaeteete o le totoga mai le femur.Na fa'amama le femur mo le 21 aso i le fa'aaogaina o le 0.5 M EDTA (EC-900, National Diagnostics Corporation).Ona faatofuina lea o le femur ua fa'apalapala i le EtOH e fa'amama ai le vai.Na aveese le femur ua vaivai ile xylene ma fa'amau ile paraffin.Ona tipiina lea o le faʻataʻitaʻiga i se microtome rotary otometi (Leica RM2255, Leica Biosystems, Siamani) ma le mafiafia o le 3 μm.Mo le TRAP staining (F6760, Sigma-Aldrich, Siamani), o faʻataʻitaʻiga vaega na faʻamalo, toe faʻaleleia ma faʻafefe i le TRAP reagent i le 37 ° C mo le 1 itula.O ata na maua mai i le faʻaogaina o se faʻataʻitaʻiga (Pannoramic 250 Flash III, 3DHISTECH, Hungary) ma faʻatusatusaina e ala i le fuaina o le faʻaogaina o le vaega o loʻo pisia.I faʻataʻitaʻiga taʻitasi, e le itiiti ifo ma le fa substrates i vaega taʻitasi na suʻesuʻeina e ImageJ software.
Sa fa'atinoina le su'esu'ega taua o fa'amaumauga i le fa'aogaina o le GraphPad Prism (GraphPad Software Inc., USA).T-suʻega e leʻi faʻapipiʻiina ma suʻesuʻega tasi-auala o eseesega (ANOVA) na faʻaaogaina e suʻe ai le eseesega i le va o vaega o iloiloga.O le tulaga taua o loʻo faʻaalia i le ata e pei ona taua i lalo: * P<0.05, ** P<0.01, *** P<0.001 ma ****P<0.0001;NS, leai se eseesega tele.
Mo mea fa'aopoopo mo lenei tusiga, fa'amolemole va'ai http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/44/eabb0025/DC1
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©2021 American Association for the Advancement of Science.aia tatau uma ua taofia.AAAS ose paaga a HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef ma COUNTER.ScienceAdvances ISSN 2375-2548.