ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ శస్త్రచికిత్స చేయించుకుంటున్న రోగులకు, బాక్టీరియల్ ఇన్ఫెక్షన్లు మరియు ఇన్ఫెక్షన్-ప్రేరిత రోగనిరోధక ప్రతిస్పందనలు ఎల్లప్పుడూ ప్రాణాంతక ప్రమాదాలు.సాంప్రదాయిక జీవ పదార్థాలు జీవసంబంధమైన కలుషితానికి గురవుతాయి, దీని వలన బాక్టీరియా గాయపడిన ప్రాంతంపై దాడి చేసి శస్త్రచికిత్స అనంతర సంక్రమణకు కారణమవుతుంది.అందువల్ల, ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ల కోసం యాంటీ ఇన్ఫెక్షన్ మరియు రోగనిరోధక ఎస్కేప్ పూతలను అభివృద్ధి చేయవలసిన అవసరం ఉంది.ఇక్కడ, మేము లూబ్రికేటెడ్ ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ సర్ఫేస్ (LOIS) అని పిలువబడే ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్‌ల కోసం అధునాతన ఉపరితల సవరణ సాంకేతికతను అభివృద్ధి చేసాము, ఇది పిచర్ ప్లాంట్ పిచర్‌ల మృదువైన ఉపరితలం నుండి ప్రేరణ పొందింది.LOIS వివిధ రకాల ద్రవాలు మరియు జీవ పదార్ధాలకు (కణాలు, ప్రోటీన్లు, కాల్షియం మరియు బ్యాక్టీరియాతో సహా) దీర్ఘకాలిక మరియు బలమైన ద్రవ వికర్షణను కలిగి ఉంది.అదనంగా, ఇన్ విట్రో సర్జరీ సమయంలో అనివార్యమైన నష్టాన్ని అనుకరించడం ద్వారా గీతలు మరియు ఫిక్సింగ్ ఫోర్స్‌కు వ్యతిరేకంగా యాంత్రిక మన్నికను మేము నిర్ధారించాము.LOIS యొక్క యాంటీ-బయోలాజికల్ స్కేలింగ్ మరియు యాంటీ-ఇన్ఫెక్షన్ సామర్థ్యాన్ని పూర్తిగా అధ్యయనం చేయడానికి కుందేలు ఎముక మజ్జ ఇన్ఫ్లమేటరీ ఫెమోరల్ ఫ్రాక్చర్ మోడల్ ఉపయోగించబడింది.యాంటీ-బయోఫౌలింగ్ లక్షణాలు మరియు మెకానికల్ డ్యూరబిలిటీని కలిగి ఉన్న LOIS, ఇన్ఫెక్షన్-రహిత ఆర్థోపెడిక్ సర్జరీలో ఒక ముందడుగు అని మేము భావిస్తున్నాము.
నేడు, మొత్తం వృద్ధాప్యం కారణంగా, ఆర్థోపెడిక్ వ్యాధులతో బాధపడుతున్న రోగుల సంఖ్య (వృద్ధుల పగుళ్లు, క్షీణించిన కీళ్ల వ్యాధులు మరియు బోలు ఎముకల వ్యాధి వంటివి) బాగా పెరిగింది (1, 2).అందువల్ల, వైద్య సంస్థలు ఆర్థోపెడిక్ సర్జరీకి చాలా ప్రాముఖ్యతనిస్తాయి, వీటిలో స్క్రూలు, ప్లేట్లు, గోర్లు మరియు కృత్రిమ కీళ్ళు (3, 4) యొక్క కీళ్ళ ఇంప్లాంట్లు ఉన్నాయి.అయినప్పటికీ, సాంప్రదాయ ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్లు బ్యాక్టీరియా సంశ్లేషణ మరియు బయోఫిల్మ్ ఏర్పడటానికి అవకాశం ఉన్నట్లు నివేదించబడింది, ఇది శస్త్రచికిత్స తర్వాత శస్త్రచికిత్సా సైట్ ఇన్ఫెక్షన్ (SSI)కి కారణమవుతుంది (5, 6).ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ యొక్క ఉపరితలంపై బయోఫిల్మ్ ఏర్పడిన తర్వాత, యాంటీబయాటిక్స్ యొక్క పెద్ద మోతాదులను ఉపయోగించడంతో కూడా బయోఫిల్మ్ యొక్క తొలగింపు చాలా కష్టమవుతుంది.అందువల్ల, ఇది సాధారణంగా తీవ్రమైన శస్త్రచికిత్స అనంతర ఇన్ఫెక్షన్లకు దారితీస్తుంది (7, 8).పైన పేర్కొన్న సమస్యల కారణంగా, సోకిన ఇంప్లాంట్ల చికిత్సలో అన్ని ఇంప్లాంట్లు మరియు చుట్టుపక్కల కణజాలాల తొలగింపుతో సహా తిరిగి ఆపరేషన్ చేయాలి;అందువల్ల, రోగి తీవ్రమైన నొప్పి మరియు కొన్ని ప్రమాదాలను ఎదుర్కొంటాడు (9, 10).
ఈ సమస్యలలో కొన్నింటిని పరిష్కరించడానికి, ఉపరితలంపై (11, 12) జతచేయబడిన బ్యాక్టీరియాను తొలగించడం ద్వారా సంక్రమణను నివారించడానికి ఔషధ-ఎలుటింగ్ కీళ్ళ ఇంప్లాంట్లు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి.అయినప్పటికీ, వ్యూహం ఇప్పటికీ అనేక పరిమితులను చూపుతుంది.డ్రగ్-ఎలుటింగ్ ఇంప్లాంట్స్ యొక్క దీర్ఘకాలిక ఇంప్లాంట్లు చుట్టుపక్కల కణజాలాలకు నష్టం కలిగించాయని మరియు మంటను కలిగించిందని నివేదించబడింది, ఇది నెక్రోసిస్‌కు దారితీయవచ్చు (13, 14).అదనంగా, US ఫుడ్ అండ్ డ్రగ్ అడ్మినిస్ట్రేషన్ ద్వారా ఖచ్చితంగా నిషేధించబడిన డ్రగ్-ఎలుటింగ్ ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ల తయారీ ప్రక్రియ తర్వాత ఉండే ఆర్గానిక్ ద్రావకాలు, దాని ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా అదనపు శుద్దీకరణ చర్యలు అవసరం (15).డ్రగ్-ఎలుటింగ్ ఇంప్లాంట్లు ఔషధాల నియంత్రిత విడుదలకు సవాలుగా ఉన్నాయి మరియు వాటి పరిమిత ఔషధ లోడ్ కారణంగా, ఔషధం యొక్క దీర్ఘకాలిక ఉపయోగం సాధ్యం కాదు (16).
ఇంప్లాంట్‌ను యాంటీఫౌలింగ్ పాలిమర్‌తో పూయడం మరొక సాధారణ వ్యూహం ఏమిటంటే, జీవసంబంధమైన పదార్థం మరియు బ్యాక్టీరియా ఉపరితలంపై అంటుకోకుండా నిరోధించడం (17).ఉదాహరణకు, ప్లాస్మా ప్రొటీన్లు, కణాలు మరియు బాక్టీరియాతో సంపర్కంలో ఉన్నప్పుడు జ్విటెరోనిక్ పాలిమర్‌లు వాటి అంటుకునే లక్షణాల కారణంగా దృష్టిని ఆకర్షించాయి.అయినప్పటికీ, ఇది దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వం మరియు యాంత్రిక మన్నికకు సంబంధించిన కొన్ని పరిమితులను కలిగి ఉంది, ఇది ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్‌లలో దాని ఆచరణాత్మక అనువర్తనానికి ఆటంకం కలిగిస్తుంది, ప్రత్యేకించి శస్త్రచికిత్సా విధానాలలో మెకానికల్ స్క్రాపింగ్ కారణంగా (18, 19).అదనంగా, దాని అధిక జీవ అనుకూలత, తొలగింపు శస్త్రచికిత్స అవసరం లేకపోవడం మరియు తుప్పు ద్వారా ఉపరితల శుభ్రపరిచే లక్షణాల కారణంగా, బయోడిగ్రేడబుల్ పదార్థాలతో చేసిన కీళ్ళ ఇంప్లాంట్లు ఉపయోగించబడ్డాయి (20, 21).క్షయం సమయంలో, పాలిమర్ మాతృక మధ్య రసాయన బంధాలు విచ్ఛిన్నమవుతాయి మరియు ఉపరితలం నుండి వేరు చేయబడతాయి మరియు అనుచరులు ఉపరితలాన్ని శుభ్రపరుస్తారు.అయినప్పటికీ, ఉపరితల శుభ్రపరచడం ద్వారా యాంటీ-బయోలాజికల్ ఫౌలింగ్ తక్కువ వ్యవధిలో ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది.అదనంగా, పాలీ (లాక్టిక్ యాసిడ్-గ్లైకోలిక్ యాసిడ్ కోపాలిమర్) (PLGA), పాలిలాక్టిక్ ఆమ్లం (PLA) మరియు మెగ్నీషియం-ఆధారిత మిశ్రమాలతో సహా చాలా శోషించదగిన పదార్థాలు శరీరంలో అసమాన జీవఅధోకరణం మరియు కోతకు గురవుతాయి, ఇది యాంత్రిక స్థిరత్వాన్ని ప్రతికూలంగా ప్రభావితం చేస్తుంది.(ఇరవై రెండు).అదనంగా, బయోడిగ్రేడబుల్ ప్లేట్ శకలాలు బ్యాక్టీరియాను అటాచ్ చేయడానికి ఒక స్థలాన్ని అందిస్తాయి, ఇది దీర్ఘకాలంలో సంక్రమణ అవకాశాన్ని పెంచుతుంది.యాంత్రిక క్షీణత మరియు సంక్రమణ ప్రమాదం ప్లాస్టిక్ సర్జరీ యొక్క ఆచరణాత్మక అనువర్తనాన్ని పరిమితం చేస్తుంది (23).
తామర ఆకుల యొక్క క్రమానుగత నిర్మాణాన్ని అనుకరించే సూపర్హైడ్రోఫోబిక్ (SHP) ఉపరితలాలు యాంటీ ఫౌలింగ్ ఉపరితలాలకు సంభావ్య పరిష్కారంగా మారాయి (24, 25).SHP ఉపరితలం ద్రవంలో మునిగిపోయినప్పుడు, గాలి బుడగలు చిక్కుకుపోతాయి, తద్వారా గాలి పాకెట్స్ ఏర్పడతాయి మరియు బ్యాక్టీరియా సంశ్లేషణను నివారిస్తుంది (26).అయినప్పటికీ, SHP ఉపరితలం మెకానికల్ మన్నిక మరియు దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వానికి సంబంధించిన ప్రతికూలతలను కలిగి ఉందని ఇటీవలి అధ్యయనాలు చూపించాయి, ఇది మెడికల్ ఇంప్లాంట్‌లలో దాని అప్లికేషన్‌ను అడ్డుకుంటుంది.అంతేకాకుండా, గాలి పాకెట్లు కరిగిపోతాయి మరియు వాటి యాంటీ ఫౌలింగ్ లక్షణాలను కోల్పోతాయి, తద్వారా SHP ఉపరితలం (27, 28) యొక్క పెద్ద ఉపరితల వైశాల్యం కారణంగా విస్తృత బ్యాక్టీరియా సంశ్లేషణ ఏర్పడుతుంది.ఇటీవల, ఐజెన్‌బర్గ్ మరియు సహచరులు నేపెంథెస్ పిచర్ ప్లాంట్ (29, 30) ప్రేరణతో మృదువైన ఉపరితలాన్ని అభివృద్ధి చేయడం ద్వారా యాంటీ-బయోఫౌలింగ్ ఉపరితల పూత యొక్క వినూత్న పద్ధతిని ప్రవేశపెట్టారు.మృదువైన ఉపరితలం హైడ్రాలిక్ పరిస్థితులలో దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వాన్ని చూపుతుంది, జీవసంబంధ ద్రవాలకు చాలా ద్రవ వికర్షకం మరియు స్వీయ-మరమ్మత్తు లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది.అయినప్పటికీ, కాంప్లెక్స్-ఆకారపు మెడికల్ ఇంప్లాంట్‌కు పూత పూయడానికి ఒక పద్ధతి లేదు లేదా ఇంప్లాంటేషన్ తర్వాత దెబ్బతిన్న కణజాలం యొక్క వైద్యం ప్రక్రియకు మద్దతు ఇస్తుందని నిరూపించబడలేదు.
ఇక్కడ, మేము ఒక లూబ్రికేటెడ్ ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ సర్ఫేస్ (LOIS), మైక్రో/నానో-స్ట్రక్చర్డ్ ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ ఉపరితలాన్ని పరిచయం చేస్తున్నాము మరియు ప్లాస్టిక్ సర్జరీతో సంబంధం లేకుండా నిరోధించడానికి సన్నని కందెన పొరతో గట్టిగా కలుపుతాము, అవి ఫ్రాక్చర్ ఫిక్సేషన్ వంటివి.ఫ్లోరిన్-ఫంక్షనలైజ్డ్ మైక్రో/నానో-లెవల్ స్ట్రక్చర్ స్ట్రక్చర్‌పై కందెనను దృఢంగా స్థిరపరుస్తుంది కాబట్టి, అభివృద్ధి చెందిన LOIS వివిధ ద్రవాల సంశ్లేషణను పూర్తిగా తిప్పికొట్టగలదు మరియు చాలా కాలం పాటు యాంటీ ఫౌలింగ్ పనితీరును కొనసాగించగలదు.ఎముక సంశ్లేషణ కోసం ఉద్దేశించిన వివిధ ఆకృతుల పదార్థాలకు LOIS పూతలు వర్తించవచ్చు.బయోఫిల్మ్ బ్యాక్టీరియా [సూడోమోనాస్ ఎరుగినోసా మరియు మెథిసిలిన్-రెసిస్టెంట్ స్టెఫిలోకాకస్ ఆరియస్ (MRSA)] మరియు జీవసంబంధ పదార్థాలు (కణాలు, ప్రోటీన్లు మరియు కాల్షియం)కి వ్యతిరేకంగా LOIS యొక్క అద్భుతమైన యాంటీ-బయోఫౌలింగ్ లక్షణాలు విట్రోలో నిర్ధారించబడ్డాయి.ఉపరితలానికి విస్తృతమైన సంశ్లేషణ యొక్క సంశ్లేషణ రేటు 1% కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.అదనంగా, ఉపరితల గోకడం వంటి యాంత్రిక ఒత్తిడి సంభవించిన తర్వాత కూడా, చొచ్చుకొనిపోయే కందెన వల్ల కలిగే స్వీయ-స్వస్థత దాని యాంటీ-ఫౌలింగ్ లక్షణాలను నిర్వహించడానికి సహాయపడుతుంది.యాంత్రిక మన్నిక పరీక్ష ఫలితాలు నిర్మాణ మరియు రసాయన మార్పుల తర్వాత కూడా, మొత్తం బలం గణనీయంగా తగ్గదని చూపిస్తుంది.అదనంగా, ప్లాస్టిక్ సర్జరీ సమయంలో సంభవించే వివిధ యాంత్రిక ఒత్తిళ్లను LOIS తట్టుకోగలదని నిరూపించడానికి శస్త్రచికిత్స వాతావరణంలో యాంత్రిక ఒత్తిడిని అనుకరించే ఇన్ విట్రో ప్రయోగం జరిగింది.చివరగా, మేము కుందేలు-ఆధారిత వివో ఫెమోరల్ ఫ్రాక్చర్ మోడల్‌ను ఉపయోగించాము, ఇది LOISకి అత్యుత్తమ యాంటీ బాక్టీరియల్ లక్షణాలు మరియు బయో కాంపాబిలిటీ ఉందని నిరూపించింది.రేడియోలాజికల్ మరియు హిస్టోలాజికల్ ఫలితాలు స్థిరమైన కందెన ప్రవర్తన మరియు ఇంప్లాంటేషన్ తర్వాత 4 వారాలలో యాంటీ-బయోఫౌలింగ్ లక్షణాలు ఎముక వైద్యం ప్రక్రియను ఆలస్యం చేయకుండా సమర్థవంతమైన యాంటీ ఇన్ఫెక్షన్ మరియు రోగనిరోధక తప్పించుకునే పనితీరును సాధించగలవని నిర్ధారించాయి.
మూర్తి 1A అభివృద్ధి చెందిన LOIS యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రాన్ని చూపుతుంది, ఇది దాని అద్భుతమైన యాంటీ-బయోలాజికల్ ఫౌలింగ్ మరియు యాంటీ-ఇన్‌ఫెక్షన్ లక్షణాలను నిర్ధారించడానికి కుందేలు తొడ ఫ్రాక్చర్ మోడల్‌లో మైక్రో/నానో-స్కేల్ స్ట్రక్చర్‌లతో అమర్చబడింది.నీటి కుండ మొక్క యొక్క ఉపరితలాన్ని అనుకరించడానికి మరియు ఉపరితలం యొక్క సూక్ష్మ/నానో నిర్మాణంలో ఒక కందెన పొరను చేర్చడం ద్వారా బయోఫౌలింగ్‌ను నిరోధించడానికి బయోమిమెటిక్ పద్ధతిని నిర్వహిస్తారు.కందెనతో ఇంజెక్ట్ చేయబడిన ఉపరితలం జీవ పదార్థాలు మరియు ఉపరితలం మధ్య సంబంధాన్ని తగ్గించగలదు.అందువల్ల, ఉపరితలంపై స్థిరమైన రసాయన బంధాలు ఏర్పడటం వలన, ఇది అద్భుతమైన యాంటీఫౌలింగ్ పనితీరు మరియు దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటుంది.ఫలితంగా, కందెన ఉపరితలం యొక్క యాంటీ-బయోఫౌలింగ్ లక్షణాలు బయోమెడికల్ పరిశోధనలో వివిధ ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలను అనుమతిస్తాయి.అయినప్పటికీ, ఈ ప్రత్యేక ఉపరితలం శరీరంలో ఎలా సంకర్షణ చెందుతుంది అనే దానిపై విస్తృతమైన పరిశోధన ఇంకా పూర్తి కాలేదు.అల్బుమిన్ మరియు బయోఫిల్మ్ బ్యాక్టీరియాను ఉపయోగించి విట్రోలోని నేక్డ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లతో LOISను పోల్చడం ద్వారా, LOIS యొక్క అంటుకునే రహితతను నిర్ధారించవచ్చు (మూర్తి 1B).అదనంగా, వంపుతిరిగిన బేర్ సబ్‌స్ట్రేట్ మరియు LOIS సబ్‌స్ట్రేట్ (మూర్తి S1 మరియు మూవీ S1) పై నీటి బిందువులను రోలింగ్ చేయడం ద్వారా, జీవ కాలుష్య పనితీరును ప్రదర్శించవచ్చు.ఫ్లోరోసెన్స్ మైక్రోస్కోప్ ఇమేజ్‌లో చూపినట్లుగా, ప్రొటీన్ మరియు బ్యాక్టీరియా సస్పెన్షన్‌లో పొదిగిన బహిర్గత ఉపరితలం ఉపరితలంపై పెద్ద మొత్తంలో జీవ పదార్థాన్ని అంటిపెట్టుకుని ఉన్నట్లు చూపింది.అయినప్పటికీ, దాని అద్భుతమైన యాంటీ-బయోఫౌలింగ్ లక్షణాల కారణంగా, LOIS ఎటువంటి ఫ్లోరోసెన్స్‌ను ప్రదర్శించదు.దాని యాంటీ-బయోఫౌలింగ్ మరియు యాంటీ-ఇన్ఫెక్షన్ లక్షణాలను నిర్ధారించడానికి, ఎముక సంశ్లేషణ (ప్లేట్లు మరియు స్క్రూలు) కోసం ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ల ఉపరితలంపై LOIS వర్తించబడింది మరియు కుందేలు ఫ్రాక్చర్ మోడల్‌లో ఉంచబడింది.ఇంప్లాంటేషన్‌కు ముందు, నేకెడ్ ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ మరియు LOIS 12 గంటల పాటు బ్యాక్టీరియా సస్పెన్షన్‌లో పొదిగేవి.పోలిక కోసం బహిర్గత ఇంప్లాంట్ యొక్క ఉపరితలంపై ఒక బయోఫిల్మ్ ఏర్పడినట్లు ప్రీ-ఇంక్యుబేషన్ నిర్ధారిస్తుంది.మూర్తి 1C ఇంప్లాంటేషన్ తర్వాత 4 వారాల తర్వాత ఫ్రాక్చర్ సైట్ యొక్క ఫోటోను చూపుతుంది.ఎడమ వైపున, బేర్ ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్‌తో ఉన్న కుందేలు ఇంప్లాంట్ యొక్క ఉపరితలంపై బయోఫిల్మ్ ఏర్పడటం వల్ల తీవ్రమైన స్థాయి మంటను చూపించింది.LOISతో అమర్చిన కుందేళ్ళలో వ్యతిరేక ఫలితం గమనించబడింది, అంటే, LOIS యొక్క చుట్టుపక్కల కణజాలం సంక్రమణ సంకేతాలను లేదా మంట సంకేతాలను చూపించలేదు.అదనంగా, ఎడమ వైపున ఉన్న ఆప్టికల్ చిత్రం బహిర్గత ఇంప్లాంట్‌తో కుందేలు యొక్క శస్త్రచికిత్సా ప్రదేశాన్ని సూచిస్తుంది, బహిర్గత ఇంప్లాంట్ యొక్క ఉపరితలంపై ఉన్న బహుళ సంసంజనాలు LOIS యొక్క ఉపరితలంపై కనుగొనబడలేదని సూచిస్తుంది.LOIS దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉందని మరియు దాని యాంటీ-బయోలాజికల్ ఫౌలింగ్ మరియు యాంటీ-అడెషన్ లక్షణాలను నిర్వహించగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉందని ఇది చూపిస్తుంది.
(A) LOIS యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం మరియు కుందేలు తొడ ఫ్రాక్చర్ మోడల్‌లో దాని ఇంప్లాంటేషన్.(బి) బేర్ ఉపరితలం మరియు LOIS ఉపరితలంపై ప్రోటీన్ మరియు బ్యాక్టీరియా బయోఫిల్మ్ యొక్క ఫ్లోరోసెన్స్ మైక్రోస్కోపీ చిత్రం.అమర్చిన 4 వారాల తర్వాత, (C) ఫ్రాక్చర్ సైట్ యొక్క ఫోటోగ్రాఫిక్ చిత్రం మరియు (D) ఒక X-రే చిత్రం (ఎరుపు దీర్ఘ చతురస్రం ద్వారా హైలైట్ చేయబడింది).చిత్ర సౌజన్యం: క్యోమిన్ చే, యోన్సే యూనివర్శిటీ.
క్రిమిరహితం చేయబడిన, ప్రతికూలంగా అమర్చబడిన కుందేళ్ళు మంట లేదా సంక్రమణ సంకేతాలు లేకుండా సాధారణ ఎముక వైద్యం ప్రక్రియను చూపించాయి.మరోవైపు, బ్యాక్టీరియా సస్పెన్షన్‌లో ముందుగా పొదిగిన SHP ఇంప్లాంట్లు చుట్టుపక్కల కణజాలాలపై సంక్రమణ సంబంధిత మంటను ప్రదర్శిస్తాయి.ఇది చాలా కాలం పాటు బ్యాక్టీరియా సంశ్లేషణను నిరోధించడంలో అసమర్థత కారణంగా చెప్పవచ్చు (మూర్తి S2).LOIS వైద్యం ప్రక్రియను ప్రభావితం చేయదని నిరూపించడానికి, ఇంప్లాంటేషన్‌కు సంబంధించిన సాధ్యమయ్యే ఇన్‌ఫెక్షన్‌లను నిరోధిస్తుందని నిరూపించడానికి, ఫ్రాక్చర్ సైట్‌లోని బహిర్గతమైన పాజిటివ్ మ్యాట్రిక్స్ మరియు LOIS యొక్క ఎక్స్-రే చిత్రాలు పోల్చబడ్డాయి (మూర్తి 1D).బేర్ పాజిటివ్ ఇంప్లాంట్ యొక్క ఎక్స్-రే చిత్రం నిరంతర ఆస్టియోలిసిస్ లైన్‌లను చూపించింది, ఇది ఎముక పూర్తిగా నయం కాలేదని సూచిస్తుంది.ఇన్ఫెక్షన్-సంబంధిత వాపు కారణంగా ఎముక పునరుద్ధరణ ప్రక్రియ చాలా ఆలస్యం కావచ్చని ఇది సూచిస్తుంది.దీనికి విరుద్ధంగా, LOISతో అమర్చిన కుందేళ్ళు నయం అయ్యాయని మరియు స్పష్టమైన ఫ్రాక్చర్ సైట్‌ను చూపించలేదని ఇది చూపించింది.
దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వం మరియు కార్యాచరణతో (బయోఫౌలింగ్‌కు నిరోధకతతో సహా) వైద్య ఇంప్లాంట్‌లను అభివృద్ధి చేయడానికి అనేక ప్రయత్నాలు జరిగాయి.అయినప్పటికీ, వివిధ జీవ పదార్ధాల ఉనికి మరియు కణజాల సంశ్లేషణ యొక్క డైనమిక్స్ వారి వైద్యపరంగా నమ్మదగిన పద్ధతుల అభివృద్ధిని పరిమితం చేస్తుంది.ఈ లోపాలను అధిగమించడానికి, మేము సూక్ష్మ/నానో లేయర్డ్ స్ట్రక్చర్‌ను మరియు రసాయనికంగా సవరించిన ఉపరితలాన్ని అభివృద్ధి చేసాము, ఇది అధిక కేశనాళిక శక్తి మరియు రసాయనిక అనుబంధం కారణంగా అత్యంత మృదువైన కందెనను చాలా వరకు ఉంచడానికి ఆప్టిమైజ్ చేయబడింది.LOIS యొక్క మొత్తం తయారీ ప్రక్రియను మూర్తి 2A చూపిస్తుంది.ముందుగా, మెడికల్ గ్రేడ్ స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ (SS) 304 సబ్‌స్ట్రేట్‌ను సిద్ధం చేయండి.రెండవది, హైడ్రోఫ్లోరిక్ యాసిడ్ (HF) ద్రావణాన్ని ఉపయోగించి రసాయన చెక్కడం ద్వారా సూక్ష్మ/నానో నిర్మాణం SS ఉపరితలంపై ఏర్పడుతుంది.SS యొక్క తుప్పు నిరోధకతను పునరుద్ధరించడానికి, నైట్రిక్ యాసిడ్ (HNO3) ద్రావణం (31) చెక్కబడిన ఉపరితలాన్ని ప్రాసెస్ చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.నిష్క్రియాత్మకత SS సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క తుప్పు నిరోధకతను పెంచుతుంది మరియు LOIS యొక్క మొత్తం పనితీరును తగ్గించే తుప్పు ప్రక్రియను గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది.అప్పుడు, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxysilane (POTS)తో స్వీయ-సమీకరించిన మోనోలేయర్ (SAM)ను రూపొందించడం ద్వారా, ఉపరితలం మరియు మృదువైన కందెన అనుబంధం మధ్య రసాయన పరస్పర చర్యను మెరుగుపరచడానికి ఉపరితలం రసాయనికంగా సవరించబడుతుంది.ఉపరితల మార్పు కల్పిత సూక్ష్మ/నానో-స్కేల్ నిర్మాణాత్మక ఉపరితలం యొక్క ఉపరితల శక్తిని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది, ఇది మృదువైన కందెన యొక్క ఉపరితల శక్తితో సరిపోతుంది.ఇది కందెనను పూర్తిగా తడి చేయడానికి అనుమతిస్తుంది, తద్వారా ఉపరితలంపై స్థిరమైన కందెన పొరను ఏర్పరుస్తుంది.సవరించిన ఉపరితలం మెరుగైన హైడ్రోఫోబిసిటీని ప్రదర్శిస్తుంది.మైక్రో/నానో స్ట్రక్చర్ (32, 33) వల్ల కలిగే అధిక రసాయన అనుబంధం మరియు కేశనాళిక శక్తి కారణంగా జారే కందెన LOISపై స్థిరమైన ప్రవర్తనను ప్రదర్శిస్తుందని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి.ఉపరితల మార్పు మరియు కందెన ఇంజెక్షన్ తర్వాత SS యొక్క ఉపరితలంపై ఆప్టికల్ మార్పులు అధ్యయనం చేయబడ్డాయి.ఉపరితలంపై ఏర్పడిన సూక్ష్మ/నానో లేయర్డ్ నిర్మాణం దృశ్యమాన మార్పులకు కారణమవుతుంది మరియు ఉపరితలాన్ని ముదురు చేస్తుంది.ఈ దృగ్విషయం కఠినమైన ఉపరితలంపై మెరుగైన కాంతి వికీర్ణ ప్రభావానికి ఆపాదించబడింది, ఇది లైట్ ట్రాపింగ్ మెకానిజం (34) వల్ల కలిగే ప్రసరించే ప్రతిబింబాన్ని పెంచుతుంది.అదనంగా, కందెన ఇంజెక్ట్ చేసిన తర్వాత, LOIS ముదురు రంగులోకి మారుతుంది.లూబ్రికేటింగ్ లేయర్ సబ్‌స్ట్రేట్ నుండి తక్కువ కాంతి ప్రతిబింబించేలా చేస్తుంది, తద్వారా LOIS చీకటిగా మారుతుంది.యాంటీ-బయోఫౌలింగ్ పనితీరును సాధించడానికి అతిచిన్న స్లైడింగ్ యాంగిల్ (SA)ని చూపించడానికి మైక్రోస్ట్రక్చర్/నానోస్ట్రక్చర్‌ను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి, స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (SEM) మరియు అటామిక్ జతలను వేర్వేరు HF ఎచింగ్ సమయాలను (0, 3) నిర్వహించడానికి ఉపయోగించారు., 15 మరియు 60 నిమిషాలు) ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్ (AFM) (మూర్తి 2B).SEM మరియు AFM చిత్రాలు తక్కువ సమయం ఎచింగ్ తర్వాత (3 నిమిషాల ఎచింగ్), బేర్ సబ్‌స్ట్రేట్ అసమాన నానో-స్కేల్ కరుకుదనాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.ఎచింగ్ సమయంతో ఉపరితల కరుకుదనం మారుతుంది (మూర్తి S3).ఉపరితల కరుకుదనం పెరుగుతూనే ఉందని మరియు 15 నిమిషాల ఎచింగ్‌లో గరిష్ట స్థాయికి చేరుతుందని సమయం-మారుతున్న వక్రరేఖ చూపిస్తుంది, ఆపై 30 నిమిషాల ఎచింగ్ వద్ద కరుకుదనం విలువలో స్వల్ప తగ్గుదల మాత్రమే గమనించబడుతుంది.ఈ సమయంలో, నానో-స్థాయి కరుకుదనం దూరంగా ఉంటుంది, అయితే సూక్ష్మ-స్థాయి కరుకుదనం తీవ్రంగా అభివృద్ధి చెందుతుంది, దీని వలన కరుకుదనం మరింత స్థిరంగా మారుతుంది.30 నిమిషాలకు పైగా చెక్కిన తర్వాత, కరుకుదనంలో మరింత పెరుగుదల గమనించబడింది, ఇది ఈ క్రింది విధంగా వివరంగా వివరించబడింది: SS ఉక్కుతో కూడి ఉంటుంది, ఇనుము, క్రోమియం, నికెల్, మాలిబ్డినం మరియు అనేక ఇతర మూలకాలతో కలిపి ఉంటుంది.ఈ మూలకాలలో, ఇనుము, క్రోమియం మరియు మాలిబ్డినం HF ఎచింగ్ ద్వారా SSపై మైక్రాన్/నానో-స్కేల్ కరుకుదనాన్ని ఏర్పరచడంలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి.తుప్పు యొక్క ప్రారంభ దశలలో, ఇనుము మరియు క్రోమియం ప్రధానంగా క్షీణించబడతాయి, ఎందుకంటే మాలిబ్డినం మాలిబ్డినం కంటే ఎక్కువ తుప్పు నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది.ఎచింగ్ పురోగమిస్తున్నప్పుడు, ఎచింగ్ ద్రావణం స్థానిక ఓవర్‌సాచురేషన్‌కు చేరుకుంటుంది, ఎచింగ్ వల్ల కలిగే ఫ్లోరైడ్‌లు మరియు ఆక్సైడ్‌లను ఏర్పరుస్తుంది.ఫ్లోరైడ్ మరియు ఆక్సైడ్ అవక్షేపణ మరియు చివరికి ఉపరితలంపై తిరిగి నిక్షేపించబడతాయి, మైక్రాన్/నానో పరిధిలో ఉపరితల కరుకుదనాన్ని ఏర్పరుస్తాయి (31).ఈ సూక్ష్మ/నానో-స్థాయి కరుకుదనం LOIS యొక్క స్వీయ-స్వస్థత లక్షణాలలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది.ద్వంద్వ స్థాయి ఉపరితలం సినర్జిస్టిక్ ప్రభావాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది కేశనాళిక శక్తిని బాగా పెంచుతుంది.ఈ దృగ్విషయం కందెన ఉపరితలంపై స్థిరంగా చొచ్చుకుపోవడానికి అనుమతిస్తుంది మరియు స్వీయ-స్వస్థత లక్షణాలకు దోహదం చేస్తుంది (35).కరుకుదనం ఏర్పడటం చెక్కే సమయం మీద ఆధారపడి ఉంటుంది.చెక్కిన 10 నిమిషాలలోపు, ఉపరితలం నానో-స్కేల్ కరుకుదనాన్ని మాత్రమే కలిగి ఉంటుంది, ఇది బయోఫౌలింగ్ నిరోధకతను కలిగి ఉండటానికి తగినంత కందెనను కలిగి ఉండటానికి సరిపోదు (36).మరోవైపు, చెక్కే సమయం 30 నిమిషాలకు మించి ఉంటే, ఇనుము మరియు క్రోమియం యొక్క పునరుద్ధరణ ద్వారా ఏర్పడిన నానో-స్కేల్ కరుకుదనం అదృశ్యమవుతుంది మరియు మాలిబ్డినం కారణంగా సూక్ష్మ స్థాయి కరుకుదనం మాత్రమే ఉంటుంది.అతిగా చెక్కబడిన ఉపరితలం నానో-స్కేల్ కరుకుదనాన్ని కలిగి ఉండదు మరియు రెండు-దశల కరుకుదనం యొక్క సినర్జిస్టిక్ ప్రభావాన్ని కోల్పోతుంది, ఇది LOIS యొక్క స్వీయ-స్వస్థత లక్షణాలను ప్రతికూలంగా ప్రభావితం చేస్తుంది.యాంటీ ఫౌలింగ్ పనితీరును నిరూపించడానికి వివిధ ఎచింగ్ సమయాలతో ఉపరితలాలపై SA కొలతలు నిర్వహించబడ్డాయి.డీయోనైజ్డ్ (DI) నీరు, రక్తం, ఇథిలీన్ గ్లైకాల్ (EG), ఇథనాల్ (EtOH) మరియు హెక్సాడెకేన్ (HD) (మూర్తి S4)తో సహా స్నిగ్ధత మరియు ఉపరితల శక్తి ఆధారంగా వివిధ రకాల ద్రవాలు ఎంపిక చేయబడ్డాయి.వివిధ ఉపరితల శక్తులు మరియు స్నిగ్ధత కలిగిన వివిధ ద్రవాలకు, 15 నిమిషాల ఎచింగ్ తర్వాత LOIS యొక్క SA అత్యల్పంగా ఉంటుందని సమయం-మారుతున్న చెక్కడం నమూనా చూపిస్తుంది.అందువల్ల, LOIS మైక్రాన్ మరియు నానో-స్కేల్ కరుకుదనాన్ని ఏర్పరచడానికి 15 నిమిషాల పాటు చెక్కడానికి ఆప్టిమైజ్ చేయబడింది, ఇది లూబ్రికెంట్ యొక్క మన్నికను మరియు అద్భుతమైన యాంటీ ఫౌలింగ్ లక్షణాలను సమర్థవంతంగా నిర్వహించడానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది.
(A) LOIS యొక్క నాలుగు-దశల తయారీ ప్రక్రియ యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం.ఇన్సెట్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై ఏర్పడిన SAMని చూపుతుంది.(బి) SEM మరియు AFM చిత్రాలు, వివిధ ఎచింగ్ సమయాల్లో సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క మైక్రో/నానో నిర్మాణాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.ఉపరితల నిష్క్రియం మరియు SAM పూత తర్వాత (C) Cr2p మరియు (D) F1s యొక్క ఎక్స్-రే ఫోటోఎలెక్ట్రాన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (XPS) స్పెక్ట్రా.au, ఏకపక్ష యూనిట్.(E) బేర్, ఎచెడ్, SHP మరియు LOIS సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై నీటి బిందువుల ప్రతినిధి చిత్రాలు.(F) SHP మరియు LOISపై వేర్వేరు ఉపరితల ఉద్రిక్తతలతో ద్రవాల యొక్క కాంటాక్ట్ యాంగిల్ (CA) మరియు SA కొలత.డేటా సగటు ± SDగా వ్యక్తీకరించబడింది.
అప్పుడు, ఉపరితలం యొక్క రసాయన లక్షణాలలో మార్పును నిర్ధారించడానికి, ప్రతి ఉపరితల పూత తర్వాత ఉపరితల ఉపరితలం యొక్క రసాయన కూర్పులో మార్పును అధ్యయనం చేయడానికి X- రే ఫోటోఎలెక్ట్రాన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (XPS) ఉపయోగించబడింది.మూర్తి 2C HF చెక్కబడిన ఉపరితలం మరియు HNO 3 చికిత్స ఉపరితలం యొక్క XPS కొలత ఫలితాలను చూపుతుంది.587.3 మరియు 577.7 eV వద్ద ఉన్న రెండు ప్రధాన శిఖరాలు క్రోమియం ఆక్సైడ్ పొరలో ఉన్న Cr-O బంధానికి కారణమని చెప్పవచ్చు, ఇది HF చెక్కిన ఉపరితలం నుండి ప్రధాన వ్యత్యాసం.ఇది ప్రధానంగా HNO3 ద్వారా ఉపరితలంపై ఇనుము మరియు క్రోమియం ఫ్లోరైడ్ వినియోగం కారణంగా ఉంటుంది.HNO3-ఆధారిత ఎచింగ్ క్రోమియమ్‌ను ఉపరితలంపై నిష్క్రియాత్మక ఆక్సైడ్ పొరను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది చెక్కిన SSను మళ్లీ తుప్పుకు నిరోధకతను కలిగిస్తుంది.మూర్తి 2Dలో, SAM పూత తర్వాత ఉపరితలంపై ఫ్లోరోకార్బన్ ఆధారిత సిలేన్ ఏర్పడిందని నిర్ధారించడానికి XPS స్పెక్ట్రా పొందబడింది, ఇది EG, రక్తం మరియు EtOH లకు కూడా చాలా ఎక్కువ ద్రవ వికర్షణను కలిగి ఉంటుంది.ప్లాస్మా చికిత్స ద్వారా ఏర్పడిన హైడ్రాక్సిల్ సమూహాలతో సిలేన్ ఫంక్షనల్ గ్రూపులను ప్రతిస్పందించడం ద్వారా SAM పూత పూర్తవుతుంది.ఫలితంగా, CF2 మరియు CF3 శిఖరాలలో గణనీయమైన పెరుగుదల గమనించబడింది.286 మరియు 296 eV మధ్య బంధించే శక్తి SAM పూత ద్వారా రసాయన సవరణ విజయవంతంగా పూర్తయిందని సూచిస్తుంది.SHP సాపేక్షంగా పెద్ద CF2 (290.1 ​​eV) మరియు CF3 (293.3 eV) శిఖరాలను చూపుతుంది, ఇవి ఉపరితలంపై ఏర్పడిన ఫ్లోరోకార్బన్-ఆధారిత సిలేన్ వల్ల ఏర్పడతాయి.మూర్తి 2E బేర్, ఎచెడ్, SHP మరియు LOISతో సంపర్కంలో ఉన్న డీయోనైజ్డ్ వాటర్ యొక్క వివిధ సమూహాల కోసం కాంటాక్ట్ యాంగిల్ (CA) కొలతల యొక్క ప్రతినిధి ఆప్టికల్ చిత్రాలను చూపుతుంది.రసాయన ఎచింగ్ ద్వారా ఏర్పడిన సూక్ష్మ/నానో నిర్మాణం కారణంగా చెక్కబడిన ఉపరితలం హైడ్రోఫిలిక్‌గా మారుతుందని ఈ చిత్రాలు చూపిస్తున్నాయి, తద్వారా డీయోనైజ్డ్ నీరు నిర్మాణంలోకి శోషించబడుతుంది.అయినప్పటికీ, సబ్‌స్ట్రేట్ SAMతో పూత పూయబడినప్పుడు, ఉపరితలం బలమైన నీటి వికర్షణను ప్రదర్శిస్తుంది, కాబట్టి ఒక ఉపరితల SHP ఏర్పడుతుంది మరియు నీరు మరియు ఉపరితలం మధ్య సంపర్క ప్రాంతం తక్కువగా ఉంటుంది.చివరగా, CA లో తగ్గుదల LOIS లో గమనించబడింది, ఇది మైక్రోస్ట్రక్చర్‌లోకి కందెన చొచ్చుకుపోవడానికి కారణమని చెప్పవచ్చు, తద్వారా సంపర్క ప్రాంతం పెరుగుతుంది.ఉపరితలం అద్భుతమైన ద్రవ వికర్షణ మరియు అంటుకునే లక్షణాలను కలిగి ఉందని నిరూపించడానికి, వివిధ ద్రవాలను ఉపయోగించి CA మరియు SAలను కొలవడం ద్వారా LOIS ను SHP సబ్‌స్ట్రేట్‌తో పోల్చారు (మూర్తి 2F).డీయోనైజ్డ్ వాటర్, బ్లడ్, EG, EtOH మరియు HD (Figure S4)తో సహా స్నిగ్ధత మరియు ఉపరితల శక్తి ఆధారంగా వివిధ రకాల ద్రవాలు ఎంపిక చేయబడ్డాయి.CA కొలత ఫలితాలు CA HDకి మొగ్గు చూపినప్పుడు, CA యొక్క తగ్గింపు విలువ, CA అత్యల్ప ఉపరితల శక్తిని కలిగి ఉంటుంది.అదనంగా, మొత్తం CA యొక్క LOIS తక్కువగా ఉంది.అయితే, SA కొలత పూర్తిగా భిన్నమైన దృగ్విషయాన్ని చూపుతుంది.అయోనైజ్డ్ నీరు తప్ప, అన్ని ద్రవాలు జారిపోకుండా SHP సబ్‌స్ట్రేట్‌కు కట్టుబడి ఉంటాయి.మరోవైపు, LOIS చాలా తక్కువ SAని చూపుతుంది, ఇక్కడ మొత్తం ద్రవం 10° నుండి 15° కంటే తక్కువ కోణంలో వంగి ఉన్నప్పుడు, మొత్తం ద్రవం ఆఫ్ రోల్ అవుతుంది.SHP ఉపరితలం కంటే LOIS యొక్క అతుక్కొని ఉండకపోవడం మెరుగ్గా ఉందని ఇది గట్టిగా చూపిస్తుంది.అదనంగా, టైటానియం (Ti), పాలీఫెనిల్‌సల్ఫోన్ (PPSU), పాలియోక్సిమీథైలీన్ (POM), పాలిథర్ ఈథర్ కీటోన్ (PEEK) మరియు బయోఅబ్సోర్బబుల్ పాలిమర్‌లు (PLGA) వంటి పలు రకాల పదార్థాలకు కూడా LOIS పూతలు వర్తించబడతాయి, అవి అమర్చగల ఆర్థోపెడిక్ పదార్థాలు (మూర్తి S5)).LOIS ద్వారా చికిత్స చేయబడిన పదార్థంపై ఉన్న చుక్కల యొక్క వరుస చిత్రాలు LOIS యొక్క యాంటీ-బయోఫౌలింగ్ లక్షణాలు అన్ని ఉపరితలాలపై ఒకే విధంగా ఉన్నాయని చూపుతున్నాయి.అదనంగా, CA మరియు SA యొక్క కొలత ఫలితాలు LOIS యొక్క నాన్-అంటుకునే లక్షణాలను ఇతర పదార్థాలకు అన్వయించవచ్చని చూపుతున్నాయి.
LOIS యొక్క యాంటీ-ఫౌలింగ్ లక్షణాలను నిర్ధారించడానికి, వివిధ రకాల సబ్‌స్ట్రేట్‌లు (బేర్, ఎచెడ్, SHP మరియు LOISతో సహా) సూడోమోనాస్ ఎరుగినోసా మరియు MRSAతో పొదిగేవి.ఈ రెండు బాక్టీరియాలను ప్రాతినిధ్య ఆసుపత్రి బాక్టీరియాగా ఎంపిక చేశారు, ఇది బయోఫిల్మ్‌ల ఏర్పాటుకు దారితీస్తుంది, ఇది SSI (37)కి దారితీస్తుంది.మూర్తి 3 (A మరియు B) వరుసగా స్వల్పకాలిక (12 గంటలు) మరియు దీర్ఘకాలిక (72 గంటలు) కోసం బ్యాక్టీరియా సస్పెన్షన్‌లో పొదిగిన ఉపరితలాల యొక్క ఫ్లోరోసెన్స్ మైక్రోస్కోప్ చిత్రాలు మరియు కాలనీ ఫార్మింగ్ యూనిట్ (CFU) కొలత ఫలితాలను చూపుతుంది.తక్కువ వ్యవధిలో, బ్యాక్టీరియా సమూహాలను ఏర్పరుస్తుంది మరియు పరిమాణంలో పెరుగుతుంది, శ్లేష్మం వంటి పదార్ధాలతో తమను తాము కప్పి ఉంచుతుంది మరియు వాటి తొలగింపును నిరోధిస్తుంది.అయినప్పటికీ, 72-గంటల పొదిగే సమయంలో, బ్యాక్టీరియా పరిపక్వం చెందుతుంది మరియు మరిన్ని కాలనీలు లేదా సమూహాలను ఏర్పరచడానికి వెదజల్లడం సులభం అవుతుంది.అందువల్ల, 72-గంటల పొదిగే కాలం దీర్ఘకాలంగా పరిగణించబడుతుంది మరియు ఉపరితలంపై బలమైన బయోఫిల్మ్‌ను రూపొందించడానికి తగిన పొదిగే సమయం (38).తక్కువ వ్యవధిలో, చెక్కబడిన ఉపరితలం మరియు SHP యొక్క ఉపరితలం బ్యాక్టీరియా సంశ్లేషణను ప్రదర్శించాయి, ఇది బేర్ సబ్‌స్ట్రేట్‌తో పోలిస్తే 25% నుండి 50% వరకు తగ్గింది.అయినప్పటికీ, దాని అద్భుతమైన యాంటీ-బయోఫౌలింగ్ పనితీరు మరియు స్థిరత్వం కారణంగా, LOIS స్వల్ప మరియు దీర్ఘకాలికంగా బ్యాక్టీరియా బయోఫిల్మ్ సంశ్లేషణను చూపించలేదు.స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం (మూర్తి 3C) ఎచింగ్ సొల్యూషన్, SHP మరియు LOIS యొక్క యాంటీ-బయోలాజికల్ ఫౌలింగ్ మెకానిజం యొక్క వివరణను వివరిస్తుంది.హైడ్రోఫిలిక్ లక్షణాలతో చెక్కబడిన ఉపరితలం బేర్ సబ్‌స్ట్రేట్ కంటే పెద్ద ఉపరితల వైశాల్యాన్ని కలిగి ఉంటుందని ఊహ.అందువల్ల, చెక్కబడిన ఉపరితలంపై మరింత బ్యాక్టీరియా సంశ్లేషణ జరుగుతుంది.అయినప్పటికీ, బేర్ సబ్‌స్ట్రేట్‌తో పోలిస్తే, ఎచెడ్ సబ్‌స్ట్రేట్ ఉపరితలంపై చాలా తక్కువ బయోఫిల్మ్‌ను కలిగి ఉంటుంది.ఎందుకంటే నీటి అణువులు హైడ్రోఫిలిక్ ఉపరితలంతో గట్టిగా బంధిస్తాయి మరియు నీటికి కందెనగా పనిచేస్తాయి, తద్వారా స్వల్పకాలిక (39) బ్యాక్టీరియా యొక్క సంశ్లేషణతో జోక్యం చేసుకుంటుంది.అయినప్పటికీ, నీటి అణువుల పొర చాలా సన్నగా ఉంటుంది మరియు బ్యాక్టీరియా సస్పెన్షన్‌లలో కరుగుతుంది.అందువల్ల, నీటి పరమాణు పొర చాలా కాలం పాటు అదృశ్యమవుతుంది, ఇది విస్తృతమైన బ్యాక్టీరియా సంశ్లేషణ మరియు విస్తరణకు దారితీస్తుంది.SHP కోసం, దాని స్వల్పకాలిక నాన్-చెమ్మగిల్లడం లక్షణాల కారణంగా, బ్యాక్టీరియా సంశ్లేషణ నిరోధించబడుతుంది.తగ్గిన బ్యాక్టీరియా సంశ్లేషణ అనేది లేయర్డ్ స్ట్రక్చర్‌లో చిక్కుకున్న గాలి పాకెట్స్ మరియు తక్కువ ఉపరితల శక్తికి కారణమని చెప్పవచ్చు, తద్వారా బ్యాక్టీరియా సస్పెన్షన్ మరియు ఉపరితలం మధ్య సంబంధాన్ని తగ్గిస్తుంది.అయినప్పటికీ, SHPలో విస్తృతమైన బ్యాక్టీరియా సంశ్లేషణ గమనించబడింది ఎందుకంటే ఇది చాలా కాలం పాటు దాని యాంటీ ఫౌలింగ్ లక్షణాలను కోల్పోయింది.హైడ్రోస్టాటిక్ పీడనం కారణంగా గాలి పాకెట్స్ అదృశ్యం కావడం మరియు నీటిలో గాలి కరిగిపోవడం దీనికి కారణం.ఇది ప్రధానంగా రద్దు కారణంగా గాలి పాకెట్స్ అదృశ్యం మరియు సంశ్లేషణ కోసం పెద్ద ఉపరితల వైశాల్యాన్ని అందించే లేయర్డ్ నిర్మాణం (27, 40) కారణంగా ఉంది.దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వంపై ముఖ్యమైన ప్రభావాన్ని చూపే ఈ రెండు సబ్‌స్ట్రేట్‌ల వలె కాకుండా, LOISలో ఉన్న కందెన కందెన సూక్ష్మ/నానో నిర్మాణంలోకి ఇంజెక్ట్ చేయబడుతుంది మరియు దీర్ఘకాలంలో కూడా అదృశ్యం కాదు.సూక్ష్మ/నానో నిర్మాణాలతో నిండిన కందెనలు చాలా స్థిరంగా ఉంటాయి మరియు వాటి అధిక రసాయన అనుబంధం కారణంగా ఉపరితలంపై బలంగా ఆకర్షింపబడతాయి, తద్వారా దీర్ఘకాలం పాటు బ్యాక్టీరియా సంశ్లేషణను నివారిస్తుంది.ఫిగర్ S6 ఫాస్ఫేట్ బఫర్డ్ సెలైన్ (PBS)లో మునిగిపోయిన కందెన-ఇన్ఫ్యూజ్డ్ సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క ప్రతిబింబ కన్ఫోకల్ మైక్రోస్కోప్ చిత్రాన్ని చూపుతుంది.నిరంతర చిత్రాలు 120 గంటల స్వల్ప వణుకు (120 rpm) తర్వాత కూడా, LOISపై కందెన పొర మారదు, ఇది ప్రవాహ పరిస్థితులలో దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వాన్ని సూచిస్తుంది.ఇది ఫ్లోరిన్-ఆధారిత SAM పూత మరియు పెర్ఫ్లోరోకార్బన్-ఆధారిత కందెన మధ్య అధిక రసాయన అనుబంధం కారణంగా ఉంటుంది, తద్వారా స్థిరమైన కందెన పొర ఏర్పడుతుంది.అందువల్ల, యాంటీ ఫౌలింగ్ పనితీరు నిర్వహించబడుతుంది.అదనంగా, ప్లాస్మాలో ఉండే ప్రాతినిధ్య ప్రోటీన్లు (అల్బుమిన్ మరియు ఫైబ్రినోజెన్), రోగనిరోధక పనితీరుకు దగ్గరి సంబంధం ఉన్న కణాలు (మాక్రోఫేజెస్ మరియు ఫైబ్రోబ్లాస్ట్‌లు) మరియు ఎముకల నిర్మాణానికి సంబంధించిన వాటికి వ్యతిరేకంగా ఉపరితలం పరీక్షించబడింది.కాల్షియం కంటెంట్ చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది.(మూర్తి 3D, 1 మరియు 2, మరియు మూర్తి S7) (41, 42).అదనంగా, ఫైబ్రినోజెన్, అల్బుమిన్ మరియు కాల్షియం కోసం సంశ్లేషణ పరీక్ష యొక్క ఫ్లోరోసెన్స్ మైక్రోస్కోప్ చిత్రాలు ప్రతి ఉపరితల సమూహం యొక్క విభిన్న సంశ్లేషణ లక్షణాలను చూపించాయి (మూర్తి S8).ఎముక ఏర్పడే సమయంలో, కొత్తగా ఏర్పడిన ఎముక మరియు కాల్షియం పొరలు ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్‌ను చుట్టుముట్టవచ్చు, ఇది తొలగింపును కష్టతరం చేయడమే కాకుండా, తొలగింపు ప్రక్రియలో రోగికి ఊహించని హానిని కూడా కలిగిస్తుంది.అందువల్ల, ఎముక ప్లేట్లు మరియు స్క్రూలపై తక్కువ స్థాయి కాల్షియం నిక్షేపాలు ఇంప్లాంట్ తొలగింపు అవసరమయ్యే కీళ్ళ శస్త్రచికిత్సకు ప్రయోజనకరంగా ఉంటాయి.ఫ్లోరోసెన్స్ ఇంటెన్సిటీ మరియు సెల్ కౌంట్ ఆధారంగా అటాచ్ చేసిన ప్రాంతం యొక్క పరిమాణీకరణ ఆధారంగా, ఇతర సబ్‌స్ట్రేట్‌లతో పోలిస్తే అన్ని జీవ పదార్ధాలకు LOIS అద్భుతమైన యాంటీ-బయోఫౌలింగ్ లక్షణాలను చూపుతుందని మేము ధృవీకరించాము.ఇన్ విట్రో ప్రయోగాల ఫలితాల ప్రకారం, యాంటీ-బయోలాజికల్ ఫౌలింగ్ LOIS ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్‌లకు వర్తించవచ్చు, ఇది బయోఫిల్మ్ బ్యాక్టీరియా వల్ల కలిగే ఇన్‌ఫెక్షన్‌లను నిరోధించడమే కాకుండా శరీరం యొక్క క్రియాశీల రోగనిరోధక వ్యవస్థ వల్ల కలిగే మంటను కూడా తగ్గిస్తుంది.
(A) 12 మరియు 72 గంటల పాటు సూడోమోనాస్ ఎరుగినోసా మరియు MRSA సస్పెన్షన్‌లలో పొదిగిన ప్రతి సమూహం (నేకెడ్, ఎచెడ్, SHP మరియు LOIS) యొక్క ఫ్లోరోసెన్స్ మైక్రోస్కోప్ చిత్రాలు.(B) ప్రతి సమూహం యొక్క ఉపరితలంపై సూడోమోనాస్ ఎరుగినోసా మరియు MRSA యొక్క కట్టుబడి ఉన్న CFU సంఖ్య.(సి) స్వల్పకాలిక మరియు దీర్ఘకాలిక ఎచింగ్, SHP మరియు LOIS యొక్క యాంటీ-బయోలాజికల్ ఫౌలింగ్ మెకానిజం యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం.(D) (1) బేర్ మరియు LOISకి కట్టుబడి ఉన్న కణాల యొక్క ప్రతి ఉపరితలం మరియు ఫ్లోరోసెన్స్ మైక్రోస్కోప్ చిత్రాలకు కట్టుబడి ఉండే ఫైబ్రోబ్లాస్ట్‌ల సంఖ్య.(2) ఎముక వైద్యం ప్రక్రియలో పాల్గొన్న రోగనిరోధక-సంబంధిత ప్రోటీన్లు, అల్బుమిన్ మరియు కాల్షియం యొక్క సంశ్లేషణ పరీక్ష (* P <0.05, ** P <0.01, *** P <0.001 మరియు **** P <0.0001).ns, ముఖ్యమైనది కాదు.
అనివార్యమైన సాంద్రీకృత ఒత్తిళ్ల విషయంలో, యాంత్రిక మన్నిక ఎల్లప్పుడూ యాంటీఫౌలింగ్ పూతలను వర్తింపజేయడానికి ప్రధాన సవాలుగా ఉంటుంది.సాంప్రదాయ మురుగునీటి వ్యతిరేక జెల్ పద్ధతులు తక్కువ నీటిలో ద్రావణీయత మరియు దుర్బలత్వం కలిగిన పాలిమర్‌లపై ఆధారపడి ఉంటాయి.అందువల్ల, వారు సాధారణంగా బయోమెడికల్ అప్లికేషన్లలో యాంత్రిక ఒత్తిడికి లోనవుతారు.అందువల్ల, ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్లు (43, 44) వంటి అనువర్తనాలకు యాంత్రికంగా మన్నికైన యాంటీఫౌలింగ్ పూతలు సవాలుగా మిగిలి ఉన్నాయి.మూర్తి 4A(1) ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్‌లకు వర్తించే రెండు ప్రధాన రకాల ఒత్తిడిని ప్రదర్శిస్తుంది, ఇందులో స్క్రాచింగ్ (షీర్ స్ట్రెస్) మరియు ఫోర్సెప్స్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన దెబ్బతిన్న ఇంప్లాంట్ యొక్క ఆప్టికల్ ఇమేజ్‌తో కుదింపు ఉంటుంది.ఉదాహరణకు, స్క్రూను స్క్రూడ్రైవర్‌తో బిగించినప్పుడు లేదా సర్జన్ బోన్ ప్లేట్‌ను పట్టకార్లతో గట్టిగా పట్టుకుని, సంపీడన శక్తిని ప్రయోగించినప్పుడు, ప్లాస్టిక్ బోన్ ప్లేట్ దెబ్బతింటుంది మరియు స్థూల మరియు సూక్ష్మ/నానో స్కేల్స్ రెండింటిలోనూ గీతలు పడిపోతుంది (మూర్తి 4A, 2) .ప్లాస్టిక్ సర్జరీ సమయంలో తయారు చేయబడిన LOIS ఈ నష్టాలను తట్టుకోగలదో లేదో పరీక్షించడానికి, మైక్రో/నానో స్ట్రక్చర్ ఇంపాక్ట్ యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను అధ్యయనం చేయడానికి బేర్ సబ్‌స్ట్రేట్ మరియు LOIS యొక్క కాఠిన్యాన్ని మైక్రో/నానో స్కేల్‌లో పోల్చడానికి నానోఇండెంటేషన్ నిర్వహించబడింది (మూర్తి 4B).సూక్ష్మ/నానో నిర్మాణాల కారణంగా LOIS యొక్క విభిన్న వైకల్య ప్రవర్తనను స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం చూపుతుంది.నానోఇండెంటేషన్ (మూర్తి 4C) ఫలితాల ఆధారంగా ఫోర్స్-డిస్ప్లేస్‌మెంట్ కర్వ్ డ్రా చేయబడింది.నీలిరంగు చిత్రం బేర్ సబ్‌స్ట్రేట్‌ను సూచిస్తుంది, ఇది 0.26-μm గరిష్ట ఇండెంటేషన్ డెప్త్ ద్వారా కనిపించే విధంగా కొంచెం వైకల్యాన్ని మాత్రమే చూపుతుంది.మరోవైపు, LOIS (ఎరుపు వక్రత)లో గమనించిన నానోఇండెంటేషన్ శక్తి మరియు స్థానభ్రంశంలో క్రమంగా పెరుగుదల తగ్గిన యాంత్రిక లక్షణాల సంకేతాలను చూపుతుంది, ఫలితంగా 1.61μm నానోఇండెంటేషన్ లోతు ఏర్పడుతుంది.ఎందుకంటే LOISలో ఉన్న సూక్ష్మ/నానో నిర్మాణం నానోఇండెంటర్ యొక్క కొనకు లోతైన పురోగతి స్థలాన్ని అందిస్తుంది, కాబట్టి దాని వైకల్యం బేర్ సబ్‌స్ట్రేట్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.కాన్స్టా-గ్డౌటోస్ మరియు ఇతరులు.(45) నానోస్ట్రక్చర్‌ల ఉనికి కారణంగా, నానోఇండెంటేషన్ మరియు మైక్రో/నానో కరుకుదనం క్రమరహిత నానోఇండెంటేషన్ వక్రతలకు దారితీస్తుందని నమ్ముతారు.షేడెడ్ ప్రాంతం నానోస్ట్రక్చర్‌కు ఆపాదించబడిన క్రమరహిత వైకల్య వక్రరేఖకు అనుగుణంగా ఉంటుంది, అయితే షేడ్ లేని ప్రాంతం మైక్రోస్ట్రక్చర్‌కు ఆపాదించబడుతుంది.ఈ వైకల్యం హోల్డింగ్ లూబ్రికెంట్ యొక్క మైక్రోస్ట్రక్చర్/నానోస్ట్రక్చర్‌ను దెబ్బతీస్తుంది మరియు దాని యాంటీ ఫౌలింగ్ పనితీరును ప్రతికూలంగా ప్రభావితం చేస్తుంది.LOISపై నష్టం యొక్క ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి, ప్లాస్టిక్ సర్జరీ సమయంలో సూక్ష్మ/నానో నిర్మాణాలకు అనివార్యమైన నష్టం శరీరంలో పునరావృతమైంది.రక్తం మరియు ప్రోటీన్ సంశ్లేషణ పరీక్షలను ఉపయోగించడం ద్వారా, ఇన్ విట్రో తర్వాత LOIS యొక్క యాంటీ-బయోఫౌలింగ్ లక్షణాల స్థిరత్వాన్ని నిర్ణయించవచ్చు (మూర్తి 4D).ఆప్టికల్ చిత్రాల శ్రేణి ప్రతి ఉపరితలం యొక్క రంధ్రాల దగ్గర సంభవించిన నష్టాన్ని చూపుతుంది.యాంటీ బయోఫౌలింగ్ పూతపై యాంత్రిక నష్టం యొక్క ప్రభావాన్ని ప్రదర్శించడానికి రక్త సంశ్లేషణ పరీక్ష నిర్వహించబడింది (మూర్తి 4E).SHP లాగా, యాంటీ ఫౌలింగ్ లక్షణాలు దెబ్బతినడం వల్ల పోతాయి మరియు రక్తాన్ని తిప్పికొట్టడం ద్వారా LOIS అద్భుతమైన యాంటీ ఫౌలింగ్ లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుంది.ఎందుకంటే, ఉపరితల శక్తి దెబ్బతిన్న ప్రాంతాన్ని కప్పి ఉంచే కేశనాళిక చర్య ద్వారా నడపబడుతుంది, మైక్రోస్ట్రక్చర్డ్ లూబ్రికెంట్ కందెనలోని ప్రవాహం యాంటీ ఫౌలింగ్ లక్షణాలను పునరుద్ధరిస్తుంది (35).అల్బుమిన్ ఉపయోగించి ప్రోటీన్ సంశ్లేషణ పరీక్షలో అదే ధోరణి గమనించబడింది.దెబ్బతిన్న ప్రాంతంలో, SHP యొక్క ఉపరితలంపై ప్రోటీన్ యొక్క సంశ్లేషణ విస్తృతంగా గమనించబడుతుంది మరియు దాని ప్రాంత కవరేజీని కొలవడం ద్వారా, ఇది బేర్ సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క సంశ్లేషణ స్థాయిలో సగంగా లెక్కించబడుతుంది.మరోవైపు, LOIS సంశ్లేషణకు కారణం కాకుండా దాని యాంటీ-బయోఫౌలింగ్ లక్షణాలను నిర్వహించింది (మూర్తి 4, F మరియు G).అదనంగా, స్క్రూ యొక్క ఉపరితలం తరచుగా డ్రిల్లింగ్ వంటి బలమైన యాంత్రిక ఒత్తిడికి లోనవుతుంది, కాబట్టి మేము విట్రోలోని స్క్రూపై చెక్కుచెదరకుండా ఉండే LOIS పూత సామర్థ్యాన్ని అధ్యయనం చేసాము.మూర్తి 4H బేర్, SHP మరియు LOISతో సహా వివిధ స్క్రూల ఆప్టికల్ చిత్రాలను చూపుతుంది.ఎముక అమరిక సమయంలో బలమైన యాంత్రిక ఒత్తిడి సంభవించే లక్ష్య ప్రాంతాన్ని ఎరుపు దీర్ఘచతురస్రం సూచిస్తుంది.ప్లేట్ యొక్క ప్రోటీన్ సంశ్లేషణ పరీక్ష మాదిరిగానే, బలమైన యాంత్రిక ఒత్తిడిలో కూడా, LOIS పూత యొక్క సమగ్రతను నిరూపించడానికి ప్రోటీన్ సంశ్లేషణను చిత్రించడానికి మరియు కవరేజ్ ప్రాంతాన్ని కొలవడానికి ఫ్లోరోసెన్స్ మైక్రోస్కోప్ ఉపయోగించబడుతుంది (మూర్తి 4, I మరియు J).LOIS-చికిత్స చేయబడిన స్క్రూలు అద్భుతమైన యాంటీ ఫౌలింగ్ పనితీరును ప్రదర్శిస్తాయి మరియు దాదాపుగా ఏ ప్రోటీన్ ఉపరితలంపై కట్టుబడి ఉండదు.మరోవైపు, బేర్ స్క్రూలు మరియు SHP స్క్రూలలో ప్రోటీన్ సంశ్లేషణ గమనించబడింది, ఇక్కడ SHP స్క్రూల యొక్క ఏరియా కవరేజ్ బేర్ స్క్రూల కంటే మూడింట ఒక వంతు.అదనంగా, ఫిగర్ 4Kలో చూపిన విధంగా, ఫ్రాక్చర్ సైట్‌కు వర్తించే ఒత్తిడిని తట్టుకోవడానికి స్థిరీకరణ కోసం ఉపయోగించే ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ యాంత్రికంగా బలంగా ఉండాలి.అందువల్ల, యాంత్రిక లక్షణాలపై రసాయన సవరణ ప్రభావాన్ని గుర్తించడానికి బెండింగ్ పరీక్ష నిర్వహించబడింది.అదనంగా, ఇంప్లాంట్ నుండి స్థిర ఒత్తిడిని నిర్వహించడానికి ఇది జరుగుతుంది.ఇంప్లాంట్ పూర్తిగా ముడుచుకునే వరకు నిలువు యాంత్రిక శక్తిని వర్తింపజేయండి మరియు ఒత్తిడి-స్ట్రెయిన్ కర్వ్ పొందబడుతుంది (మూర్తి 4L, 1).యంగ్ యొక్క మాడ్యులస్ మరియు ఫ్లెక్చరల్ బలంతో సహా రెండు లక్షణాలు బేర్ మరియు LOIS సబ్‌స్ట్రేట్‌ల మధ్య వాటి యాంత్రిక బలానికి సూచికలుగా పోల్చబడ్డాయి (మూర్తి 4L, 2 మరియు 3).యంగ్ యొక్క మాడ్యులస్ మెకానికల్ మార్పులను తట్టుకోగల పదార్థం యొక్క సామర్థ్యాన్ని సూచిస్తుంది.ప్రతి సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క యంగ్ మాడ్యులస్ వరుసగా 41.48±1.01 మరియు 40.06±0.96 GPa;గమనించిన వ్యత్యాసం సుమారు 3.4%.అదనంగా, పదార్థం యొక్క మొండితనాన్ని నిర్ణయించే బెండింగ్ బలం బేర్ సబ్‌స్ట్రేట్‌కు 102.34±1.51 GPa మరియు SHPకి 96.99±0.86 GPa అని నివేదించబడింది.బేర్ సబ్‌స్ట్రేట్ సుమారు 5.3% ఎక్కువ.మెకానికల్ లక్షణాలలో స్వల్ప తగ్గుదల గీత ప్రభావం వల్ల సంభవించవచ్చు.నాచ్ ఎఫెక్ట్‌లో, మైక్రో/నానో రఫ్‌నెస్ నోచ్‌ల సెట్‌గా పని చేస్తుంది, ఇది స్థానిక ఒత్తిడి ఏకాగ్రతకు దారితీస్తుంది మరియు ఇంప్లాంట్ యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను ప్రభావితం చేస్తుంది (46).అయినప్పటికీ, మానవ వల్కలం ఎముక యొక్క దృఢత్వం 7.4 మరియు 31.6 GPa మధ్య ఉన్నట్లు నివేదించబడింది మరియు కొలిచిన LOIS మాడ్యులస్ మానవ వల్కలం ఎముక (47) కంటే ఎక్కువగా ఉంది అనే వాస్తవం ఆధారంగా, LOIS పగులుకు మద్దతు ఇవ్వడానికి సరిపోతుంది మరియు దాని మొత్తం యాంత్రిక లక్షణాలు ఉపరితల మార్పు ద్వారా కనిష్టంగా ప్రభావితమవుతాయి.
(A) ఆపరేషన్ సమయంలో ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్‌కు వర్తించే యాంత్రిక ఒత్తిడి (1) యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం మరియు (2) దెబ్బతిన్న ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ యొక్క ఆప్టికల్ ఇమేజ్.(B) బేర్ ఉపరితలంపై నానోఇండెంటేషన్ మరియు LOIS ద్వారా నానో-మెకానికల్ లక్షణాల కొలత యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం.(సి) బేర్ ఉపరితలం మరియు LOIS యొక్క నానోఇండెంటేషన్ ఫోర్స్-డిస్ప్లేస్‌మెంట్ కర్వ్.(D) ఇన్ విట్రో ప్రయోగాల తర్వాత, ఆపరేషన్ సమయంలో ఏర్పడే యాంత్రిక ఒత్తిడిని అనుకరించడానికి వివిధ రకాల ఆర్థోపెడిక్ ప్లేట్‌ల ఆప్టికల్ చిత్రాలను (దెబ్బతిన్న ప్రాంతం ఎరుపు దీర్ఘచతురస్రంతో హైలైట్ చేయబడింది) అనుకరించండి.(E) దెబ్బతిన్న ఆర్థోపెడిక్ ప్లేట్ సమూహం యొక్క రక్త సంశ్లేషణ పరీక్ష మరియు (F) ప్రోటీన్ సంశ్లేషణ పరీక్ష.(G) ప్లేట్‌కు అంటిపెట్టుకున్న ప్రోటీన్ యొక్క ప్రాంత కవరేజీని కొలవండి.(H) ఇన్ విట్రో ప్రయోగం తర్వాత వివిధ రకాల ఆర్థోపెడిక్ స్క్రూల ఆప్టికల్ చిత్రాలు.(I) వివిధ పూతల సమగ్రతను అధ్యయనం చేయడానికి ప్రోటీన్ సంశ్లేషణ పరీక్ష.(J) స్క్రూకు కట్టుబడి ఉన్న ప్రోటీన్ యొక్క ప్రాంత కవరేజీని కొలవండి.(K) కుందేలు యొక్క కదలిక విరిగిన ఎముకపై స్థిరమైన ఒత్తిడిని ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉద్దేశించబడింది.(L) (1) బెండ్ పరీక్ష ఫలితాలు మరియు ఆప్టికల్ చిత్రాలను వంగడానికి ముందు మరియు తర్వాత.బేర్ ఇంప్లాంట్ మరియు SHP మధ్య (2) యంగ్స్ మాడ్యులస్ మరియు (3) బెండింగ్ స్ట్రెంగ్త్‌లో తేడా.డేటా సగటు ± SD (*P <0.05, **P <0.01, ***P <0.001 మరియు ****P <0.0001)గా వ్యక్తీకరించబడింది.చిత్ర సౌజన్యం: క్యోమిన్ చే, యోన్సే యూనివర్శిటీ.
క్లినికల్ పరిస్థితులలో, జీవసంబంధ పదార్థాలు మరియు గాయపడిన ప్రదేశాలతో చాలా బ్యాక్టీరియా సంపర్కం పరిపక్వ, పరిణతి చెందిన బయోఫిల్మ్‌ల నుండి వస్తుంది (48).అందువల్ల, US సెంటర్స్ ఫర్ డిసీజ్ కంట్రోల్ అండ్ ప్రివెన్షన్ అంచనా ప్రకారం మొత్తం మానవ ఇన్ఫెక్షన్‌లలో 65% బయోఫిల్మ్‌లకు సంబంధించినవి (49).ఈ సందర్భంలో, ఇంప్లాంట్ యొక్క ఉపరితలంపై స్థిరమైన బయోఫిల్మ్ నిర్మాణాన్ని అందించే ఇన్ వివో ప్రయోగాత్మక రూపకల్పనను అందించడం అవసరం.అందువల్ల, మేము కుందేలు తొడ ఫ్రాక్చర్ మోడల్‌ను అభివృద్ధి చేసాము, దీనిలో ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్లు బ్యాక్టీరియా సస్పెన్షన్‌లో ముందే పొదిగేవి మరియు వివోలో LOIS యొక్క యాంటీ-ఫౌలింగ్ లక్షణాలను అధ్యయనం చేయడానికి కుందేలు తొడలలో అమర్చబడ్డాయి.కింది మూడు ముఖ్యమైన వాస్తవాల కారణంగా, బాక్టీరియా సస్పెన్షన్‌ల యొక్క ప్రత్యక్ష ఇంజెక్షన్ కంటే పూర్వ-సంస్కృతి ద్వారా బాక్టీరియల్ ఇన్‌ఫెక్షన్లు ప్రేరేపించబడతాయి: (i) కుందేళ్ళ రోగనిరోధక వ్యవస్థ సహజంగా మానవుల కంటే బలంగా ఉంటుంది;అందువల్ల, బ్యాక్టీరియా సస్పెన్షన్లు మరియు ప్లాంక్టోనిక్ బాక్టీరియా యొక్క ఇంజెక్షన్ సాధ్యమవుతుంది, ఇది బయోఫిల్మ్‌ల ఏర్పాటుపై ఎటువంటి ప్రభావం చూపదు.(Ii) ప్లాంక్టోనిక్ బాక్టీరియా యాంటీబయాటిక్స్‌కు ఎక్కువ అవకాశం ఉంది మరియు యాంటీబయాటిక్స్ సాధారణంగా శస్త్రచికిత్స తర్వాత ఉపయోగించబడతాయి;చివరగా, (iii) ప్లాంక్టోనిక్ బ్యాక్టీరియా సస్పెన్షన్ జంతువు యొక్క శరీర ద్రవాల ద్వారా కరిగించబడుతుంది (50).ఇంప్లాంట్ చేయడానికి ముందు బ్యాక్టీరియా సస్పెన్షన్‌లో ఇంప్లాంట్‌ను ప్రీ-కల్చర్ చేయడం ద్వారా, ఎముక వైద్యం ప్రక్రియపై బ్యాక్టీరియా సంక్రమణ మరియు విదేశీ శరీర ప్రతిచర్య (FBR) యొక్క హానికరమైన ప్రభావాలను మేము పూర్తిగా అధ్యయనం చేయవచ్చు.అమర్చిన 4 వారాల తర్వాత కుందేళ్లను బలి ఇచ్చారు, ఎందుకంటే ఎముకల వైద్యం ప్రక్రియకు అవసరమైన ఒస్సియోఇంటిగ్రేషన్ 4 వారాల్లో పూర్తవుతుంది.అప్పుడు, దిగువ అధ్యయనాల కోసం కుందేళ్ళ నుండి ఇంప్లాంట్లు తొలగించబడ్డాయి.మూర్తి 5A బ్యాక్టీరియా యొక్క విస్తరణ విధానాన్ని చూపుతుంది.సోకిన ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ శరీరంలోకి ప్రవేశపెట్టబడింది.బాక్టీరియల్ సస్పెన్షన్‌లో ముందస్తు పొదిగే ఫలితంగా, నేక్డ్ ఇంప్లాంట్‌లతో అమర్చిన ఆరు కుందేళ్ళలో ఆరు వ్యాధి బారిన పడ్డాయి, అయితే LOIS-చికిత్స చేసిన ఇంప్లాంట్‌లతో అమర్చిన కుందేళ్ళలో ఏదీ సోకలేదు.బాక్టీరియల్ ఇన్ఫెక్షన్లు మూడు దశల్లో కొనసాగుతాయి, వీటిలో పెరుగుదల, పరిపక్వత మరియు వ్యాప్తి (51).మొదట, జతచేయబడిన బ్యాక్టీరియా ఉపరితలంపై పునరుత్పత్తి మరియు పెరుగుతుంది, ఆపై బ్యాక్టీరియా ఎక్స్‌ట్రాసెల్యులర్ పాలిమర్ (EPS), అమిలాయిడ్ మరియు ఎక్స్‌ట్రాసెల్యులర్ DNA విసర్జించినప్పుడు బయోఫిల్మ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.బయోఫిల్మ్ యాంటీబయాటిక్స్ యొక్క వ్యాప్తికి అంతరాయం కలిగించడమే కాకుండా, యాంటీబయాటిక్-డిగ్రేడింగ్ ఎంజైమ్‌ల (β-లాక్టమాస్ వంటివి) (52) చేరడాన్ని ప్రోత్సహిస్తుంది.చివరగా, బయోఫిల్మ్ పరిపక్వ బాక్టీరియాను పరిసర కణజాలాలలోకి వ్యాపిస్తుంది.అందువలన, సంక్రమణ సంభవిస్తుంది.అదనంగా, ఒక విదేశీ శరీరం శరీరంలోకి ప్రవేశించినప్పుడు, బలమైన రోగనిరోధక ప్రతిస్పందనను కలిగించే ఇన్ఫెక్షన్ తీవ్రమైన వాపు, నొప్పి మరియు రోగనిరోధక శక్తిని తగ్గిస్తుంది.మూర్తి 5B బ్యాక్టీరియల్ ఇన్‌ఫెక్షన్ వల్ల కలిగే రోగనిరోధక ప్రతిస్పందన కంటే, ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్‌ను చొప్పించడం వల్ల కలిగే FBR యొక్క అవలోకనాన్ని అందిస్తుంది.రోగనిరోధక వ్యవస్థ చొప్పించిన ఇంప్లాంట్‌ను విదేశీ శరీరంగా గుర్తిస్తుంది, ఆపై కణాలు మరియు కణజాలాలు విదేశీ శరీరాన్ని కప్పి ఉంచడానికి ప్రతిస్పందిస్తాయి (53).FBR యొక్క ప్రారంభ రోజులలో, ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ల ఉపరితలంపై సరఫరా మాతృక ఏర్పడింది, దీని ఫలితంగా ఫైబ్రినోజెన్ యొక్క అధిశోషణం ఏర్పడింది.శోషించబడిన ఫైబ్రినోజెన్ అప్పుడు అత్యంత దట్టమైన ఫైబ్రిన్ నెట్‌వర్క్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది ల్యూకోసైట్‌ల జోడింపును ప్రోత్సహిస్తుంది (54).ఫైబ్రిన్ నెట్వర్క్ ఏర్పడిన తర్వాత, న్యూట్రోఫిల్స్ యొక్క చొరబాటు కారణంగా తీవ్రమైన వాపు ఏర్పడుతుంది.ఈ దశలో, ట్యూమర్ నెక్రోసిస్ ఫ్యాక్టర్-α (TNF-α), ఇంటర్‌లుకిన్-4 (IL-4) మరియు IL-β వంటి వివిధ రకాల సైటోకిన్‌లు విడుదలవుతాయి మరియు మోనోసైట్‌లు ఇంప్లాంటేషన్ సైట్‌లోకి చొరబడటం ప్రారంభిస్తాయి మరియు పెద్ద కణాలుగా విభజించబడతాయి.ఫేజ్ (41, 55, 56).FBRని తగ్గించడం ఎల్లప్పుడూ సవాలుగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే అధిక FBR తీవ్రమైన మరియు దీర్ఘకాలిక మంటను కలిగిస్తుంది, ఇది ప్రాణాంతక సమస్యలకు దారితీస్తుంది.బేర్ ఇంప్లాంట్ మరియు LOIS చుట్టూ ఉన్న కణజాలాలలో బాక్టీరియల్ ఇన్ఫెక్షన్ల ప్రభావాన్ని అంచనా వేయడానికి, హెమటాక్సిలిన్ మరియు ఇయోసిన్ (H&E) మరియు మాసన్ ట్రైక్రోమ్ (MT) స్టెయినింగ్ ఉపయోగించబడ్డాయి.బేర్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లతో అమర్చిన కుందేళ్ళకు, తీవ్రమైన బాక్టీరియల్ ఇన్‌ఫెక్షన్లు పురోగమించాయి మరియు H&E కణజాల స్లైడ్‌లు వాపు వల్ల ఏర్పడే గడ్డలు మరియు నెక్రోసిస్‌లను స్పష్టంగా చూపించాయి.మరోవైపు, చాలా బలమైన యాంటీ-బయోఫౌలింగ్ ఉపరితలం LOIS బ్యాక్టీరియా సంశ్లేషణను నిరోధిస్తుంది, కాబట్టి ఇది సంక్రమణ సంకేతాలను చూపదు మరియు మంటను తగ్గిస్తుంది (మూర్తి 5C).MT స్టెయినింగ్ ఫలితాలు అదే ధోరణిని చూపించాయి.అయినప్పటికీ, MT స్టెయినింగ్ LOISతో అమర్చిన కుందేళ్ళలో ఎడెమాను కూడా చూపించింది, ఇది రికవరీ జరగబోతోందని సూచిస్తుంది (మూర్తి 5D).రోగనిరోధక ప్రతిస్పందన స్థాయిని అధ్యయనం చేయడానికి, రోగనిరోధక ప్రతిస్పందనకు సంబంధించిన సైటోకిన్స్ TNF-α మరియు IL-6 ఉపయోగించి ఇమ్యునోహిస్టోకెమికల్ (IHC) మరకను ప్రదర్శించారు.బ్యాక్టీరియాకు గురికాని నేక్డ్ నెగటివ్ ఇంప్లాంట్‌ను బ్యాక్టీరియాకు గురైన LOISతో పోల్చారు, అయితే బ్యాక్టీరియా సంక్రమణ లేనప్పుడు వైద్యం ప్రక్రియను అధ్యయనం చేయడానికి సోకలేదు.TNF-αని వ్యక్తీకరించే IHC స్లయిడ్ యొక్క ఆప్టికల్ ఇమేజ్‌ను మూర్తి 5E చూపిస్తుంది.గోధుమ రంగు ప్రాంతం రోగనిరోధక ప్రతిస్పందనను సూచిస్తుంది, LOISలో రోగనిరోధక ప్రతిస్పందన కొద్దిగా తగ్గిందని సూచిస్తుంది.అదనంగా, LOISలో IL-6 యొక్క వ్యక్తీకరణ స్టెరైల్ నేకెడ్ యొక్క ప్రతికూల వ్యక్తీకరణ కంటే గణనీయంగా తక్కువగా ఉంది (మూర్తి 5F).సైటోకిన్‌కి సంబంధించిన యాంటీబాడీ స్టెయినింగ్ ప్రాంతాన్ని కొలవడం ద్వారా సైటోకిన్ యొక్క వ్యక్తీకరణ లెక్కించబడుతుంది (మూర్తి 5G).ప్రతికూల ఇంప్లాంట్‌లకు గురైన కుందేళ్లతో పోలిస్తే, LOISతో అమర్చిన కుందేళ్ల వ్యక్తీకరణ స్థాయిలు తక్కువగా ఉన్నాయి, ఇది అర్ధవంతమైన వ్యత్యాసాన్ని చూపుతుంది.సైటోకిన్ వ్యక్తీకరణలో తగ్గుదల LOIS యొక్క దీర్ఘకాలిక, స్థిరమైన యాంటీ-ఫౌలింగ్ లక్షణాలు బ్యాక్టీరియా ఇన్‌ఫెక్షన్ల నిరోధానికి మాత్రమే కాకుండా, FBR తగ్గింపుకు కూడా సంబంధించినవని సూచిస్తుంది, ఇది ఉపరితలానికి కట్టుబడి ఉండే మాక్రోఫేజ్‌ల ద్వారా ప్రేరేపించబడుతుంది (53, 57 , 58).అందువల్ల, LOIS యొక్క రోగనిరోధక ఎగవేత లక్షణాల కారణంగా తగ్గిన రోగనిరోధక ప్రతిస్పందన ప్లాస్టిక్ సర్జరీ తర్వాత అధిక రోగనిరోధక ప్రతిస్పందన వంటి ఇంప్లాంటేషన్ తర్వాత దుష్ప్రభావాలను పరిష్కరించవచ్చు.
(A) సోకిన కీళ్ళ ఇంప్లాంట్ యొక్క ఉపరితలంపై బయోఫిల్మ్ నిర్మాణం మరియు వ్యాప్తి యొక్క మెకానిజం యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం.eDNA, ఎక్స్‌ట్రాసెల్యులర్ DNA.(B) ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ చొప్పించిన తర్వాత రోగనిరోధక ప్రతిస్పందన యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం.(C) H&E స్టెయినింగ్ మరియు (D) బేర్ పాజిటివ్ మరియు LOISతో ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ల పరిసర కణజాలాల MT మరక.రోగనిరోధక-సంబంధిత సైటోకిన్‌ల IHC (E) TNF-α మరియు (F) IL-6 నేకెడ్-నెగటివ్ మరియు LOIS-ఇంప్లాంటెడ్ కుందేళ్ళ యొక్క తడిసిన చిత్రాలు.(G) ఏరియా కవరేజ్ కొలత ద్వారా సైటోకిన్ వ్యక్తీకరణ యొక్క పరిమాణీకరణ (** P <0.01).
డయాగ్నస్టిక్ ఇమేజింగ్ [x-ray మరియు మైక్రో-కంప్యూటెడ్ టోమోగ్రఫీ (CT)] మరియు ఆస్టియోక్లాస్ట్ IHCని ఉపయోగించి LOIS యొక్క జీవ అనుకూలత మరియు ఎముకల వైద్యం ప్రక్రియపై దాని ప్రభావం వివోలో పరిశీలించబడింది.మూర్తి 6A మూడు వేర్వేరు దశలను కలిగి ఉన్న ఎముక వైద్యం ప్రక్రియను చూపుతుంది: వాపు, మరమ్మత్తు మరియు పునర్నిర్మాణం.పగులు సంభవించినప్పుడు, తాపజనక కణాలు మరియు ఫైబ్రోబ్లాస్ట్‌లు విరిగిన ఎముకలోకి చొచ్చుకుపోతాయి మరియు వాస్కులర్ కణజాలంలోకి పెరగడం ప్రారంభిస్తాయి.మరమ్మత్తు దశలో, వాస్కులర్ కణజాలం యొక్క పెరుగుదల ఫ్రాక్చర్ సైట్ దగ్గర వ్యాపిస్తుంది.వాస్కులర్ కణజాలం కొత్త ఎముక ఏర్పడటానికి పోషకాలను అందిస్తుంది, దీనిని కాలిస్ అంటారు.ఎముక వైద్యం ప్రక్రియ యొక్క చివరి దశ పునర్నిర్మాణ దశ, దీనిలో సక్రియం చేయబడిన ఆస్టియోక్లాస్ట్‌ల స్థాయి పెరుగుదల సహాయంతో కాలిస్ యొక్క పరిమాణం సాధారణ ఎముక పరిమాణానికి తగ్గించబడుతుంది (59).ప్రతి సమూహంలో కాలిస్ ఏర్పడే స్థాయిలో తేడాలను గమనించడానికి మైక్రో-CT స్కాన్‌లను ఉపయోగించి ఫ్రాక్చర్ సైట్ యొక్క త్రీ-డైమెన్షనల్ (3D) పునర్నిర్మాణం జరిగింది.విరిగిన ఎముక చుట్టూ ఉన్న కాలిస్ యొక్క మందాన్ని గమనించడానికి తొడ ఎముక యొక్క క్రాస్-సెక్షన్‌ను గమనించండి (మూర్తి 6, B మరియు C).ప్రతి సమూహంలోని వివిధ ఎముకల పునరుత్పత్తి ప్రక్రియలను గమనించడానికి ప్రతి వారం అన్ని సమూహాల పగులు ప్రదేశాలను పరిశీలించడానికి X- కిరణాలు కూడా ఉపయోగించబడ్డాయి (మూర్తి S9).కల్లస్ మరియు పరిపక్వ ఎముకలు వరుసగా నీలం/ఆకుపచ్చ మరియు దంతపు రంగులలో చూపబడ్డాయి.చాలా మృదు కణజాలాలు ముందుగా సెట్ చేయబడిన థ్రెషోల్డ్‌తో ఫిల్టర్ చేయబడతాయి.న్యూడ్ పాజిటివ్ మరియు SHP ఫ్రాక్చర్ సైట్ చుట్టూ కొద్ది మొత్తంలో కాలిస్ ఏర్పడినట్లు నిర్ధారించాయి.మరోవైపు, LOIS యొక్క బహిర్గత ప్రతికూలత మరియు ఫ్రాక్చర్ సైట్ చుట్టూ మందపాటి కాలిస్ ఉన్నాయి.బాక్టీరియల్ ఇన్ఫెక్షన్ మరియు ఇన్ఫెక్షన్-సంబంధిత మంట ద్వారా కాలిస్ ఏర్పడటానికి ఆటంకం కలిగిందని మైక్రో-CT చిత్రాలు చూపించాయి.ఎందుకంటే రోగనిరోధక వ్యవస్థ ఎముక పునరుద్ధరణ (60) కంటే ఇన్ఫెక్షన్-సంబంధిత వాపు వల్ల కలిగే సెప్టిక్ గాయాలను నయం చేయడానికి ప్రాధాన్యత ఇస్తుంది.ఆస్టియోక్లాస్ట్ కార్యకలాపాలు మరియు ఎముక పునశ్శోషణం (మూర్తి 6D) (61) గమనించడానికి IHC మరియు టార్ట్రేట్-రెసిస్టెంట్ యాసిడ్ ఫాస్ఫేటేస్ (TRAP) మరకలను ప్రదర్శించారు.నేక్డ్ పాజిటివ్‌లు మరియు SHPలలో కొన్ని యాక్టివేట్ చేయబడిన ఆస్టియోక్లాస్ట్‌లు స్టెయిన్డ్ పర్పుల్ మాత్రమే కనుగొనబడ్డాయి.మరోవైపు, LOIS యొక్క నేక్డ్ పాజిటివ్ మరియు పరిపక్వ ఎముకల దగ్గర చాలా యాక్టివేట్ చేయబడిన ఆస్టియోక్లాస్ట్‌లు గమనించబడ్డాయి.ఈ దృగ్విషయం ఆస్టియోక్లాస్ట్‌ల సమక్షంలో, ఫ్రాక్చర్ సైట్ చుట్టూ ఉన్న కాలిస్ హింసాత్మకమైన పునర్నిర్మాణ ప్రక్రియలో ఉందని సూచిస్తుంది (62).మైక్రో-CT స్కాన్ మరియు IHC ఫలితాలను లెక్కించడానికి, అన్ని సమూహాలలో ఫ్రాక్చర్ సైట్ చుట్టూ కాలిస్ ఏర్పడే స్థాయిని పోల్చడానికి కాలిస్ యొక్క ఎముక వాల్యూమ్ మరియు ఆస్టియోక్లాస్ట్ వ్యక్తీకరణ ప్రాంతం కొలుస్తారు (మూర్తి 6E, 1 మరియు 2).ఊహించినట్లుగా, LOISలో నగ్న ప్రతికూలతలు మరియు కాలిస్ ఏర్పడటం ఇతర సమూహాల కంటే గణనీయంగా ఎక్కువగా ఉన్నాయి, ఇది సానుకూల ఎముక పునర్నిర్మాణం జరిగిందని సూచిస్తుంది (63).ఫిగర్ S10 సర్జికల్ సైట్ యొక్క ఆప్టికల్ ఇమేజ్, స్క్రూ దగ్గర సేకరించిన కణజాలం యొక్క MT స్టెయినింగ్ ఫలితం మరియు స్క్రూ-బోన్ ఇంటర్‌ఫేస్‌ను హైలైట్ చేసే TRAP స్టెయినింగ్ ఫలితం చూపిస్తుంది.బేర్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లో, బలమైన కాలిస్ మరియు ఫైబ్రోసిస్ ఏర్పడటం గమనించబడింది, అయితే LOIS- చికిత్స చేయబడిన ఇంప్లాంట్ సాపేక్షంగా కట్టుబడి లేని ఉపరితలాన్ని చూపించింది.అదేవిధంగా, నేక్డ్ నెగటివ్‌లతో పోలిస్తే, తెల్ల బాణాలచే సూచించబడిన విధంగా, LOISతో అమర్చబడిన కుందేళ్ళలో తక్కువ ఫైబ్రోసిస్ గమనించబడింది.అదనంగా, దృఢమైన ఎడెమా (నీలం బాణం) LOIS యొక్క రోగనిరోధక ఎగవేత లక్షణాలకు కారణమని చెప్పవచ్చు, తద్వారా తీవ్రమైన వాపు తగ్గుతుంది.ఇంప్లాంట్ చుట్టూ ఉన్న నాన్-స్టిక్ ఉపరితలం మరియు తగ్గిన ఫైబ్రోసిస్ తొలగింపు ప్రక్రియ సులభమని సూచిస్తుంది, ఇది సాధారణంగా ఇతర పగుళ్లు లేదా వాపులకు దారితీస్తుంది.స్క్రూ తొలగింపు తర్వాత ఎముక వైద్యం ప్రక్రియ స్క్రూ-బోన్ ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద ఆస్టియోక్లాస్ట్ కార్యాచరణ ద్వారా అంచనా వేయబడింది.బేర్ బోన్ మరియు LOIS ఇంప్లాంట్ ఇంటర్‌ఫేస్ రెండూ ఎముకలను మరింత నయం చేయడానికి ఒకే విధమైన ఆస్టియోక్లాస్ట్‌లను గ్రహించాయి, LOIS పూత ఎముక వైద్యం లేదా రోగనిరోధక ప్రతిస్పందనపై ప్రతికూల ప్రభావాన్ని చూపదని సూచిస్తుంది.LOISపై చేసిన ఉపరితల సవరణ ఎముక వైద్యం ప్రక్రియకు అంతరాయం కలిగించదని నిర్ధారించడానికి, ఎక్స్-రే పరీక్ష కుందేళ్ల ఎముకల వైద్యంను బహిర్గత ప్రతికూల అయాన్‌లతో మరియు 6 వారాల LOIS ఇంప్లాంటేషన్‌తో పోల్చడానికి ఉపయోగించబడింది (మూర్తి 6F).సోకిన నగ్న సానుకూల సమూహంతో పోలిస్తే, LOIS ఎముకల వైద్యం యొక్క అదే స్థాయిని చూపించిందని మరియు రెండు సమూహాలలో పగులు (నిరంతర ఆస్టియోలిసిస్ లైన్) యొక్క స్పష్టమైన సంకేతాలు లేవని ఫలితాలు చూపించాయి.
(A) ఫ్రాక్చర్ తర్వాత ఎముక వైద్యం ప్రక్రియ యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం.(B) ప్రతి ఉపరితల సమూహం యొక్క కాలిస్ ఏర్పడే డిగ్రీలో వ్యత్యాసం మరియు (C) ఫ్రాక్చర్ సైట్ యొక్క క్రాస్ సెక్షనల్ ఇమేజ్.(D) ఆస్టియోక్లాస్ట్ కార్యాచరణ మరియు ఎముక పునశ్శోషణాన్ని దృశ్యమానం చేయడానికి TRAP మరక.TRAP కార్యాచరణ ఆధారంగా, కార్టికల్ ఎముక యొక్క బాహ్య కాలిస్ ఏర్పడటం (E) (1) మైక్రో-CT మరియు (2) ఆస్టియోక్లాస్ట్ కార్యాచరణ ద్వారా పరిమాణాత్మకంగా విశ్లేషించబడింది.(F) అమర్చిన 6 వారాల తర్వాత, బహిర్గతమైన ప్రతికూల (ఎరుపు గీతల దీర్ఘచతురస్రం ద్వారా హైలైట్ చేయబడింది) మరియు LOIS (నీలం గీతల దీర్ఘచతురస్రం ద్వారా హైలైట్ చేయబడింది) యొక్క విరిగిన ఎముక యొక్క ఎక్స్-రే చిత్రాలు.వైవిధ్యం యొక్క వన్-వే విశ్లేషణ (ANOVA) ద్వారా గణాంక విశ్లేషణ నిర్వహించబడింది.* పి <0.05.** పి <0.01.
సంక్షిప్తంగా, LOIS ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్‌ల కోసం కొత్త రకం యాంటీ బాక్టీరియల్ ఇన్‌ఫెక్షన్ వ్యూహాన్ని మరియు రోగనిరోధక ఎస్కేప్ కోటింగ్‌ను అందిస్తుంది.SHP ఫంక్షనలైజేషన్‌తో కూడిన సంప్రదాయ ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్లు స్వల్పకాలిక యాంటీ-బయోఫౌలింగ్ లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తాయి, అయితే వాటి లక్షణాలను ఎక్కువ కాలం నిర్వహించలేవు.సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క సూపర్హైడ్రోఫోబిసిటీ బ్యాక్టీరియా మరియు సబ్‌స్ట్రేట్ మధ్య గాలి బుడగలను ట్రాప్ చేస్తుంది, తద్వారా గాలి పాకెట్‌లను ఏర్పరుస్తుంది, తద్వారా బ్యాక్టీరియా సంక్రమణను నివారిస్తుంది.అయితే, గాలి వ్యాప్తి కారణంగా, ఈ గాలి పాకెట్స్ సులభంగా తొలగించబడతాయి.మరోవైపు, బయోఫిల్మ్-సంబంధిత అంటువ్యాధులను నిరోధించే సామర్థ్యాన్ని LOIS బాగా నిరూపించింది.అందువల్ల, లేయర్డ్ మైక్రో/నానో స్ట్రక్చర్ ఉపరితలంలోకి ఇంజెక్ట్ చేయబడిన కందెన పొర యొక్క వ్యతిరేక తిరస్కరణ లక్షణాల కారణంగా, ఇన్ఫెక్షన్-సంబంధిత వాపును నివారించవచ్చు.LOIS తయారీ పరిస్థితులను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి SEM, AFM, XPS మరియు CA కొలతలతో సహా వివిధ క్యారెక్టరైజేషన్ పద్ధతులు ఉపయోగించబడతాయి.అదనంగా, PLGA, Ti, PE, POM మరియు PPSU వంటి ఆర్థోపెడిక్ ఫిక్సేషన్ పరికరాలలో సాధారణంగా ఉపయోగించే వివిధ జీవసంబంధ పదార్థాలకు కూడా LOIS వర్తించబడుతుంది.అప్పుడు, LOIS రోగనిరోధక ప్రతిస్పందనకు సంబంధించిన బ్యాక్టీరియా మరియు జీవసంబంధమైన పదార్థాలకు వ్యతిరేకంగా దాని యాంటీ-బయోఫౌలింగ్ లక్షణాలను నిరూపించడానికి విట్రోలో పరీక్షించబడింది.బేర్ ఇంప్లాంట్‌తో పోలిస్తే ఇది అద్భుతమైన యాంటీ బాక్టీరియల్ మరియు యాంటీ బయోఫౌలింగ్ ప్రభావాలను కలిగి ఉందని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి.అదనంగా, LOIS యాంత్రిక ఒత్తిడిని వర్తింపజేసిన తర్వాత కూడా యాంత్రిక బలాన్ని చూపుతుంది, ఇది ప్లాస్టిక్ సర్జరీలో అనివార్యం.మైక్రో/నానో నిర్మాణం యొక్క ఉపరితలంపై కందెన యొక్క స్వీయ-స్వస్థత లక్షణాల కారణంగా, LOIS దాని యాంటీ-బయోలాజికల్ ఫౌలింగ్ లక్షణాలను విజయవంతంగా నిర్వహించింది.వివోలో LOIS యొక్క బయో కాంపాబిలిటీ మరియు యాంటీ బాక్టీరియల్ లక్షణాలను అధ్యయనం చేయడానికి, LOIS ను కుందేలు తొడ ఎముకలో 4 వారాల పాటు అమర్చారు.LOISతో అమర్చిన కుందేళ్ళలో బ్యాక్టీరియా సంక్రమణ కనిపించలేదు.అదనంగా, IHC యొక్క ఉపయోగం స్థానిక రోగనిరోధక ప్రతిస్పందన యొక్క తగ్గిన స్థాయిని ప్రదర్శించింది, LOIS ఎముక వైద్యం ప్రక్రియను నిరోధించదని సూచిస్తుంది.LOIS అద్భుతమైన యాంటీ బాక్టీరియల్ మరియు రోగనిరోధక ఎగవేత లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుంది మరియు ఆర్థోపెడిక్ సర్జరీకి ముందు మరియు సమయంలో ముఖ్యంగా ఎముక సంశ్లేషణ కోసం బయోఫిల్మ్ ఏర్పడకుండా సమర్థవంతంగా నిరోధిస్తుందని నిరూపించబడింది.కుందేలు ఎముక మజ్జ ఇన్‌ఫ్లమేటరీ ఫెమోరల్ ఫ్రాక్చర్ మోడల్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా, ముందుగా పొదిగిన ఇంప్లాంట్ల ద్వారా ప్రేరేపించబడిన ఎముక వైద్యం ప్రక్రియపై బయోఫిల్మ్-సంబంధిత ఇన్‌ఫెక్షన్ల ప్రభావం లోతుగా అధ్యయనం చేయబడింది.భవిష్యత్ అధ్యయనంగా, మొత్తం వైద్యం ప్రక్రియలో బయోఫిల్మ్-సంబంధిత అంటువ్యాధులను పూర్తిగా అర్థం చేసుకోవడానికి మరియు నిరోధించడానికి ఇంప్లాంటేషన్ తర్వాత సాధ్యమయ్యే ఇన్‌ఫెక్షన్‌లను అధ్యయనం చేయడానికి కొత్త ఇన్ వివో మోడల్ అవసరం.అదనంగా, LOISతో ఏకీకరణలో ఆస్టియోఇండక్షన్ ఇప్పటికీ పరిష్కరించబడని సవాలు.సవాలును అధిగమించడానికి LOISతో ఆస్టియోఇండక్టివ్ కణాల ఎంపిక సంశ్లేషణ లేదా పునరుత్పత్తి ఔషధం కలపడానికి మరింత పరిశోధన అవసరం.మొత్తంమీద, LOIS యాంత్రిక దృఢత్వం మరియు అద్భుతమైన యాంటీ-బయోఫౌలింగ్ లక్షణాలతో మంచి ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ కోటింగ్‌ను సూచిస్తుంది, ఇది SSI మరియు రోగనిరోధక దుష్ప్రభావాలను తగ్గిస్తుంది.
కలుషితాలను తొలగించడానికి 15 మిమీ x 15 మిమీ x 1 మిమీ 304 SS సబ్‌స్ట్రేట్ (డాంగ్ కాంగ్ M-టెక్ కో., కొరియా)ను అసిటోన్, EtOH మరియు DI నీటిలో 15 నిమిషాల పాటు కడగాలి.ఉపరితలంపై సూక్ష్మ/నానో-స్థాయి నిర్మాణాన్ని రూపొందించడానికి, శుభ్రపరిచిన ఉపరితలం 50 ° C వద్ద 48% నుండి 51% HF ద్రావణంలో (DUKSAN కార్పొరేషన్, దక్షిణ కొరియా) ముంచబడుతుంది.చెక్కే సమయం 0 నుండి 60 నిమిషాల వరకు ఉంటుంది.అప్పుడు, చెక్కబడిన సబ్‌స్ట్రేట్‌ను డీయోనైజ్డ్ నీటితో శుభ్రం చేసి, ఉపరితలంపై క్రోమియం ఆక్సైడ్ పాసివేషన్ పొరను ఏర్పరచడానికి 30 నిమిషాల పాటు 50 ° C వద్ద 65% HNO3 (కొరియా DUKSAN Corp.) ద్రావణంలో ఉంచబడుతుంది.పాసివేషన్ తర్వాత, ఉపరితలం డీయోనైజ్డ్ నీటితో కడుగుతారు మరియు లేయర్డ్ స్ట్రక్చర్‌తో సబ్‌స్ట్రేట్‌ను పొందేందుకు ఎండబెట్టబడుతుంది.తరువాత, సబ్‌స్ట్రేట్ ఆక్సిజన్ ప్లాస్మాకు (100 W, 3 నిమిషాలు) బహిర్గతమైంది మరియు వెంటనే 8.88 mM POTS (సిగ్మా-ఆల్డ్రిచ్, జర్మనీ) ద్రావణంలో గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద 12 గంటల పాటు టోలున్‌లో ముంచబడుతుంది.అప్పుడు, POTS తో పూసిన ఉపరితలం EtOH తో శుభ్రం చేయబడింది మరియు దట్టమైన POTS SAM ను పొందడానికి 2 గంటల పాటు 150 ° C వద్ద ఎనియల్ చేయబడింది.SAM పూత తర్వాత, 20 μm/సెం.మీ 2 లోడింగ్ వాల్యూమ్‌తో పెర్ఫ్లోరోపాలిథర్ లూబ్రికెంట్ (క్రిటాక్స్ 101; డ్యూపాంట్, USA)ను వర్తింపజేయడం ద్వారా సబ్‌స్ట్రేట్‌పై కందెన పొర ఏర్పడింది. ఉపయోగించే ముందు, లూబ్రికెంట్‌ను 0.2 మైక్రాన్ ఫిల్టర్ ద్వారా ఫిల్టర్ చేయండి.15 నిమిషాల పాటు 45° కోణంలో టిల్ట్ చేయడం ద్వారా అదనపు కందెనను తొలగించండి.304 SS (లాకింగ్ ప్లేట్ మరియు కార్టికల్ లాకింగ్ స్క్రూ; డాంగ్ కాంగ్ M-టెక్ కో., కొరియా)తో తయారు చేయబడిన ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్‌ల కోసం అదే తయారీ విధానం ఉపయోగించబడింది.అన్ని ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్లు కుందేలు తొడ ఎముక యొక్క జ్యామితికి సరిపోయేలా రూపొందించబడ్డాయి.
ఫీల్డ్ ఎమిషన్ SEM (F50, FEI, USA తనిఖీ చేయండి) మరియు AFM (XE-100, పార్క్ సిస్టమ్స్, దక్షిణ కొరియా) ద్వారా సబ్‌స్ట్రేట్ మరియు ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ల ఉపరితల స్వరూపం తనిఖీ చేయబడింది.ఉపరితల కరుకుదనం (Ra, Rq) 20 μm వైశాల్యాన్ని 20 μm (n=4) ద్వారా గుణించడం ద్వారా కొలుస్తారు.ఒక XPS (PHI 5000 VersaProbe, ULVAC PHI, జపాన్) వ్యవస్థ ఉపరితల రసాయన కూర్పును విశ్లేషించడానికి 100μm2 స్పాట్ సైజుతో Al Kα X-ray సోర్స్‌తో అమర్చబడింది.లిక్విడ్ CA మరియు SAలను కొలవడానికి డైనమిక్ ఇమేజ్ క్యాప్చర్ కెమెరా (SmartDrop, FEMTOBIOMED, ​​సౌత్ కొరియా)తో కూడిన CA కొలత వ్యవస్థ ఉపయోగించబడింది.ప్రతి కొలత కోసం, CAను కొలవడానికి 6 నుండి 10 μl బిందువులు (డీయోనైజ్డ్ వాటర్, హార్స్ బ్లడ్, EG, 30% ఇథనాల్ మరియు HD) ఉపరితలంపై ఉంచబడతాయి.ఉపరితలం యొక్క వంపు కోణం 2°/s (n = 4) వేగంతో పెరిగినప్పుడు, బిందువు పడిపోయినప్పుడు SA కొలుస్తారు.
సూడోమోనాస్ ఎరుగినోసా [అమెరికన్ టైప్ కల్చర్ కలెక్షన్ (ATCC) 27853] మరియు MRSA (ATCC 25923) ATCC (మనస్సాస్, వర్జీనియా, USA) నుండి కొనుగోలు చేయబడ్డాయి మరియు స్టాక్ సంస్కృతి -80°C వద్ద నిర్వహించబడింది.ఉపయోగం ముందు, ఘనీభవించిన సంస్కృతిని ట్రిప్సిన్-కరిగించిన సోయాబీన్ ఉడకబెట్టిన పులుసులో (కోమెడ్, కొరియా) 37 ° C వద్ద 18 గంటలు పొదిగించి, దానిని సక్రియం చేయడానికి రెండుసార్లు బదిలీ చేయబడింది.పొదిగిన తర్వాత, సంస్కృతిని 10,000 rpm వద్ద 10 నిమిషాల పాటు 4°C వద్ద సెంట్రిఫ్యూజ్ చేసి, PBS (pH 7.3) ద్రావణంతో రెండుసార్లు కడుగుతారు.సెంట్రిఫ్యూజ్డ్ కల్చర్ బ్లడ్ అగర్ ప్లేట్‌లపై (BAP) ఉపసంస్కృతి చేయబడింది.MRSA మరియు సూడోమోనాస్ ఎరుగినోసా రాత్రిపూట తయారు చేయబడ్డాయి మరియు లూరియా-బెర్టాని రసంలో కల్చర్ చేయబడ్డాయి.సూడోమోనాస్ ఎరుగినోసా మరియు MRSA యొక్క గాఢత అగర్‌పై సీరియల్ డైల్యూషన్స్‌లో సస్పెన్షన్ యొక్క CFU ద్వారా పరిమాణాత్మకంగా నిర్ణయించబడుతుంది.అప్పుడు, బ్యాక్టీరియా ఏకాగ్రతను 0.5 మెక్‌ఫార్లాండ్ ప్రమాణానికి సర్దుబాటు చేయండి, ఇది 108 CFU/mlకి సమానం.అప్పుడు పని చేసే బాక్టీరియా సస్పెన్షన్‌ను 100 సార్లు 106 CFU/ml వరకు పలుచన చేయండి.యాంటీ బాక్టీరియల్ సంశ్లేషణ లక్షణాలను పరీక్షించడానికి, సబ్‌స్ట్రేట్ 121 ° C వద్ద వినియోగానికి ముందు 15 నిమిషాల పాటు క్రిమిరహితం చేయబడింది.అప్పుడు సబ్‌స్ట్రేట్ 25 ml బాక్టీరియల్ సస్పెన్షన్‌కు బదిలీ చేయబడింది మరియు 12 మరియు 72 గంటల పాటు తీవ్రమైన వణుకు (200 rpm) తో 37 ° C వద్ద పొదిగేది.పొదిగే తర్వాత, ప్రతి ఉపరితలం ఇంక్యుబేటర్ నుండి తీసివేయబడుతుంది మరియు ఉపరితలంపై ఏదైనా తేలియాడే బ్యాక్టీరియాను తొలగించడానికి PBSతో 3 సార్లు కడుగుతారు.సబ్‌స్ట్రేట్‌పై బయోఫిల్మ్‌ను గమనించడానికి, బయోఫిల్మ్‌ను మిథనాల్‌తో పరిష్కరించారు మరియు 1 మి.లీ క్రిమిడిన్ ఆరెంజ్‌తో 2 నిమిషాల పాటు మరకలు వేయాలి.అప్పుడు స్టెయిన్డ్ బయోఫిల్మ్ చిత్రాలను తీయడానికి ఫ్లోరోసెన్స్ మైక్రోస్కోప్ (BX51TR, ఒలింపస్, జపాన్) ఉపయోగించబడింది.సబ్‌స్ట్రేట్‌పై బయోఫిల్మ్‌ను లెక్కించడానికి, జతచేయబడిన కణాలు పూసల సుడి పద్ధతి ద్వారా ఉపరితలం నుండి వేరు చేయబడ్డాయి, ఇది జతచేయబడిన బ్యాక్టీరియాను తొలగించడానికి అత్యంత అనుకూలమైన పద్ధతిగా పరిగణించబడుతుంది (n = 4).స్టెరైల్ ఫోర్సెప్స్ ఉపయోగించి, గ్రోత్ మీడియం నుండి సబ్‌స్ట్రేట్‌ను తీసివేసి, అదనపు ద్రవాన్ని తొలగించడానికి వెల్ ప్లేట్‌ను నొక్కండి.శుభ్రమైన PBSతో రెండుసార్లు కడగడం ద్వారా వదులుగా జతచేయబడిన కణాలు తొలగించబడ్డాయి.ప్రతి సబ్‌స్ట్రేట్ 9 ml 0.1% ప్రోటీన్ ఎపిటి సెలైన్ (PSW) మరియు 2 గ్రా 20 నుండి 25 స్టెరైల్ గ్లాస్ పూసలు (0.4 నుండి 0.5 మిమీ వ్యాసం) కలిగిన స్టెరైల్ టెస్ట్ ట్యూబ్‌కు బదిలీ చేయబడింది.నమూనా నుండి కణాలను వేరు చేయడానికి ఇది 3 నిమిషాల పాటు సుడిగుండం చేయబడింది.వోర్టెక్సింగ్ తర్వాత, సస్పెన్షన్ 0.1% PSWతో వరుసగా 10 రెట్లు కరిగించబడుతుంది, ఆపై ప్రతి పలుచనలో 0.1 ml BAPపై టీకాలు వేయబడింది.37°C వద్ద 24 గంటల పొదిగే తర్వాత, CFU మానవీయంగా లెక్కించబడుతుంది.
కణాల కోసం, మౌస్ ఫైబ్రోబ్లాస్ట్‌లు NIH/3T3 (CRL-1658; అమెరికన్ ATCC) మరియు మౌస్ మాక్రోఫేజ్‌లు RAW 264.7 (TIB-71; అమెరికన్ ATCC) ఉపయోగించబడ్డాయి.మౌస్ ఫైబ్రోబ్లాస్ట్‌లను కల్చర్ చేయడానికి మరియు 10% కాఫ్ సీరం (S103-01, వెల్జీన్) మరియు 1% పెన్సిలిన్-స్ట్రెప్టోమైసిన్ (PS ; LS20202-0202020202020202020202020202020202020202010)తో అనుబంధంగా మౌస్ ఫైబ్రోబ్లాస్ట్‌లను కల్చర్ చేయడానికి Dulbecco యొక్క సవరించిన ఈగిల్ మీడియం (DMEM; LM001-05, Welgene, కొరియా)ని ఉపయోగించండి. 10% పిండం బోవిన్ సీరం (S001-01, వెల్జీన్) మరియు 1% PSతో అనుబంధంగా ఉన్న మౌస్ మాక్రోఫేజ్‌లను కల్చర్ చేయడానికి DMEMని ఉపయోగించండి, ఆరు బావుల సెల్ కల్చర్ ప్లేట్‌లో 105 కణాలు/సెం.2. కణాలు రాత్రిపూట 37°C మరియు 5% CO2 వద్ద పొదిగేవి, సెల్ స్టెయినింగ్ కోసం, కణాలు 4% పారాఫార్మల్డిహైడ్‌తో 20 నిమిషాల పాటు స్థిరపరచబడ్డాయి మరియు 50nM టెట్రామ్‌థైల్‌లో సబ్‌స్ట్రేట్‌ను 5 నిమిషాల పాటు ఉంచబడ్డాయి 30 నిమిషాల పాటు 37°C వద్ద, 4′,6-diamino-2-phenylindole (H -1200, Vector Laboratories, UK) VECTASHIELD ఫిక్సేషన్ మీడియం (కణానికి n = 4)తో ఉపయోగించండి , fluorescein, fluorescein isothiocyanate-albumin (A9771, Sigma-Aldrich, Germany) మరియు హ్యూమన్ ప్లాస్మా Alexa Fluor 488-conjugated fibrinogen (F13191, Invitrogen, USA) PH4 (10 m.M4BS)లో కరిగించబడింది.అల్బుమిన్ మరియు ఫైబ్రినోజెన్ యొక్క సాంద్రతలు వరుసగా 1 మరియు 150 μg/ml.సబ్‌స్ట్రేట్ తర్వాత ప్రోటీన్ ద్రావణంలో ముంచడానికి ముందు, ఉపరితలాన్ని రీహైడ్రేట్ చేయడానికి వాటిని PBSతో శుభ్రం చేసుకోండి.అప్పుడు అన్ని సబ్‌స్ట్రేట్‌లను ప్రోటీన్ ద్రావణాన్ని కలిగి ఉన్న ఆరు-బావుల ప్లేట్‌లో ముంచి, 30 మరియు 90 నిమిషాల పాటు 37 ° C వద్ద పొదిగించండి.పొదిగిన తరువాత, సబ్‌స్ట్రేట్ ప్రోటీన్ ద్రావణం నుండి తొలగించబడింది, PBS తో 3 సార్లు సున్నితంగా కడిగి, 4% పారాఫార్మల్డిహైడ్ (ప్రతి ప్రోటీన్‌కు n = 4) తో పరిష్కరించబడింది.కాల్షియం కోసం, సోడియం క్లోరైడ్ (0.21 M) మరియు పొటాషియం ఫాస్ఫేట్ (3.77 mM) ) డీయోనైజ్డ్ నీటిలో కరిగించబడుతుంది.హైడ్రోక్లోరైడ్ ద్రావణాన్ని (1M) జోడించడం ద్వారా ద్రావణం యొక్క pH 2.0కి సర్దుబాటు చేయబడింది.అప్పుడు కాల్షియం క్లోరైడ్ (5.62 mM) ద్రావణంలో కరిగిపోతుంది.1M tris(హైడ్రాక్సీమీథైల్)-అమినో మీథేన్ జోడించడం ద్వారా ద్రావణం యొక్క pHని 7.4కి సర్దుబాటు చేస్తుంది.1.5× కాల్షియం ఫాస్ఫేట్ ద్రావణంతో నిండిన ఆరు-బావి ప్లేట్‌లో అన్ని సబ్‌స్ట్రేట్‌లను ముంచి, 30 నిమిషాల తర్వాత ద్రావణం నుండి తీసివేయండి.మరక కోసం, 2 గ్రా అలిజారిన్ రెడ్ S (CI 58005) 100 ml డీయోనైజ్డ్ నీటితో కలపండి.తర్వాత, pHని 4కి సర్దుబాటు చేయడానికి 10% అమ్మోనియం హైడ్రాక్సైడ్‌ని ఉపయోగించండి. అలిజారిన్ రెడ్ సొల్యూషన్‌తో సబ్‌స్ట్రేట్‌కు 5 నిమిషాల పాటు రంగు వేయండి, ఆపై అదనపు రంగును షేక్ చేయండి మరియు బ్లాట్ చేయండి.వణుకు ప్రక్రియ తర్వాత, ఉపరితల తొలగించండి.పదార్థం నిర్జలీకరణం చేయబడుతుంది, తర్వాత అసిటోన్‌లో 5 నిమిషాలు ముంచబడుతుంది, ఆపై 5 నిమిషాలు అసిటోన్-జిలీన్ (1:1) ద్రావణంలో ముంచి, చివరకు జిలీన్ (n = 4)తో కడుగుతారు.×10 మరియు ×20 ఆబ్జెక్టివ్ లెన్స్‌లతో కూడిన ఫ్లోరోసెన్స్ మైక్రోస్కోప్ (ఆక్సియో ఇమేజర్) ఉపయోగించబడుతుంది..A2m, Zeiss, Germany) అన్ని సబ్‌స్ట్రేట్‌ల చిత్రాలు.ImageJ/FIJI (https://imagej.nih.gov/ij/) నాలుగు వేర్వేరు ఇమేజింగ్ ప్రాంతాలలోని ప్రతి సమూహంలో జీవ పదార్ధాల సంశ్లేషణ డేటాను లెక్కించడానికి ఉపయోగించబడింది.సబ్‌స్ట్రేట్ పోలిక కోసం ఫిక్స్‌డ్ థ్రెషోల్డ్‌లతో అన్ని ఇమేజ్‌లను బైనరీ ఇమేజ్‌లుగా మార్చండి.
రిఫ్లెక్షన్ మోడ్‌లో PBSలో కందెన పొర యొక్క స్థిరత్వాన్ని పర్యవేక్షించడానికి జీస్ LSM 700 కన్ఫోకల్ మైక్రోస్కోప్ ఉపయోగించబడింది.ఇంజెక్ట్ చేయబడిన కందెన పొరతో కూడిన ఫ్లోరిన్-ఆధారిత SAM-పూతతో కూడిన గాజు నమూనా PBS ద్రావణంలో ముంచి, తేలికపాటి వణుకు పరిస్థితులలో (120 rpm) ఆర్బిటల్ షేకర్ (SHO-1D; డైహాన్ సైంటిఫిక్, దక్షిణ కొరియా) ఉపయోగించి పరీక్షించబడింది.అప్పుడు నమూనాను తీసుకోండి మరియు ప్రతిబింబించే కాంతి నష్టాన్ని కొలవడం ద్వారా కందెన నష్టాన్ని పర్యవేక్షించండి.రిఫ్లెక్షన్ మోడ్‌లో ఫ్లోరోసెన్స్ చిత్రాలను పొందేందుకు, నమూనా 633 nm లేజర్‌కు బహిర్గతమవుతుంది మరియు తరువాత సేకరించబడుతుంది, ఎందుకంటే కాంతి నమూనా నుండి తిరిగి ప్రతిబింబిస్తుంది.నమూనాలను 0, 30, 60 మరియు 120 గంటల సమయ వ్యవధిలో కొలుస్తారు.
ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ల యొక్క నానోమెకానికల్ లక్షణాలపై ఉపరితల సవరణ ప్రక్రియ యొక్క ప్రభావాన్ని గుర్తించడానికి, నానోఇండనియోన్‌ను కొలవడానికి మూడు-వైపుల పిరమిడ్ ఆకారపు బెర్కోవిచ్ డైమండ్ టిప్‌తో కూడిన నానోఇండెంటర్ (TI 950 ట్రిబోఇండెంటర్, హైసిట్రాన్, USA) ఉపయోగించబడింది.గరిష్ట లోడ్ 10 mN మరియు ప్రాంతం 100μmx 100μm.అన్ని కొలతల కోసం, లోడ్ మరియు అన్‌లోడ్ సమయం 10 సె, మరియు పీక్ ఇండెంటేషన్ లోడ్ కింద హోల్డింగ్ సమయం 2 సె.ఐదు వేర్వేరు స్థానాల నుండి కొలతలు తీసుకోండి మరియు సగటు తీసుకోండి.లోడ్ కింద మెకానికల్ బలం పనితీరును అంచనా వేయడానికి, సార్వత్రిక పరీక్ష యంత్రాన్ని (ఇన్‌స్ట్రాన్ 5966, ఇన్‌స్ట్రాన్, యుఎస్‌ఎ) ఉపయోగించి విలోమ మూడు-పాయింట్ బెండింగ్ పరీక్ష నిర్వహించబడింది.పెరిగిన లోడ్‌తో 10 N/s స్థిరమైన రేటుతో సబ్‌స్ట్రేట్ కంప్రెస్ చేయబడింది.బ్లూహిల్ యూనివర్సల్ సాఫ్ట్‌వేర్ ప్రోగ్రామ్ (n = 3) ఫ్లెక్చరల్ మాడ్యులస్ మరియు గరిష్ట సంపీడన ఒత్తిడిని లెక్కించడానికి ఉపయోగించబడింది.
ఆపరేషన్ ప్రక్రియ మరియు ఆపరేషన్ సమయంలో సంభవించిన సంబంధిత యాంత్రిక నష్టాన్ని అనుకరించడానికి, ఆపరేషన్ ప్రక్రియ విట్రోలో నిర్వహించబడింది.ఉరితీయబడిన న్యూజిలాండ్ తెల్ల కుందేళ్ళ నుండి తొడలను సేకరించారు.తొడ ఎముకను 1 వారానికి 4% పారాఫార్మల్డిహైడ్‌లో శుభ్రం చేసి పరిష్కరించబడింది.జంతు ప్రయోగ పద్ధతిలో వివరించిన విధంగా, స్థిర తొడ ఎముక శస్త్రచికిత్స ద్వారా నిర్వహించబడింది.ఆపరేషన్ తర్వాత, ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్‌ను రక్తంలో (గుర్రపు రక్తం, కిసాన్, కొరియా) 10 సెకన్ల పాటు ముంచి, యాంత్రిక గాయం (n = 3) వర్తించిన తర్వాత రక్త సంశ్లేషణలు సంభవించాయో లేదో నిర్ధారించడానికి.
మొత్తం 24 మగ న్యూజిలాండ్ తెల్ల కుందేళ్ళు (బరువు 3.0 నుండి 3.5 కిలోలు, సగటు వయస్సు 6 నెలలు) యాదృచ్ఛికంగా నాలుగు గ్రూపులుగా విభజించబడ్డాయి: న్యూడ్ నెగటివ్, న్యూడ్ పాజిటివ్, SHP మరియు LOIS.జంతువులకు సంబంధించిన అన్ని విధానాలు సంస్థాగత జంతు సంరక్షణ మరియు వినియోగ కమిటీ (IACUC ఆమోదించబడింది, కొరియా-2017-0159) యొక్క నైతిక ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా నిర్వహించబడ్డాయి.ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్‌లో ఫ్రాక్చర్ ఫిక్సేషన్ కోసం ఐదు రంధ్రాలు (పొడవు 41 మిమీ, వెడల్పు 7 మిమీ మరియు మందం 2 మిమీ) మరియు కార్టికల్ లాకింగ్ స్క్రూలు (పొడవు 12 మిమీ, వ్యాసం 2.7 మిమీ) ఉన్న లాకింగ్ ప్లేట్ ఉంటుంది.బేర్-నెగటివ్ గ్రూప్‌లో ఉపయోగించిన ప్లేట్లు మరియు స్క్రూలు మినహా, అన్ని ప్లేట్లు మరియు స్క్రూలు 12 గంటల పాటు MRSA సస్పెన్షన్ (106 CFU/ml)లో పొదిగేవి.నేకెడ్-నెగటివ్ గ్రూప్ (n=6) బ్యాక్టీరియా సస్పెన్షన్‌కు గురికాకుండా నేక్డ్ ఉపరితల ఇంప్లాంట్‌లతో చికిత్స చేయబడింది, ఇది సంక్రమణకు ప్రతికూల నియంత్రణగా ఉంది.బేర్ పాజిటివ్ గ్రూప్ (n = 6) సంక్రమణకు సానుకూల నియంత్రణగా బ్యాక్టీరియాకు గురైన బేర్ ఉపరితల ఇంప్లాంట్‌తో చికిత్స చేయబడింది.SHP సమూహం (n = 6) బ్యాక్టీరియా బహిర్గతం చేయబడిన SHP ఇంప్లాంట్‌లతో చికిత్స చేయబడింది.చివరగా, LOIS సమూహం బ్యాక్టీరియా-బహిర్గతమైన LOIS ఇంప్లాంట్‌లతో చికిత్స చేయబడింది (n = 6).అన్ని జంతువులను ఒక బోనులో ఉంచారు మరియు చాలా ఆహారం మరియు నీరు అందించబడతాయి.ఆపరేషన్‌కు ముందు, కుందేళ్ళను 12 గంటలు ఉపవాసం ఉంచారు.ఇండక్షన్ కోసం జిలాజైన్ (5mg/kg) యొక్క ఇంట్రామస్కులర్ ఇంజెక్షన్ మరియు పాక్లిటాక్సెల్ (3mg/kg) ఇంట్రావీనస్ ఇంజెక్షన్ ద్వారా జంతువులకు మత్తుమందు ఇచ్చారు.ఆ తర్వాత, అనస్థీషియాను నిర్వహించడానికి శ్వాసకోశ వ్యవస్థ ద్వారా 2% ఐసోఫ్లోరేన్ మరియు 50% నుండి 70% వైద్య ఆక్సిజన్ (ప్రవాహ రేటు 2 L/min) పంపిణీ చేయండి.ఇది పార్శ్వ తొడ ఎముకకు ప్రత్యక్ష విధానం ద్వారా అమర్చబడుతుంది.జుట్టు తొలగింపు మరియు చర్మం యొక్క పోవిడోన్-అయోడిన్ క్రిమిసంహారక తర్వాత, ఎడమ మధ్య తొడ ఎముక వెలుపల 6 సెంటీమీటర్ల పొడవు కోత చేయబడింది.తొడ ఎముకను కప్పి ఉంచే కండరాల మధ్య అంతరాన్ని తెరవడం ద్వారా, తొడ ఎముక పూర్తిగా బహిర్గతమవుతుంది.తొడ షాఫ్ట్ ముందు ప్లేట్ ఉంచండి మరియు నాలుగు స్క్రూలతో దాన్ని పరిష్కరించండి.స్థిరీకరణ తర్వాత, రెండవ రంధ్రం మరియు నాల్గవ రంధ్రం మధ్య ప్రాంతంలో కృత్రిమంగా పగులును సృష్టించడానికి ఒక రంపపు బ్లేడ్ (1 మిమీ మందం) ఉపయోగించండి.ఆపరేషన్ ముగింపులో, గాయం సెలైన్తో కడుగుతారు మరియు కుట్టులతో మూసివేయబడింది.ప్రతి కుందేలుకు సెలైన్‌లో మూడింట ఒక వంతు కరిగించిన ఎన్రోఫ్లోక్సాసిన్ (5 mg/kg)తో సబ్కటానియస్ ఇంజెక్ట్ చేయబడింది.ఎముక యొక్క ఆస్టియోటోమీని నిర్ధారించడానికి అన్ని జంతువులలో (0, 7, 14, 21, 28 మరియు 42 రోజులు) శస్త్రచికిత్స అనంతర X- కిరణాలు తీసుకోబడ్డాయి.లోతైన అనస్థీషియా తర్వాత, అన్ని జంతువులు 28 మరియు 42 రోజులలో ఇంట్రావీనస్ KCl (2 mmol/kg) ద్వారా చంపబడ్డాయి.అమలు చేసిన తర్వాత, ఎముకను నయం చేసే ప్రక్రియను మరియు నాలుగు సమూహాల మధ్య కొత్త ఎముక ఏర్పడడాన్ని గమనించి, పోల్చడానికి మైక్రో-CT ద్వారా తొడ ఎముక స్కాన్ చేయబడింది.
అమలు చేసిన తర్వాత, ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్‌లతో ప్రత్యక్ష సంబంధంలో ఉన్న మృదు కణజాలాలు సేకరించబడ్డాయి.కణజాలం రాత్రిపూట 10% న్యూట్రల్ బఫర్డ్ ఫార్మాలిన్‌లో పరిష్కరించబడింది మరియు తరువాత EtOH లో డీహైడ్రేట్ చేయబడింది.నిర్జలీకరణ కణజాలం పారాఫిన్‌లో పొందుపరచబడింది మరియు మైక్రోటోమ్ (400CS; EXAKT, జర్మనీ) ఉపయోగించి 40 μm మందంతో విభజించబడింది.సంక్రమణను దృశ్యమానం చేయడానికి, H&E స్టెయినింగ్ మరియు MT స్టెయినింగ్ ప్రదర్శించబడ్డాయి.హోస్ట్ ప్రతిస్పందనను తనిఖీ చేయడానికి, విభజించబడిన కణజాలం కుందేలు వ్యతిరేక TNF-α ప్రైమరీ యాంటీబాడీ (AB6671, Abcam, USA) మరియు రాబిట్ యాంటీ-IL-6 (AB6672; Abcam, USA)తో పొదిగేది, ఆపై గుర్రపుముల్లంగితో చికిత్స చేయబడింది.ఆక్సిడేస్.తయారీదారు సూచనల ప్రకారం విభాగాలకు అవిడిన్-బయోటిన్ కాంప్లెక్స్ (ABC) స్టెయినింగ్ సిస్టమ్‌ను వర్తించండి.బ్రౌన్ రియాక్షన్ ప్రొడక్ట్‌గా కనిపించడానికి, 3,3-డైమినోబెంజిడిన్ అన్ని భాగాలలో ఉపయోగించబడింది.ఒక డిజిటల్ స్లయిడ్ స్కానర్ (పనోరమిక్ 250 ఫ్లాష్ III, 3DHISTECH, హంగరీ) అన్ని స్లైస్‌లను దృశ్యమానం చేయడానికి ఉపయోగించబడింది మరియు ప్రతి సమూహంలోని కనీసం నాలుగు సబ్‌స్ట్రేట్‌లను ImageJ సాఫ్ట్‌వేర్ విశ్లేషించింది.
ఫ్రాక్చర్ హీలింగ్‌ను పర్యవేక్షించడానికి శస్త్రచికిత్స తర్వాత మరియు ప్రతి వారం అన్ని జంతువులలో X- రే చిత్రాలు తీయబడ్డాయి (సమూహానికి n = 6).అమలు తర్వాత, వైద్యం తర్వాత తొడ ఎముక చుట్టూ కాలిస్ ఏర్పడటాన్ని లెక్కించడానికి అధిక-రిజల్యూషన్ మైక్రో-CT ఉపయోగించబడింది.పొందిన తొడ ఎముక శుభ్రం చేయబడింది, 4% పారాఫార్మల్డిహైడ్‌లో 3 రోజులు స్థిరపరచబడింది మరియు 75% ఇథనాల్‌లో డీహైడ్రేట్ చేయబడింది.ఎముక నమూనా యొక్క 3D వోక్సెల్ చిత్రాలను (2240×2240 పిక్సెల్‌లు) రూపొందించడానికి మైక్రో-CT (స్కైస్కాన్ 1173, బ్రూక్ మైక్రో-CT, కాండీ, బెల్జియం) ఉపయోగించి నిర్జలీకరణ ఎముకలు స్కాన్ చేయబడ్డాయి.సిగ్నల్ శబ్దాన్ని తగ్గించడానికి మరియు అన్ని స్కాన్‌లకు (E = 133 kVp, I = 60 μA, ఇంటిగ్రేషన్ సమయం = 500 ms) అధిక రిజల్యూషన్‌ని వర్తింపజేయడానికి 1.0 mm Al ఫిల్టర్‌ని ఉపయోగించండి.Nrecon సాఫ్ట్‌వేర్ (వెర్షన్ 1.6.9.8, బ్రూకర్ మైక్రోసిటి, కొంటిచ్, బెల్జియం) పొందిన 2D పార్శ్వ ప్రొజెక్షన్ నుండి స్కాన్ చేయబడిన నమూనా యొక్క 3D వాల్యూమ్‌ను రూపొందించడానికి ఉపయోగించబడింది.విశ్లేషణ కోసం, ఫ్రాక్చర్ సైట్ ప్రకారం 3D పునర్నిర్మించిన చిత్రం 10mm×10mm×10mm క్యూబ్‌లుగా విభజించబడింది.కార్టికల్ ఎముక వెలుపల కాలిస్‌ను లెక్కించండి.డేటా వ్యూయర్ (వెర్షన్ 1.5.1.2; బ్రూకర్ మైక్రోసిటి, కొంటిచ్, బెల్జియం) సాఫ్ట్‌వేర్ స్కాన్ చేయబడిన ఎముక వాల్యూమ్‌ను డిజిటల్‌గా దారి మళ్లించడానికి ఉపయోగించబడింది మరియు విశ్లేషణ కోసం CT-ఎనలైజర్ (వెర్షన్ 1.14.4.1; బ్రూకర్ మైక్రోసిటి, కొంటిచ్, బెల్జియం) సాఫ్ట్‌వేర్ ఉపయోగించబడింది.పరిపక్వ ఎముక మరియు కాలిస్‌లోని సాపేక్ష ఎక్స్-రే శోషణ గుణకాలు వాటి సాంద్రత ద్వారా వేరు చేయబడతాయి, ఆపై కాలిస్ పరిమాణం లెక్కించబడుతుంది (n = 4).LOIS యొక్క జీవ అనుకూలత ఎముక వైద్యం ప్రక్రియను ఆలస్యం చేయదని నిర్ధారించడానికి, రెండు కుందేళ్ళలో అదనపు ఎక్స్-రే మరియు మైక్రో-CT విశ్లేషణలు జరిగాయి: నేకెడ్-నెగటివ్ మరియు LOIS సమూహాలు.రెండు గ్రూపులు 6వ వారంలో ఉరితీయబడ్డాయి.
బలి ఇవ్వబడిన జంతువుల నుండి తొడలను సేకరించి 4% పారాఫార్మల్డిహైడ్‌లో 3 రోజులు పరిష్కరించారు.ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్ అప్పుడు తొడ ఎముక నుండి జాగ్రత్తగా తొలగించబడుతుంది.0.5 M EDTA (EC-900, నేషనల్ డయాగ్నోస్టిక్స్ కార్పొరేషన్) ఉపయోగించి తొడ ఎముక 21 రోజుల పాటు డీకాల్సిఫై చేయబడింది.అప్పుడు డీకాల్సిఫైడ్ తొడ ఎముక నిర్జలీకరణం చేయడానికి EtOH లో మునిగిపోయింది.డీహైడ్రేటెడ్ తొడ ఎముకను జిలీన్‌లో తొలగించి పారాఫిన్‌లో పొందుపరిచారు.అప్పుడు నమూనా 3 μm మందంతో ఆటోమేటిక్ రోటరీ మైక్రోటోమ్‌తో (లైకా RM2255, లైకా బయోసిస్టమ్స్, జర్మనీ) ముక్కలు చేయబడింది.TRAP స్టెయినింగ్ (F6760, సిగ్మా-ఆల్డ్రిచ్, జర్మనీ) కోసం, విభజించబడిన నమూనాలు డీఫారాఫినైజ్ చేయబడ్డాయి, రీహైడ్రేట్ చేయబడ్డాయి మరియు TRAP రియాజెంట్‌లో 1 గంట పాటు 37 ° C వద్ద పొదిగేవి.చిత్రాలు స్లయిడ్ స్కానర్ (పనోరమిక్ 250 ఫ్లాష్ III, 3DHISTECH, హంగేరీ) ఉపయోగించి పొందబడ్డాయి మరియు తడిసిన ప్రాంతం యొక్క ప్రాంత కవరేజీని కొలవడం ద్వారా లెక్కించబడ్డాయి.ప్రతి ప్రయోగంలో, ప్రతి సమూహంలో కనీసం నాలుగు సబ్‌స్ట్రేట్‌లు ImageJ సాఫ్ట్‌వేర్ ద్వారా విశ్లేషించబడ్డాయి.
గ్రాప్‌ప్యాడ్ ప్రిజం (గ్రాప్‌ప్యాడ్ సాఫ్ట్‌వేర్ ఇంక్., USA) ఉపయోగించి గణాంక ప్రాముఖ్యత విశ్లేషణ జరిగింది.మూల్యాంకన సమూహాల మధ్య వ్యత్యాసాలను పరీక్షించడానికి జతచేయని t-పరీక్ష మరియు వన్-వే విశ్లేషణ (ANOVA) ఉపయోగించబడ్డాయి.ప్రాముఖ్యత స్థాయి ఈ క్రింది విధంగా చిత్రంలో సూచించబడింది: *P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001 మరియు ****P<0.0001;NS, ముఖ్యమైన తేడా లేదు.
ఈ కథనం కోసం సప్లిమెంటరీ మెటీరియల్స్ కోసం, దయచేసి http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/44/eabb0025/DC1ని చూడండి
ఇది క్రియేటివ్ కామన్స్ అట్రిబ్యూషన్-నాన్-కమర్షియల్ లైసెన్స్ నిబంధనల ప్రకారం పంపిణీ చేయబడిన ఓపెన్ యాక్సెస్ కథనం, ఇది ఏదైనా మాధ్యమంలో ఉపయోగం, పంపిణీ మరియు పునరుత్పత్తిని అనుమతిస్తుంది, ఉపయోగం వాణిజ్య లాభం కోసం కాదు మరియు ఆవరణలో అసలు పని సరైనది.సూచన.
గమనిక: మేము ఇమెయిల్ చిరునామాను అందించమని మాత్రమే మిమ్మల్ని అడుగుతున్నాము, తద్వారా మీరు పేజీకి సిఫార్సు చేసిన వ్యక్తి ఇమెయిల్‌ను చూడాలనుకుంటున్నారని మరియు ఇమెయిల్ స్పామ్ కాదని మీరు తెలుసుకుంటారు.మేము ఏ ఇమెయిల్ చిరునామాలను క్యాప్చర్ చేయము.
మీరు మానవ సందర్శకులా కాదా అని పరీక్షించడానికి మరియు ఆటోమేటిక్ స్పామ్ సమర్పణలను నిరోధించడానికి ఈ ప్రశ్న ఉపయోగించబడుతుంది.
చో క్యుంగ్ మిన్, ఓ యంగ్ జాంగ్, పార్క్ జున్ జూన్, లీ జిన్ హ్యూక్, కిమ్ హ్యూన్ చియోల్, లీ క్యుంగ్ మూన్, లీ చాంగ్ క్యు, లీ యోన్ టేక్, లీ సన్-ఉక్, జియోంగ్ మోరుయి
ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్స్ యొక్క యాంటీ బాక్టీరియల్ మరియు రోగనిరోధక ఎస్కేప్ పూతలు అంటువ్యాధులు మరియు ఇన్ఫెక్షన్ల వల్ల కలిగే రోగనిరోధక ప్రతిస్పందనలను తగ్గిస్తాయి.
చో క్యుంగ్ మిన్, ఓ యంగ్ జాంగ్, పార్క్ జున్ జూన్, లీ జిన్ హ్యూక్, కిమ్ హ్యూన్ చియోల్, లీ క్యుంగ్ మూన్, లీ చాంగ్ క్యు, లీ యోన్ టేక్, లీ సన్-ఉక్, జియోంగ్ మోరుయి
ఆర్థోపెడిక్ ఇంప్లాంట్స్ యొక్క యాంటీ బాక్టీరియల్ మరియు రోగనిరోధక ఎస్కేప్ పూతలు అంటువ్యాధులు మరియు ఇన్ఫెక్షన్ల వల్ల కలిగే రోగనిరోధక ప్రతిస్పందనలను తగ్గిస్తాయి.
©2021 అమెరికన్ అసోసియేషన్ ఫర్ ది అడ్వాన్స్‌మెంట్ ఆఫ్ సైన్స్.అన్ని హక్కులు ప్రత్యేకించబడ్డాయి.AAAS HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef మరియు COUNTERకి భాగస్వామి.సైన్స్ అడ్వాన్సెస్ ISSN 2375-2548.