由昆虫翅膀启发的涂层可以制造出更好的骨和关节植入物

由昆虫翅膀启发的涂层可以制造出更好的骨和关节植入物受蜻蜓和蝉翼的启发，研究人员开发了一种用于骨科植入物的新涂层。它不仅能杀灭有害细菌，还能监测系统的压力，这意味着它可以警告即将发生的植入物故障。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（UI）的研究人员再次向大自然寻求涂层解决方案，他们从蜻蜓和蝉的对抗细菌的翅膀中找到了解决骨科植入物产生的一个顽固问题：感染。据这项研究的负责人、UI的材料科学和工程教授QingCao说，一直以来都没有足够的方法来处理影响多达10%的植入物患者在植入物层面的感染。他说，目前使用重金属离子来对抗细菌的努力也会对附近的组织造成损害，而且涂有抗生素药物的植入物最终会在化学品耗尽时失效。它们也不能有效地对抗抗生素耐药菌，这在医学界是一个日益严重的问题。因此，Cao和他的团队创造了一种用于植入物的薄箔涂层，其一面由纳米柱组成，如昆虫翅膀上的那些。当细菌细胞接触到这些柱子时，它们会被刺穿并失去活力。该研究的合著者、病理生物学教授GeeLau说："使用机械方法来杀死细菌，使我们能够绕过化学方法的很多问题，同时仍然给予我们将涂层应用于植入物表面所需的灵活性。"一举两得研究人员不满足于只解决骨科植入物的一个问题，他们意识到他们的涂层可以解决另一个问题：设备故障。Cao说，这个问题也影响到所有接受植入物的患者中的10%。因此，在薄膜的另一面，研究人员嵌入了灵活的微传感器，能够测量应用了涂层的植入物的机械应力。研究人员说，这不仅可以让医生知道身体在植入物周围的愈合情况，而且可以在人工关节的压力过大时发出警报。在动物试验中，这种涂层表现良好，可以抵御小鼠身上的细菌，并从绵羊的脊柱植入物中发送压力信号。虽然目前的涂层需要一个外部电源，但研究人员说他们现在正在研究一个无线解决方案。该涂层被应用于绵羊的标准脊柱植入物，在那里它成功地测量了机械应力Cao说："这些类型的抗菌涂层有很多潜在的应用，由于我们的涂层使用的是机械机制，它有可能用于化学品或重金属离子--如现在商业抗菌涂层中使用的--会造成损害的地方。"这项研究已经发表在《科学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1358833.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1358833.htm

贻贝蛋白涂层可使植入体免受感染

贻贝蛋白涂层可使植入体免受感染即使在粗糙的潮间带，贻贝也能牢牢地附着在岩石上，这要归功于一种名为DOPA的氨基酸一些研究小组已经开发出了用于植入物的抗生素涂层--使植入物摆脱最初的易感染状态--不过，其中一些物质会持续释放抗生素有效成分，而不管植入部位处于何种状态。这种滥用药物的做法会导致细菌产生抗药性，从而降低抗生素的效果。为了寻找一种选择性更强、更持久的替代品，韩国科学家团队研究了贻贝用来粘附在岩石上的蛋白质。研究人员创造了一种生物工程MAP（贻贝粘合蛋白），它能大量表达一种名为DOPA的天然氨基酸。此外，这种生物工程MAP还添加了庆大霉素（一种常用抗生素）和铁离子。在健康的植入部位条件下，DOPA与离子形成牢固的结合，将离子和庆大霉素牢牢地包裹在由MAP制成的耐用水凝胶涂层中。然而，当有害细菌侵入时，它们会增加该部位的酸度。由于pH值降低，DOPA和铁离子之间的结合力减弱，导致铁离子和庆大霉素释放出来。这样，抗生素就能释放出来，杀死该区域的所有细菌。但重要的是，涂层释放的庆大霉素只与感染程度成正比--如pH值所示。在动物试验中，涂层在金黄色葡萄球菌感染后8小时内释放出70%的抗生素有效成分，有效消灭了所有微生物。即使在机械应力作用下，它也能牢牢地粘附在钛植入物上，并在整个骨再生阶段（约四周）保持有效。首席科学家、浦项科技大学（POSTECH）的HyungJoonCha教授说："粘性植入涂层材料的即时和持续抗菌效果有望显著提高植入手术的成功率。"有关这项研究的论文最近发表在《生物材料》杂志上，庆北大学校的科学家也参与了这项研究。相关文章:科学家开发新型粘合剂结合贻贝的粘性和蜘蛛丝的强度科学家开发基于贻贝黏附蛋白的生物粘合剂用于无疤痕皮肤移植技术受贻贝启发的粘合剂可在植入物和骨骼之间建立粘合关系科学家混用贻贝和蚕的蛋白质开发出了一种内伤用敷料...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422548.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422548.htm

特殊的钛合金让植入体抵御细菌感染

特殊的钛合金让植入体抵御细菌感染近年来，多个研究小组开发出了可用于钛植入物的抗菌涂层。虽然其中一些涂层确实很有前景，但它们可能会随着时间的推移而磨损。此外，将它们应用到植入体上还会增加一个生产步骤。这就是新型3D打印材料的用武之地。这种材料由华盛顿州立大学的科学家开发，主要由传统的钛合金组成，但也含有3%的铜和10%的钽，后者是一种耐腐蚀金属。该研究的合著者之一AmitBandyopadhyay教授测试了这种材料在连续使用中的耐受性。当细菌接触到这种材料时，铜会导致细菌外膜破裂，从而杀死大部分细菌。同时，钽能促进邻近骨组织的生长。这一因素加快了愈合过程，缩短了感染发生的时间，当然，它也能让患者更快地恢复健康。在对实验鼠进行的测试中发现，由这种合金制成的植入物能杀死87%的接触感染性金黄色葡萄球菌。科学家们现在正努力将这一数字提高到99%以上，此外，他们还在评估这种材料制成的植入体在实际使用中的耐受性。"这种多功能装置的最大优势是，既能用于感染控制，又能实现良好的骨组织整合，"研究论文的共同作者苏斯米塔-博斯教授说。"因为感染是当今外科领域的一个大问题，如果任何多功能设备都能同时做到这两点，那就没有什么比它更合适的了"。该论文最近发表在《国际尖端制造杂志》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1398487.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1398487.htm

受贻贝启发的粘合剂可在植入物和骨骼之间建立粘合关系

受贻贝启发的粘合剂可在植入物和骨骼之间建立粘合关系3D打印机将多巴胺基粘合剂应用到髋关节的三维钛轴上图/弗劳恩霍夫CMI人工髋关节等植入物的问题之一是，随着时间的推移，钛植入物会从与其粘合的骨头上脱落。这时就需要进行第二次手术来重新连接或更换植入物。多年来，不同的研究小组一直在寻找避免这种情况发生的方法。由贻贝启发的胶水是最新也是最有趣的例子之一。这种生物相容性物质由德国弗劳恩霍夫研究小组的科学家开发，可以直接用三维打印技术打印到钛植入物的曲面上，确保植入物/骨界面的涂层均匀。它主要由含有多巴胺的合成聚合物组成。多巴胺分子是二羟基苯丙氨酸的化学类似物（即具有相似的结构），而二羟基苯丙氨酸是贻贝产生的关键氨基酸，是其天然粘合剂的一部分。这种胶水还含有矿物质颗粒、蛋白质和信号分子等添加剂，可使患者的身体将其识别为类似骨骼的物质。因此，邻近骨组织的细胞很容易长入其中，据说这样就能确保牢固持久的粘合。此外，多巴胺还具有抗菌作用，可最大限度地降低植入部位的感染几率。最后，这种胶水还可以改性，只有在紫外线照射下才会硬化。这意味着外科医生可以慢慢地对准植入物，然后在植入物完全就位后用紫外线灯将其锁定。今后，还可以打开或关闭粘合效果，以便在必要时重新定位种植体。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1402677.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1402677.htm

新型药物输送植入物通过移动目标阻挡疤痕组织

新型药物输送植入物通过移动目标阻挡疤痕组织通常情况下，免疫系统会将电子植入物视为异物，并将其包裹在疤痕组织中以将其隔离。不幸的是，疤痕组织会堵塞电子设备用于输送药物的端口，最终使其失去作用。来自苏格兰戈尔韦大学（UniversityofGalway）和麻省理工学院（MIT）的科学家团队着手改变这种状况，开发出了一种名为"纤维传感动态软贮器"（FSDSR）的原型给药植入物。这种软体设备有一层多孔导电外膜，电信号不断通过这层外膜。当该膜的孔隙开始被疤痕组织细胞堵塞时，信号就会受到阻碍。集成电子元件会检测到电阻抗的增加，并通过对植入物进行充气或放气来做出反应。形状的改变会暂时阻止疤痕组织的形成。当疤痕组织再次形成时，植入物就会再次改变形状。此外，由于植入体上仍会积聚一些疤痕组织（部分堵塞了端口），该装置能够通过自动增加给药频率和/或给药力来进行补偿。这样就能最终保持相同的剂量。高威大学的雷切尔-比蒂（RachelBeatty）博士是这项研究论文的共同第一作者，他表示："这种方法可以为一系列慢性疾病的植入式给药带来革命性的变化"。该论文最近发表在《科学机器人学》（ScienceRobotics）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381073.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381073.htm

科学家开发新型纳米涂层 仅用一小时就能杀死99.7%的细菌

科学家开发新型纳米涂层仅用一小时就能杀死99.7%的细菌根据一项新研究，一种比现有配方更快更多地杀灭细菌的新型铜涂层可能在不久的将来可用于医院和其他高人流量的公共场所。尽管目前由纯铜组成的配方是抗菌和自我消毒的，但它们对某些形式的细胞壁较厚的细菌（革兰氏阳性菌）的杀伤力比细胞壁较薄的细菌（革兰氏阴性菌）要慢。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1320081.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1320081.htm