摘要
慢性骨髓炎主要是由化脓性细菌感染引起的慢性疾病，疾病治疗周期延长，临床治疗效果不佳。骨髓炎的发生发展离不开早期细菌生物膜的形成、粘附与聚集，在早期能有效破坏或抑制细菌生物膜的形成致为关键。早期输注抗生素作为常规预防措施，但是静脉输注抗生素不能长期使用，会引发全身严重的毒副反应，尤其是对肾脏的损害明显，并增加细菌的耐药性。因此，利用抗菌药物缓释系统使药物在局部组织迅速达到峰值浓度，可避免高浓度抗菌药物进入血液，以减少全身给药不良反应，不失为一种治疗慢性骨髓炎局部用药的有效方法。目前，微球载药缓释系统是热点，寻找合适的微球材料成为值得思考的问题。 羟基磷灰石（HA）是所有哺乳动物骨骼的主要无机成分；铜是哺乳动物生命中重要的微量元素，能够增强各种酶的活性，加入了铜元素生物活性玻璃比未加入的表现出更强的抗菌活性，同时具有促进血管生成功能，有利于新骨形成和生长。受海洋生物启发，聚多巴胺（PDA）具有超强的粘附性、优秀的亲水性和生物相容性，因此可以用来抗菌素的载体与铜掺杂羟基磷灰石复合，以期实现局部无机离子抑菌和抗菌素双重作用，并改善铜掺杂羟基磷灰石的生物性能。调研发现，微球载药是近期的研究重点，但铜离子调控的羟基磷灰石能装载并缓释万古霉素的相关报道较少，而且并未对铜离子掺杂的生物活性玻璃进行生物相容性的改善。因此在本课题中，依靠聚多巴胺超强的粘附性及良好的生物相容性，作为中间介质连接万古霉素与掺铜羟基磷灰石，提高掺铜羟基磷灰石抗菌、成骨作用、改善生物相容性，并且具有负载万古霉素并缓释的能力。 主要研究内容及结果包含： （1）利用水热合成的方法，以铜元素作为掺杂源，利用涂覆聚多巴胺结合万古霉素，合成了具有微球形态的聚多巴胺涂覆的载万古霉素铜掺杂羟基磷灰(Cu-HA-PDA-Van)。探究合成的未掺杂元素HA以及Cu掺杂比例为1%、5%、10%、20%HA样品的微纳形貌、晶体结构和化学成分，结果显示，Cu元素掺杂比例不同对HA表面形貌的影响也不同，10%Cu掺杂的HA、20%Cu掺杂的HA颗粒形态呈现出花瓣状微球状，但10%Cu掺杂的HA粒径更小，并且能使更少的Cu2+析出，从而降低Cu2+的毒性作用。聚多巴胺及Cu2+的加入，不会使HA的晶体结构发生改变，结晶度略微降低。 （2）探究HA、HA-PDA、Cu-HA、Cu-HA-PDA-Van浸提液对成骨前体细胞MC3T3-E1毒性作用，结果表明当浓度为50mg/mL时，组Cu-HA浸提液表现出一定的细胞毒性，而10mg/ml浸提液各组均表现出良好的生物相容性。使用10mg/mL浓度浸提液对SD-大鼠骨髓间充质干细胞（BMSCs）进行增殖活性检测，证明了PDA的加入使各组材料的生物活性得到了提升，而Cu2+对BMSCs增殖的效果不明显。同时研究了对骨髓间充质干细胞（BMSCs）的成骨分化的作用，表明Cu2+具有促进成骨分化作用。 （3）HA、HA-PDA、Cu-HA、Cu-HA-PDA、Cu-HA-PDA-Van与金黄色葡萄球菌共培养结果证明，Cu2+对于细菌的生长有一定的抑制作用，而了负载万古霉素（Cu-HA-PDA-Van）组具有明显的抗菌作用，且具有连续7天持久的抗菌菌作用。 综上所述，Cu元素以离子或基团形式成功掺杂进入HA，且定向的调控了HA的表面形貌。Cu-HA-PDA-Van微球能增强细胞的活性，并有利于促进干细胞定向成骨分化。同时，Cu-HA-PDA-Van微球含有较强抑制细菌生长的作用。本课题研究的这种微球能在慢性骨髓炎早期阻断细菌生物膜的形成，防止疾病最终发生，以及在骨缺损的治疗方面提供了新的替代材料。
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