為深入貫徹落實(shí)《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)規(guī)劃綱要(2021-2035)》,響應(yīng)公眾對(duì)生物醫(yī)用材料的表面生物功能化領(lǐng)域的認(rèn)知需求,中國生物材料學(xué)會(huì)生物材料表界面工程分會(huì)聯(lián)合寧波華甫醫(yī)療科技有限公司共同推出材料表面的功能化改性系列科普文章。
今日帶來的是“材料的表面生物功能化系列科普”第一期《植入材料表面細(xì)菌感染的發(fā)生》,歡迎關(guān)注!
植入材料的細(xì)菌感染是怎么發(fā)生的呢?
醫(yī)用鈦和聚醚醚酮等生物醫(yī)用材料因良好的材料性質(zhì),常被用于人體骨骼等硬組織的修復(fù),這些材料也被稱為植入材料。當(dāng)材料植入人體后,手術(shù)形成的創(chuàng)傷部位,人體免疫防線相對(duì)薄弱,細(xì)菌在這些地方游蕩并“伺機(jī)而動(dòng)”,試圖在植入材料的表面尋找新的領(lǐng)地。
浮游的細(xì)菌在液體中飄搖,借助引力、布朗運(yùn)動(dòng)的助力,或液體的流動(dòng),在材料表面展開了一場(chǎng)激烈的“搶灘登陸戰(zhàn)”。
先經(jīng)歷一場(chǎng)拉鋸戰(zhàn),細(xì)菌依靠范德華力和氫鍵的力量,可逆地吸附與脫落。隨后細(xì)菌在材料表面鋪開的“蛋白地毯”上,找到結(jié)合點(diǎn)牢牢站穩(wěn),完成從搖擺到穩(wěn)定的不可逆轉(zhuǎn)變。
至此,細(xì)菌邁出攻占領(lǐng)地的第一步。
細(xì)菌一旦在材料表面站穩(wěn)腳跟,便迅速繁衍生息,從孤膽戰(zhàn)士變?yōu)槿郝洹吧鐓^(qū)”。
這些群落從小的規(guī)模成長,逐漸融合成一片茂盛的“菌毯”-生物膜。
材料表面會(huì)出現(xiàn)肉眼可見的菌斑,這層膜極大地提高了細(xì)菌對(duì)藥物的耐藥性,使內(nèi)部細(xì)菌極難被殺死。
當(dāng)細(xì)菌群落成熟時(shí),便開始釋放新的細(xì)菌,這些“遠(yuǎn)征軍”會(huì)尋找新的棲息地。這個(gè)擴(kuò)散過程會(huì)與人體免疫系統(tǒng)發(fā)生沖突,導(dǎo)致周圍組織感染和發(fā)炎,展開一場(chǎng)健康的保衛(wèi)戰(zhàn)。
綜合上述過程,對(duì)于植入材料而言,如果材料本身能減少細(xì)菌粘附,或能夠殺滅粘附在其表面的細(xì)菌,即具有良好的抗菌性能,是抑制細(xì)菌生物膜產(chǎn)生、降低術(shù)后感染產(chǎn)生抗菌作用的關(guān)鍵因素。