貽貝蛋白塗層可使植入體免受感染
一種從貽貝中提取的蛋白質有朝一日可以防止人工髖關節等骨骼植入部位感染。雖然這種蛋白質能殺死微生物,但它仍能限制抗生素”超級細菌”的發展。新安裝的植體部位的細菌感染可能非常嚴重,有可能導致植體與骨骼之間的結合力減弱等併發症。一旦出現這種情況,通常需要進行後續手術,以防止植體過早失效。
即使在粗糙的潮間帶,貽貝也能牢牢地附著在岩石上,這要歸功於一種名為DOPA 的氨基酸
一些研究小組已經開發了用於植入物的抗生素塗層–使植入物擺脫最初的易感染狀態–不過,其中一些物質會持續釋放抗生素有效成分,而不管植入部位處於何種狀態。這種濫用藥物的做法會導致細菌產生抗藥性,進而降低抗生素的效果。
為了尋找一種選擇性更強、更持久的替代品,韓國科學家團隊研究了貽貝用來黏附在岩石上的蛋白質。
研究人員創造了一種生物工程MAP(貽貝黏合蛋白),它能大量表達一種名為DOPA 的天然胺基酸。此外,這種生物工程MAP 還添加了慶大霉素(一種常用抗生素)和鐵離子。
在健康的植入部位條件下,DOPA 與離子形成牢固的結合,將離子和慶大霉素牢固地包裹在由MAP 製成的耐用水凝膠塗層中。
然而,當有害細菌侵入時,它們會增加該部位的酸性。由於pH 值降低,DOPA 和鐵離子之間的結合力減弱,導致鐵離子和慶大霉素釋放出來。這樣,抗生素就能釋放出來,殺死該區域的所有細菌。但重要的是,塗層釋放的慶大霉素只與感染程度成正比–如pH 值所示。
在動物試驗中,塗層在金黃色葡萄球菌感染後8 小時內釋放出70% 的抗生素有效成分,有效消滅了所有微生物。即使在機械應力作用下,它也能牢固地黏附在鈦植入物上,並在整個骨再生階段(約四周)保持有效。
首席科學家、浦項科技大學(POSTECH)的Hyung Joon Cha 教授說:”黏性植入塗層材料的即時和持續抗菌效果有望顯著提高植入手術的成功率。”
有關這項研究的論文最近發表在《生物材料》雜誌上,慶北大學校的科學家也參與了這項研究。