科罗拉多州立大学开发用于髋关节置换术或起搏器等内部医疗设备的抗菌材料

科罗拉多州立大学和苏格兰圣安德鲁斯大学的研究人员开发了一种有效且灵活的抗菌材料，可用于涂覆放置在体内的医疗设备。

这项工作将两所大学之前的研究结合到金属有机框架中——由金属和连接体制成的三维晶体材料，它们是多孔的，在水中保持稳定。两个团队共同努力，将两个框架组合成一个薄膜，以缓慢释放一氧化氮。一氧化氮是一种众所周知的体内天然存在的抗菌剂，它不仅可以杀死接触的细菌和真菌，而且可以在很长一段时间内持续发挥作用。

该研究发表在ACS Applied Materials & Interfaces 11 月号上。

科罗拉多州立大学化学教授梅丽莎·雷诺兹(Melissa Reynolds)领导了这项工作，她表示，用这种材料涂覆植入设备可能会提供一种非药物途径来预防常见外科手术中的感染，例如髋关节置换术或与皮肤持续接触的分流术。根据美国骨科医师学会的数据，大约 1% 接受髋关节或膝关节置换术的患者可能会在手术后出现感染。

“非选择性手术是这项工作的一个关键领域，因为它们越来越普遍，而且许多接受手术的人都有潜在的健康问题，增加了感染的机会。此外，许多患者可能直到很久以后才意识到自己已经因手术而感染，”她说。“使用这种材料可以帮助这些设备在体内顺利运行，并避免需要额外的手术。”

目前许多医疗设备使用银涂层来预防感染。然而，随着时间的推移，高剂量的该元素有可能渗入体内。此外，银不能用于某些类型的承重或需要支撑的植入设备。雷诺兹还指出，虽然药物可以治疗感染，但它们的有效性有限，并且可能会带来副作用。

为了开发薄膜材料，研究小组使用新的低温成像技术研究了三种具有不同金属有机框架组合的膜。雷诺兹说，这帮助团队确定了释放一氧化氮的最佳比例和方法。

“初步数据表明，该材料可以有效消除葡萄球菌或大肠杆菌等常见细菌，”她说。“我们还发现，按重量百分比计算，极少量的这种材料仍然可以非常有效地杀死细菌。这对于未来的应用以及在大学测试环境之外使用的可行性来说都是有希望的。”

雷诺兹表示，该团队将继续研究传输方法，以及如何将材料从目前的薄膜形式转变为可应用于起搏器等设备的材料。

“任何可植入设备都是这项技术的候选者，我们认为它的制造实际上很便宜，”她说。“我们尚未发现任何限制，并期待与公司合作开发这种方法。”

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