【上图】全髋关节置换术中植入假体的例子。植入物表面的细菌生长可能导致感染和严重的并发症，因此一些研究人员正在探索使用纳米技术进行预防和治疗。信贷:与文档, YouTube
近几十年来,接受全关节置换术的人数大幅增加随着此类手术技术的成熟和平均预期寿命的增加。然而，随着植入物数量的增加，患乳腺癌的病例也在增加periprosthetic关节感染(PJI)。
PJI是一种严重的并发症发生在1-2%的原发性关节置换手术和4%的翻修关节置换手术。它是一种涉及关节假体和邻近组织的感染，通常由细菌引起金黄色葡萄球菌-在种植体表面定植并形成生物膜。(细菌可能已经存在于体内，也可能是在手术过程中或随后的过程中引入的。)
管理PJI可能需要复杂的治疗策略包括多次手术修改和长期抗菌治疗。然而,医生们普遍认为病原微生物的分离或鉴定是PJI治疗成功的主要决定因素。
纳米技术是骨科医生对治疗PJI感兴趣的新兴领域。除了提供纳米材料独特的电气和机械性能改善与周围环境的互动，创造药物nanomolecules允许抗生素治疗直接针对引起感染的微生物。
迄今为止，纳米技术在PJI预防和治疗中的临床影响非常有限。尽管如此，这种治疗方法的潜力还是足够吸引人的，这促使意大利和美国的一组研究人员撰写了一份公开评审论文纳米技术的应用。
作者来自斯坦福大学医学院、罗马大学和Vita-Salute San Raffaele大学。虽然他们承认这项研究仍处于起步阶段，但他们认为，目前的研究有足够的前景来支持资助更广泛的基础科学和临床研究。
预防PJI
由于PJI涉及到种植体表面的细菌定植，种植体使用的材料在预防PJI方面发挥了重要作用。
现代植入物通常由钛、钴铬、陶瓷和维生素e稳定的超高分子量聚乙烯组成。作者指出，这是为了防止细菌在这些表面上生长银纳米颗粒降低细胞活力，纳米银涂层可以很容易与羟基磷灰石和壳聚糖结合复制具有骨融合能力的抗菌涂层。
“然而，目前的纳米银合成方法是基于有机溶剂和稳定剂的使用，它们对环境有潜在的毒性，因此，绿色合成纳米银纳米颗粒应该成为纳米技术发展和应用过程的先决条件，”他们写道。
接受全关节置换术的患者常规使用抗生素预防术后PJI。然而，这种做法面临着多缺点包括抗生素耐药性的增加以及抗生素无法破坏已有的生物膜。相反，作者描述了几种用于预防骨科手术感染的抗菌纳米颗粒替代品。
治疗PJI
作者解释说，最近的文献来自骨科感染国际共识会议证实了许多当代治疗PJI的保守措施，包括北美的“黄金标准”治疗方法使用a临时聚甲基丙烯酸甲酯水泥垫片，用于输送抗生素，无法根除假体周围环境的生物膜。
幸运的是，为了改善水泥间隔剂的结构和抗菌膜特性，多项努力正在进行中，特别是使用各种纳米颗粒作为抗生素载体。
他们写道:“有趣的是，在多个体外研究中，纳米颗粒已经证明了在成熟的生物膜中增强抗生素渗透的能力:纳米颗粒和活细菌细胞之间的多种相互作用机制已经被描述，所有这些都导致了生物膜中的细菌细胞死亡。”“不幸的是，体内研究有限，尚不清楚抗生素输送纳米颗粒如何与体内生物膜相互作用。”
作者指出，最近的研究特别关注石墨烯的许多衍生物，包括多层石墨烯、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯，因为它们具有力学和抗菌性能。他们补充说:“另一方面，氧化石墨烯涂层的耐久性以及细菌对氧化石墨烯抗菌效果的不同程度的敏感性还有待确定。”
作者的结论是，文献表明利用纳米技术预防和治疗PJI是有希望的，因为纳米级材料特性的变化有可能直接干扰生物膜的形成。
“尽管如此，纳米颗粒在人体生物系统中的物理化学特性的全部作用仍有待解决。需要进一步的研究来充分了解这种令人兴奋的纳米技术的潜力，尤其是安全性，”他们写道。
开放存取的论文，发表在热带医学和传染病,是“纳米技术作为抗假体周围关节感染(PJI)的策略”(DOI: 10.3390 / tropicalmed6020091)。