文献信息
宁波大学附属李惠利医院等单位的研究成果“Virulence - Selective Trap – Capture – Kill Antibacterial Nanostructures With Immune – Metabolic Regulation for Treating Implant - Associated Infections（毒力选择性诱捕-捕获-杀灭型抗菌纳米结构通过免疫代谢调控治疗植入物相关感染）在《ADVANCED SCIENCE》杂志（IF=14.1）上发表。平生公司的离体CT（VENUS）在论文中提供股骨标本图像和定量分析。该研究的通讯作者为彭兆祥主任。第一作者为胡晓东。

文献摘要
骨科植入物相关感染（IAI）的治疗面临着越来越多的耐药性问题，本研究报道了一种毒力选择性诱捕-捕获-杀伤抗菌系统，通过调节IAI引起的免疫和代谢微环境紊乱，有效治疗持续性感染，同时促进局部骨组织再生。在这里，这项工作制造了一个纳米结构的抗菌系统（F-14-TNA）的基础上，二氧化钛纳米管阵列改性的阳离子五环共面骨架，fascaplysin衍生物14（F-14）。改性表面诱导独特的毒性引发的趋化行为，其中TiO2纳米结构选择性地从感染微生物群中诱捕高致病性细菌菌株。这些被诱捕的细菌菌株随后通过静电作用被F-14表面捕获，然后通过磷酸转移酶系统环磷酸腺苷受体蛋白级联调节的活性氧介导的途径杀死毒性选择性细菌。体内外研究表明，F-14-TNA具有多种生物相容性功能，如有效的抗菌活性、调节骨感染的免疫微环境、恢复紊乱的骨代谢。本研究中开发的纳米结构为IAI的治疗提供了一种新的方法。

实验方法
体内微生物学评价
在植入后2周和4周，所有SD大鼠均被安乐死，以获得右侧股骨，并从股骨标本中小心地取出金属棒。然后随机选择三个股骨并进行超声处理以收集粘附在植入物表面和骨组织上的细菌。将菌悬液稀释、平皿培养、计数，计数每皿菌落形成单位（CFU），评价种植体表面和骨组织粘附的细菌数量。

Micro-CT分析
微型计算机断层扫描：4%组织细胞固定液浸泡后，通过MicroCT扫描大鼠股骨样本（型号：VENUS，平生医疗科技有限公司）在扫描和重建之后，距股骨髓腔金属棒外周1 mm高、1 mm周长的圆柱形区域（不包括髓内钉）定义为感兴趣区（ROI），在此区域内测量骨密度（BMD）、骨体积（BV）、骨体积分数（BV/TV）、骨小梁数目（BMD）、骨密度（BMD）、骨小梁数目（BV/TV）、骨密度（BMD）、骨密度（BV）、骨体积分数（BV/TV）、骨小梁数目（BV/TV N）、骨小梁厚度（Tb.Th）、骨小梁分离度（Tb.Sp）。

实验结果
灭菌后，骨植入材料的骨整合仍然是一个关键的考虑因素。Micro-CT分析了大鼠股骨，评估体内植入后2周和4周植入物内的新骨生成。重建显示Ti，TNA和D-TNA的缺损周围有明显的骨吸收，可能归因于细菌增殖介导的骨溶解，而F-14-TNA显示出实质性的体内成骨活性，具有相当多的新骨形成（图10A）。图10 B显示BV、BV/TV、BMD和Tb. N、Tb. Th和Tb的定量结果。与Ti、TNA和D-TNA组相比，F-14-TNA组具有更高的BMD，更多的新形成的BV，更高的Tb. Th值和更低的Tb. Sp值。未观察到组间Tb. N的显著差异。未改变的Tb. N表明F14-TNA主要通过增厚现有的骨小梁而不是增加骨小梁数量来促进骨修复，F-14-TNA组的BV/TV和Tb、Th均显著高于Ti组，证实其通过抑制骨溶解促进骨再生，这些结果表明F-14-TNA具有突出的骨整合和抗菌能力。

图10. Micro-CT评估结果。A）横断面、矢状面重建、冠状面重建和重建（黄色标记突出显示植入物，红色标记表示骨组织，红色右侧表示骨和植入物界面整合区域）. B）重建区域的BV、BV/TV、BMD、Tb. N、Tb. Th和Tb. Sp的定量结果。

使用结论
本研究成功设计了F-14修饰的TiO2纳米结构作为一种毒力选择性诱捕-捕获-杀灭抗菌系统，具有良好的抗炎、促成骨生成、抗破骨细胞和体内外抗菌作用。根据RNA测序结果，F-14 TNA主要通过调节PTS-cAMP-Crp级联反应，通过ROS介导的大分子损伤途径传递信号来杀灭细菌。综上所述，毒力选择性诱捕-捕获-杀灭抗菌系统有助于IAI的治疗和创新抗菌策略的发展。

使用设备

 Micro CT（型号：VENUS）（平生医疗科技）
影像软件：Avatar（平生医疗科技）