植入是醫療器材對我們人體來說是外來異物,沒有像我們人體內建的免疫系統,一旦細菌入侵、發炎就很麻煩,因此現在美國科學家開發出實驗性新型抗菌鈦合金,可以讓這些煩惱成為過去式,實驗室測試中能夠殺死 87% 的金黃色葡萄球菌。
像是人工關節置換等任何植入性醫療用品,雖然可以改善患者生活品質、或是能更有效監督患者身體狀態,但細菌都有可能附著在上面,並在表面或周圍的組織繁殖,微生物們形成的黏性生物薄膜,對抗生素也具有抵抗力,有時醫生甚至需要進行第二次手術來清潔和消毒。
因此近年來,已有多個研究小組開發可以塗在鈦植體的抗菌塗層,有些塗層確實卓有成效,但也會因為時間流逝而磨損,也讓植入物的製造過程多一個步驟。
美國華盛頓州立大學認為,這就是新型 3D 列印材料的用武之地了。團隊開發的材料,主要由傳統的鈦合金組成,但還包括 3% 的銅和 10% 的鉭,前者抗菌後者負責耐腐蝕。
銅是抗菌先鋒,當細菌接觸到銅材料時,銅會讓細菌的外膜破裂、足以殺死大部分細菌,另一方面,鉭可以促進鄰近骨組織(bone tissue)生長,加速傷口癒合速度,減少感染發生的機會。
團隊在實驗室進行老鼠測試時,發現由新型鈦合金製成的植入物,可以殺死 87% 的傳染性金黃色葡萄球菌,目前團隊也正努力提高抗菌效果,目標是將殺菌效果提高到 99% 以上,也正在評估植入物在現實環境的使用情況。
論文合著者 Susmita Bose 指出,這種多功能設備的最大優點在於,既能降低感染,也能加速骨組織整合,對於現在的外科領域來說,傷口感染是一大問題,如果有任何多功能設備能夠同時解決這兩件事,當然是歡迎。
- Infection-resistant, 3D‑printed metals developed for implants
- Special titanium alloy lets implants fight off bacterial infections
(首圖來源:華盛頓州立大學)