近日，我院骨科中心关节与足踝病区杨佩教授/马瑞副研究员团队与西安交通大学材料科学与工程学院李成新教授合作，在《International Journal of Nanomedicine》上发表研究成果，为植入物相关感染这一临床难题提供了新的解决思路。论文第一作者为我院博士生武子栋、吴紫萱及医工交叉博士后马凯。通讯作者为我院骨科中心关节与足踝病区杨佩教授和马瑞副研究员。

植入物相关感染是最令骨科医生头疼的并发症之一。对于聚醚醚酮（PEEK）这类本身不具备抗菌能力的植入物，这一问题尤为突出。一旦以PEEK材料为代表的骨科内植物植入后发生感染，将会在植入物表面形成生物膜，使感染迁延不愈。

正是基于这样的临床问题，该团队将目光投向了“抗感染+促成骨”的双功能骨科植入物设计。传统的药物涂层研究，往往是先做出材料，再去寻找应用场景。该团队则先明确临床需求，既要预防早期感染，又要促进远期骨整合。

感染的风险主要在植入早期，需要一种能快速起效的抗菌药物；骨整合则需要长期的成骨刺激，需要一种能缓慢释放的促成骨药物。两种药物的释放节奏截然不同，如何在同一个涂层体系中实现呢？

该团队与西安交大材料学院李成新教授建立医工交叉团队，反复讨论，确定了ZIF-8/聚多巴胺复合涂层方案。ZIF-8是一种金属有机框架材料，具有高载药量和可控释放的特点；聚多巴胺则是一种具有超强粘附力的生物相容性材料，能将ZIF-8牢牢固定在PEEK表面。在磺化处理后的PEEK表面，利用聚多巴胺将负载辛伐他汀的ZIF-8纳米颗粒固定，再在涂层表面吸附莫西沙星，建立时序释放抗菌/促成骨双功能涂层体系。

实验结果表明：植入早期，涂层表面的莫西沙星快速释放，在手术切口闭合后的关键几小时内，有效清除可能残留的病原菌，降低早期感染风险。与此同时，辛伐他汀快速达到有效浓度，进一步增强抗感染效果。植入中后期，辛伐他汀从ZIF-8中缓慢释放，持续时间长达五周，持续抑制细菌生物膜的形成。而ZIF-8降解过程中同步释放的锌离子，则能促进成骨细胞分化，加速新骨形成。体内外实验证实：该涂层既能有效控制感染，又能显著促进新骨与植入物的整合。

“这个课题的起点，是临床上的一个痛点问题。”马瑞副研究员说，“然后我们带着这个问题去找工科专家，一起想办法。医工交叉的核心，就是让懂临床的人提问题，让懂材料的人做设计，两者缺一不可。”

从2017年开始，马瑞副研究员与材料学院李成新教授团队的合作已持续多年。从最初的冷喷涂技术，到后来的免疫调控涂层，再到这次的双功能抗感染涂层，每一次突破都源于临床需求，最终又回归临床前验证。