mma材料的缺点

骨科植入物相关感染是一种严重的深部骨感染，是骨科手术领域最具破坏性的灾难性的并发症之一，主要包括假体周围感染（ＰＪＩ）以及骨折内固定相关感染，骨科植入物相关感染的发生率较高，并造成了严重的经济负担。

根据一系列的临床研宄，全髋关节置换术（ＴＨＡ）后关节感染的发生率为０．３％至２．４％，全膝关节置换术（ＴＫＡ）为１．０％至３．０％；使用骨水泥的关节置换术感染的发生率高于非骨水泥关节置换术。

更严重的是，感染后翻修的死亡率（１８％）是无菌性翻修（３％）的６倍３。美国一项全国住院患者样本（ＮＩＳ）对２３５，８５７个ＴＨＡ和３０１，７１８个ＴＫＡ进行翻修的关节的研宄表明，关节感染是ＴＫＡ术后翻修的最常见的原因（２５％）。

它也是ＴＨＡ术后翻修的第三常见原因（占１５．４％），另外，与假体周围感染翻修相关的平均个人住院费用昂贵，ＴＫＡ翻修为２５，６９２美元，而ＴＨＡ翻修为３１，７５３美元４，双侧关节感染或多阶段翻修的累计费用还要高很多。

根据相关的骨折内固定手术的，骨折内固定相关感染在闭合性骨折的发病率为１％－５％，开放性骨折的发病率为１〇％－１５％札过去几年，骨科植入手术的数量不断增加，预计未来几年还会增加。

因此骨科植入物相关感染如ＰＪＬ它的绝对数量在增加，而且相对感染率也在增加。这些数字上升的原因主要是由于人口老龄化以及这些患者因为对活动水平较高而对关节置换的需求增加。接受关节置换术的患者通常年龄偏大，而且常常有更多的合并症。

从而导致更高的感染风险ｍ。骨科植入物相关感染治疗起来往往比较棘手，有时需要多次手术，并且它们甚至会导致死亡率的显著增加。ＰＪＩ或骨折内固定相关感染的治疗虽然不完全相同，但治疗的共同点是多模式的。

包括手术清创、全身性抗生素治疗和局部抗生素治疗。ＰＪＩ可以通过清创手术、抗生素、冲洗和植入物保留（ＤＡＩＲ）、一期置换手术或二期置换手术来治疗，具体取决于感染持续时间、致病病原体的类型、软组织状况和患者的健康状况。

骨折内固定相关感染也可以一期或二期手术治疗，治疗方案的选择也会基于感染的具体情况进行考虑。延迟感染、具有全身症状的严重感染、难以治疗的病原体感染以及软组织受损严重的骨科植入物相关感染一般需要进行两阶段手术。

治疗的第一阶段包括骨科植入物移除、清创手术和局部抗生素载体的植入。在第二阶段，去除局部抗生素载体。随后，如果是假体周围感染，植入新的关节假体，而在骨折相关感染的情况下，骨缺损用同种异体移植物、自体移植物或在骨空隙填充生物材料。

植入物感染一旦发生，首先为病源微生物学以及组织病理学分析收集样本，然后开始通过静脉途径经验性使用抗菌治疗，使用的抗生素应该是广谱的，并尽可能覆盖可能的病源微生物，如葡萄球菌属和肠杆菌科。

最近的一份国际共识文件建议，经验性治疗应根据当地流行病学的耐药率、抗生素处方和患者的危险因素进行调整。药物选择包括脂肽（例如达托霉素）或糖肽（例如万古霉素）和覆盖革兰氏阴性杆菌的药物。

尽管在某些情况下，全身施用抗生素足以根除感染，但一旦感染转变为慢性，单纯全身性抗生素治疗变得无效。因此，大多数治疗策略依赖于局部抗生素给药。这是基于这样一个原则，即由于慢性感染的时候通常会有生物膜的形成和局部感染灶血管供应不足。

仅通过全身治疗无法实现抗生素的局部最低抑菌浓度（ＭＩＣ）或最低杀菌浓度（ＭＢＣ）以及最低生物膜清除浓度（ＭＢＥＣ）。

为此，不同的生物材料己经被应用或正在当中，它们的共同目的是可以在局部提供抗生素，填充“死角”，并在需要时为骨缺损提供重建材料。聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）是骨科用于局部抗生素递送的标准生物材料，用于预防和治疗骨感染的历史已达５０余年。

使用ＰＭＭＡ加载抗生素来预防和治疗骨感染。目前，大部分市售的ＰＭＭＡ只含有低剂量的妥布霉素或庆大霉素（０．５－ｌｇ／４０ｇ），这主要用来预防感染，但不适用于已发生的骨感染。因此，临床上比较常见的是在术中将抗生素与ＰＭＭＡ混合。

并在翻修手术中制造骨水泥链珠或间隔物以植入感染部位。不幸的是，与ＰＭＭＡ混合的抗生素的种类可能受到限制。能与ＰＭＭＡ共混的比较常见的抗生素主要是庆大霉素、万古霉素等。一些抗生素与ＰＭＭＡ不相容。

因为它们不耐热，不能承受聚合的放热反应。还有一些与ＰＭＭＡ不相容的抗生素，是因为它们具有清除自由基的能力从而妨碍ＰＭＭＡ的聚合。ＰＭＭＡ中抗生素的释放动力学变化很大，取决于抗生素的种类以及混合程序和添加成分。

这些都会影响ＰＭＭＡ间隔物的孔隙率。ＰＭＭＡ中联合使用抗生素，例如万古霉素和妥布霉素，体外洗脱效率比单独掺入某一种抗生素更好；但只有不到１０％的抗生素被释放，而且这种释放通常发生在前３－７天。

基于这一概念，已经了许多填充剂和混合技术，以提高手动制备ＰＭＭＡ链珠和间隔物的孔隙率和释放效率，但对于术中负载抗生素的ＰＭＭＡ的制备没有广泛接受的标准。除了抗生素选择的限制以及洗脱动力学效率限制之外。

ＰＭＭＡ在体内可能释放出的ＭＭＡ单体可能会导致局部组织毒性和全身反应，如血压不稳定、缺氧和精神错乱。此外，ＰＭＭＡ不能生物降解，而且与宿主骨之间整合不良Ｐ４。因此，必须在感染控制后将其移除，因为它可能会影响骨愈合。

ＰＭＭＡ还可作为细菌定植的额外场所，在两阶段关节翻修术中，临床研宄己经观察到了含抗生素ＰＭＭＡ间隔物的细菌定植。对于骨缺损病例，Ｍａｓｑｕｅｌｅｔ技术（也称为膜诱导技术）在第二次翻修手术中用骨移植物替换ＰＭＭＡ间隔物已显示出疗效。

在初始放置ＰＭＭＡ后，在间隔物周围形成的纤维化、血管化的膜分泌血管生成和诱导骨生长的生长因子。在第二次翻修手术中，当ＰＭＭＡ被替换为骨移植物时，保留该膜己被证明可以改善骨缺损的愈合。

然而，这种方法的缺点是需要大量时间和额外的手术，这会增加治疗成本和患者负担。因此，用于局部抗生素输送的新型生物材料的开发主要集中在可生物降解的解决方案上，这些解决方案可以在感染控制后有助于随后的骨再生。

硫酸钙是最常用的可吸收骨移植替代品，可在３０－６０天内吸收完全。这种材料的可吸收特性允许材料植入而不必进行第二次手术移除。与ＰＭＭＡ相比，载有抗生素的硫酸钙的体外表明，其洗脱特性相当或更好。

硫酸钙的制备不会导致ＰＭＭＡ所见的髙聚合温度；因此，它具有递送更广泛抗生素的理论优势。用妥布霉素和／或万古霉素浸溃的硫酸钙珠子表现出在几天内减少金黄色葡萄球菌生物膜形成的能力，但不能消除预先存在的生物膜。

不幸的是，使用硫酸钙珠的临床研宄已经确定了几例持续性浆液性伤口渗出和继发于可能的超敏反应的异位骨化病例。一项在３０名骨髓炎患者中通过硫酸钙珠与ＰＭＭＡ珠递送妥布霉素的随机临床试验表明，两组的感染清除率均为８６％。

一份对３２名ＰＪＩ患者进行冲洗和清创、硫酸钙珠粒和植入物保留的报告显示，４８％的治疗失败率令人无法接受报道了２５０名接受无菌翻修、ＰＪＩ单期翻修或ＰＪＩ两期翻修的患者的异质队列。

在每次手术中，硫酸钙珠中都使用了万古霉素和妥布霉素，结果表明，由于反复感染或新感染，总体失败率为２．４％。最后，一组１５名接受单期翻修和硫酸街珠治疗的患者中出现了２０％的高钙血症发生率，其中三名高钙血症患者中有一名需要进行治疗。

商业制备的硫酸钙与妥布霉素（ＯＳＴＥＯＳＥＴ，ＷｒｉｇｈｔＭｅｄｉｃａｌ）已获准在其他国家使用；然而，含有抗生素的硫酸钙尚未获准在美国使用３６】。虽然骨科植入物感染患者通过手术清创和局部以及全身使用抗生素。

但治疗的总体成功率差异很大，这取决于手术部位、周围软组织的状态、植入物是否移除、宿主的免疫状态和感染病原菌的类型。

例如，在下肢关节置换术后急性血源性感染的情况下，清创和植入物保留的感染治愈率在５０－７５％之间变化，而对于通过两阶段植入物移除治疗的慢性感染，感染治愈率在６０－９０％之间变化口７＿３９１。因此植入物感染仍然是临床医生面临的一个巨大挑战。

生物膜与骨科植入物相关感染

在自然界中，微生物主要以两种形式存在，即浮游和聚集（生物膜），生物膜细菌是包裹在自产胞外聚合物基质（ＥＰＳ）中的结构化群落。ＥＰＳ主要由多糖、脂类、核酸蛋白等生物聚合物组成。

ＥＰＳ赋予生物膜机械稳定性，并提供对表面的粘附性和聚合生物膜网络，以维持生物膜细胞之间存在的细胞间信号通路。形成生物膜的能力不仅是各种微生物的共同特征，而且还被认为是自然界中细菌生长的主要方式。

无处不在的生物膜在公共卫生以及医学领域中引起重大问题。１９９９年，Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ将某些慢性感染的持续存在归因于生物膜的存在。从那时起，生物膜相关感染吸引了科学界越来越多的兴趣，试图阐明这类感染的发病机制。

生物膜可以存在于口腔（龋齿）中，并能在起搏器、人工关节、心脏瓣膜置换物、语音假体和其他外科植入物上生长。根据美国国立卫生研宄院的数据，生物膜导致８０％以上的微生物感染和６０％以上的医院感染。

美国疾病控制和预防中心估计６０％的所有慢性感染疾病存在生物膜。发生生物膜相关感染风险的个体包括植入假体和医疗装置，以及免疫功能低下的患者。在骨科植入物相关的感染中，最常见的微生物是革兰氏阳性球菌如金黄色葡萄球菌。

以及部分革兰氏阴性杆菌。植入物感染细菌通常不是稀疏分布的单个贴壁细胞，而是形成生物膜，其中细菌聚集体紧密粘附在生物材料表面并包裹在丰富的胞外聚合物基质中（ＥＰＳ）。

生物膜是造成植入物相关感染持续存在的重要原因，并且是细菌传播到身体其它部位的重要来源。

生物膜中的高细菌密度促进了微生物之间的高水平基因转移，促进了耐性基因的传播等，并且生物膜群落成员之间的结合比浮游细菌之间更频繁地发生。此外，由于宿主免疫防御和传统的抗菌疗法通常对生物膜中生长的细菌无效，因此最终会出现慢性炎症

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