王迎军院士Biomaterials：融合肽设计的“静态多功能”钛植入物，同时增强了抗感染、血管生成和骨整合

Natt

2020-10-14

尽管抗菌钛植入物可以预防骨科生物材料相关感染（biomaterial-associated infection，BAI），但它们显示出细胞毒性和延迟骨整合。因此，多功能植入物对于同时抑制BAI和促进骨整合是理想的，尤其是具有非必要外部刺激的“静态多功能”植入物。

鉴于此，华南理工大学王迎军院士、王琳等人通过固定包含HHC36抗菌序列和QK血管生成序列的创新融合肽（FP），开发了一种“静态多功能”的钛植入物。

具体方法

研究人员合理地将这两个序列与Lys-Lys序列融合，并通过寡聚乙二醇（OEG4）引入了叠氮基。之后，通过一种改进的带有炔基的硅偶联剂（炔基-PEG-三乙氧基硅烷）将烷基引入钛表面，因为硅偶联剂是一种引入有效位点以固定分子的有效策略。并使用硼氢化钠还原促进Cu（I）催化的叠氮化物-炔烃环加成反应（CuAAC-SB）将设计的FP整合到钛表面上，据报道CuAAC是固定生物分子在生物材料表面上的可行方法。与具有抗坏血酸钠还原作用的传统CuAAC（CuAAC-SA）相比，CuAAC-SB的固定效率更高。

抗菌效果明显

FP工程植入物对4种临床细菌（金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌）的抗菌活性均超过96.8%，比混合肽改性的抗菌活性强。这可能是由于HHC36序列的细菌可及表面积较大。

值得注意的是，该植入物可同时促进细胞增殖，上调HUVECs血管生成相关基因/蛋白（VEGF和VEGFR-2）和hBMSCs成骨相关基因/蛋白（ALP、COL-1、RUNX-2、OPN和OCN）的表达。感染性和非感染性骨缺损模型的体内实验表明，FP工程植入物可杀死99.63%的金黄色葡萄球菌，同时促进血管化和骨整合。相信这项研究为开发“静态多功能”骨科植入物提供了一个很好的策略。

参考文献：

Junjian Chen, et al., Fusion peptide engineered “statically-versatile” titanium implant simultaneously enhancing anti-infection, vascularization and osseointegration. Biomaterials 2020.

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2020.120446