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研究背景及目的:内植物相关感染是目前骨科临床最常见和棘手的并发症,感染一旦失控会导致手术失败、全身感染、截肢甚至死亡。全身及内植物表面应用抗生素虽有良好效果但耐药现象难以克服,我们利用金属离子的抗菌特性,以新型含铜钛合金为研究对象,评价其动物体内抗菌及安全性能,基于结果进一步改进以期寻找理想的自抗菌金属内植物材料,最终实现临床转化彻底解决内植物相关感染难题。方法:①选取8只比格犬,随机分为实验组植入Ti-6Al-4V-5Cu合金骨钉,对照组植入Ti-6A1-4V合金骨钉,同期注入金黄色葡萄球菌液造成其感染,观察实验组大体、血液学、影像学、细菌学指标评价其抗感染能力;②将Ti-6A1-4V-5Cu合金进行表面微纳米形貌改性,观察未处理组、微米组与微纳米复合组的体外抗菌能力;在Ti-6A1-4V合金表面注入不同剂量的Cu离子,以高低剂量和表面形貌不同两个因素分为4组,观察组间的抗感染能力及细胞毒性;③18只比格犬随机分为对照组、微纳米Ti-6A1-4V合金假体组、微纳米Ti-6Al-4V-5Cu合金假体组及微纳米Cu-PIII-Ti-6Al-4V-合金组评价其抗菌性能及细胞毒性。结果:①实验组材料抗钉道感染的大体观察、影像学、血液学、细菌学指标较对照组有一定程度的提高,但仍存在较大量的细菌定制在骨钉表面。②经过微纳米处理的Ti-6A1-4V-5Cu合金的抗感染性能有提高,但仍不能满足抗菌需求;经过表面注入Cu离子,并给予微纳米表面改性,观察到高剂量注入且具微纳米形貌的实验组菌落计数明显低于对照组(P<0.05),且优于低剂量实验组,无明显细胞毒性。③具有微纳米形貌、注入高剂量铜离子的Cu-PIII-Ti-6Al-4V合金组细菌培养菌落数明显低于对照组及微纳米形貌Ti-6Al-4V-5Cu合金组。结论:①整体型Ti-6Al-4V-5Cu合金用于骨钉预防控制钉道感染,与对照组相比其感染减轻、感染率降低,但仍有较大量细菌定制在骨钉周围。②经过微纳米表面形貌改性的整体型Ti-6Al-4V-5Cu合金有一定程度的抗菌性能的提升;经过表面等离子注入Cu的Ti-6Al-4V合金抗菌有明显的抗菌能力,随着注入剂量的增加,抗感染效果增强,同时与表面未处理组相比微纳米相貌组有明显的增强Cu离子抗感染效果的能力;③将表面微纳米形貌处理的Cu-PIII-Ti-6Al-4V合金用于人工髋关节假体,有效降低了假体周围感染的发生。