近期，Chin Chem Lett在线刊发了郑州大学任悦、杨逢源、刘春太课题组合作的文章，题目：Swelling and erosion assisted sustained release of tea polyphenol from antibacterial ultrahigh molecular weight polyethylene for joint replacement，DOI：10.1016/j.cclet.2024.110468。该研究通过在超高分子量聚乙烯中掺杂具有快速水合以及高溶胀能力的聚环氧乙烷（PEO）和抗菌表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG），制备了具有杂化释放通路的复合材料。利用PEO的溶胀/溶蚀机制，促进了EGCG的释放并实现了长效抗菌。
关节假体周围感染（PJI）是人工关节置换术后的灾难性并发症，晚期需要进行多次翻修术以及截肢等极端治疗。尽管临床采用口服/注射抗生素治疗早期PJI，但抗生素在骨/种植体界面的生物利用度有限。超高分子量聚乙烯（UHMWPE）作为关节假体的承载材料，具有优异的自润滑和力学性能。与金属和陶瓷材料相比，UHMWPE还可以作为药物储库，实现掺杂药物的原位释放。美国哈佛大学附属麻省总医院的Oral等报道了负载抗生素UHMWPE关节植入材料对金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌具有显著的抗菌作用。为了避免产生抗生素耐药细菌，前期工作中我们通过掺入EGCG作为替代方案，构建了EGCG递送网络，初步验证了材料的临床治疗可行性。然而，在实现药物持续释放方面仍然面临高度挑战。
本文通过掺杂具有快速水合以及高溶胀能力的亲水性PEO，在湿法共混过程中与EGCG一同包覆在UHMWPE颗粒表面，压制成型后形成杂化药物释放通路。PEO与水性介质接触后溶胀，产生的渗透压促进了水的吸收和内部EGCG的释放。此外，其缓慢溶蚀延长了包封EGCG的释放时间。通过Korsmeyer-Peppas和Weibull药物释放动力学模型，证实了PEO溶胀/溶蚀的重要作用。分段药物释放和体外抗菌实验结果证明，与EGCG/UHMWPE相比，PEO/EGCG/UHMWPE具有更持久的抗菌功效。释放的EGCG通过破坏细菌细胞壁，导致三磷酸腺苷泄露，同时增加细菌氧化应激，造成细菌死亡，该过程不受PEO影响。此外，PEO/EGCG/UHMWPE复合材料具有良好的生物相容性和力学性能，有望用于PJI的预防及治疗。
【作者简介】
任悦，郑州大学橡塑模具国家工程研究中心、工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室讲师，硕士生导师。主要从事生物医用高分子材料形态结构的生成、调控及高性能与功能化研究，包括超高分子量聚乙烯人工关节、人工骨材料及多功能益生菌载体等。累计发表SCI论文25篇，其中以第一/通讯作者在Acta Biomater.、Clin. Orthop. Relat. R、以及Compos. Sci. Technol.等国际期刊上发表研究性论文12篇，授权中国发明专利4件。获得国家自然科学基金青年项目、河南省高等学校重点科研项目、高分子材料工程国家重点实验室开放课题、企业合作横向课题等7项资助，参与科技部国家重点研发计划1项。
杨逢源，郑州大学医学科学院、天健先进生物医学实验室讲师，博士。主要从事资源微生物菌种资源的选育及作用机制研究，以第一或通讯发表多篇相关领域SCI论文，参与国家自然科学基金面上项目1项。通过建立体内外单菌对肠道菌群干预模型，选育对肠道疾病发生具有抑制作用的功能菌株。
刘春太，教授，博士生导师。担任郑州大学副校长，橡塑模具国家工程研究中心执行主任，材料成型及模具技术教育部重点实验室主任、兼任全国模具标准化技术委员会主任委员、全国塑料制品标准化技术委员会委员、中国模具工业协会常务理事、《Advanced Composites and Hybrid Science》副主编、《Acta Mechanica Sinica(AMS)》、《模具工业》、《中国塑料》、《塑料工业》等杂志编委。长期从事高分子成型加工、塑料模具优化设计与制造等领域的理论、技术和数值模拟方法的研究工作，以及国家战略领域用塑料制品的研制工作。共发表SCI论文200余篇，曾获国家科技进步二等奖2项、以及“中国载人航天工程突出贡献”等多项奖励。
