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开放性骨折相关感染一直是医疗领域的难题。研究人员开展 “可 refillable intrawound drug delivery device（Purgo Pouch）在羊模型中治疗生物膜相关开放性骨折感染的体内疗效” 研究，发现该装置能更有效控制感染，为解决此难题带来新方案。
在医疗领域，开放性骨折相关感染犹如一颗顽固的 “毒瘤”，长期困扰着医生和患者。自约 50 年前可靠数据收集开始，开放性骨折感染率就像被施了魔咒，一直居高不下。以 III 型开放性骨折为例，其感染率至今仍在 20% - 51% 之间徘徊，在军事场景下更是糟糕，如在 USS Cole 袭击后的有限案例中，士兵开放性骨折相关感染率高达 60%。
造成这种现状的原因十分复杂。开放性骨折常伴随着广泛的软组织创伤和受损的血管，这不仅导致组织缺血缺氧，还使得抗生素难以有效到达感染部位。同时，细菌生物膜（biofilm）的存在更是雪上加霜，它们如同细菌的 “坚固堡垒”，不仅能保护细菌免受抗生素的攻击和宿主免疫系统的清除，还能降低细菌的代谢活性，使其对抗生素产生高度耐受性。此外，目前的治疗和预防手段也存在诸多局限，传统的全身应用抗生素疗法在感染部位的药物浓度不足，而局部递送抗生素的方法，如直接撒抗生素粉末或使用抗生素骨水泥珠，虽然理论上可行，但存在无法持续维持局部药物浓度、对生物膜疗效有限等问题。
为了攻克这一难题，来自美国的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们研发了一种名为 Purgo Pouch（以下简称 Pouch）的可再填充伤口内药物递送装置，旨在通过持续提供高剂量的局部抗生素，有效治疗和预防开放性骨折相关感染。该研究成果发表在《Biofilm》杂志上。
研究人员采用了多种关键技术方法来开展此项研究。首先，利用动物模型（羊模型）模拟开放性骨折感染的临床场景，通过空气炮造成羊胫骨开放性骨折，并接种耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）生物膜，以此来评估 Pouch 的疗效。其次，运用了多种分析检测技术，如通过微生物学分析（包括组织样本的细菌培养和菌落计数）来确定感染部位的细菌载量；利用微计算机断层扫描（micro - CT）、扫描电子显微镜（SEM）和组织学分析（包括荧光显微镜和光镜观察）来评估骨愈合情况和组织反应；还通过液相色谱 - 质谱联用（LCMS）技术分析 Pouch 中残留抗生素浓度以及采集血液样本检测抗生素血清水平。
下面我们来详细看看研究结果：
- Pouch 组装和结果：Pouch 组装方法可行，在体内测试中部分设备虽有颈部关节故障，但未影响整体数据收集，且该装置能成功递送抗生素并产生治疗效果。
- 生物膜生长：成功在模拟骨折固定板上培养出 MRSA 生物膜，确保实验羊接种了成熟生物膜。
- 动物模型结果和感染观察：所有羊都存活到实验终点。未治疗的感染阳性对照组羊伤口严重感染；静脉注射万古霉素（IV Vancomycin）组部分羊感染在治疗期间得到一定控制，但停药后复发；硫酸钙（CaSO4）珠治疗组感染情况最差；而 Pouch 治疗组无论使用单一还是三联抗生素，感染迹象都显著减少，手术部位愈合情况良好。
- Pouch 中残留体积和抗生素浓度：LCMS 数据显示抗生素能从 Pouch 中每日扩散出来。不同 Pouch 组的残留体积和抗生素释放率存在差异，三联抗生素组合的 Pouch 释放率变化较大，且溶液出现浑浊沉淀现象。
- 抗生素血清水平：Pouch 治疗组的抗生素血清水平大多低于全身给药的推荐浓度，表明局部高剂量给药可减少全身暴露。例如，使用 Pouch 给予庆大霉素（gentamicin）的组，血清中庆大霉素浓度在填充装置约 4 小时后达到峰值，随后逐渐下降，且在 Pouch 移除后 24 小时内基本从体内清除。
- 微生物学结果：Pouch 治疗组的细菌载量显著低于其他组，尤其是在软组织样本中差异明显，表明 Pouch 能有效减少感染部位的细菌数量。
- micro - CT 结果：Pouch 治疗组的骨保留率较高，与感染阳性对照组和 CaSO4珠治疗组相比，差异具有统计学意义，说明 Pouch 有助于维持骨量，促进骨愈合。
- 扫描电镜结果：使用 480mg 庆大霉素的 Pouch 组新编织骨生长百分比显著高于其他治疗组，而三联抗生素组合的 Pouch 组虽新编织骨生长少，但骨吸收也少。
- 荧光标记和组织学结果：Pouch 治疗组的反应性骨生长（% Reactive Bone Growth）较低，破骨细胞（osteoclast）活性显著降低，表明感染得到有效控制，骨愈合情况良好。
综合研究结论和讨论部分，Pouch 在治疗开放性骨折相关感染方面展现出显著优势。与当前的临床标准治疗方法相比，它能更有效地减少生物膜、控制感染，促进骨愈合，且全身抗生素暴露量低。然而，该研究也存在一些局限性，如仅测试了一种细菌菌株、Pouch 治疗时间有限等。但研究人员已针对这些问题开展后续研究，并且 Pouch 已获得美国食品药品监督管理局（FDA）的突破性设备认定，正朝着临床试验和市场应用迈进。它不仅有望解决开放性骨折相关感染这一长期未满足的临床需求，还具有广泛的应用潜力，如在疼痛管理、肿瘤治疗（抗肿瘤药物递送）、加速伤口愈合和普通外科手术等领域。这一研究成果为医疗领域对抗开放性骨折相关感染带来了新的希望和方向，也为未来相关研究和临床实践提供了重要的参考依据。
