湿粘附抗菌自矿化PAH-TPP凝聚体用于颅骨瓣固定的研究及其在神经外科中的应用

研究人员针对颅骨切除术后骨瓣固定存在的机械强度不足、生物惰性、成骨能力有限及缺乏抗菌性等问题，开发了基于PAH（聚烯丙胺盐酸盐）和TPP（三聚磷酸盐）的凝聚体（PT）。该材料展现出卓越的湿粘附性能（剪切强度99.06±11.76 kPa）、广谱抗菌活性（抗菌率>90%）及自矿化能力，并通过大鼠颅骨感染性粉碎性骨折模型验证了其固定效果和促骨修复作用，为神经外科提供了兼具力学稳定性和生物活性的新型骨粘合剂。

　　

颅骨切除术是治疗颅脑损伤、肿瘤等疾病的重要手段，但术后骨瓣的固定一直是临床难题。传统方法如钛板、缝线等存在机械强度不足、干扰影像检查、易引发感染等问题，而现有医用胶粘剂又难以兼顾湿环境粘附、抗菌和成骨等多重需求。针对这一挑战，苏州大学的研究团队创新性地开发了一种基于聚烯丙胺盐酸盐（PAH）和三聚磷酸盐（TPP）的凝聚体材料（PT），相关成果发表在《Bioactive Materials》。

研究通过简单的液相分离技术制备PT凝聚体，系统评估了其理化性质、粘附性能、抗菌机制及成骨效应。关键技术包括流变学测试、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）结合能谱分析（EDS）、RNA测序解析抗菌通路，以及大鼠颅骨感染模型结合Micro-CT和纳米压痕等力学评价手段。

3. 结果与讨论
3.1 材料特性
PT凝聚体在pH=7时表现出最优性能：溶胀率<1%，储存模量（G′）显著，兼具自愈合、可注射性和形状适应性。FTIR证实其通过静电作用和氢键形成非共价网络。

3.2 粘附性能
牛骨测试显示PT7的搭接剪切强度达99.06±11.76 kPa，端对端强度121.42±16.73 kPa，且在酸性（pH=5.5）和湿环境中保持稳定。二次粘附和180°旋转调整后强度无显著下降，满足术中操作需求。

3.3 抗菌机制
对金黄色葡萄球菌（S. aureus）、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）和大肠杆菌（E. coli）的抗菌率>90%。RNA测序揭示PT7通过正电荷破坏细菌膜结构，下调耐药基因（如mecA）和毒力因子表达，为应对耐药菌感染提供新策略。

3.4 自矿化与成骨
皮下植入实验显示PT7在4周内形成无定形磷酸钙（ACP），显著促进BMSCs的碱性磷酸酶（ALP）活性和钙结节形成。qPCR证实成骨基因（Runx2、Alpl）表达上调。

3.5 体内验证
在大鼠颅骨感染模型中，PT7组实现骨片稳定固定，8周后新生骨力学性能接近正常颅骨，且完全清除细菌感染，而氰基丙烯酸酯组仍存在感染灶。

结论
该研究开发的PT凝聚体通过“粘附-抗菌-矿化”三重协同作用，解决了颅骨固定中的关键瓶颈问题。其原料易得、制备简便，兼具临床操作灵活性和长期稳定性，为神经外科提供了突破性的治疗策略，同时对抗菌材料设计和骨修复研究具有广泛启示意义。