纳米羟基磷灰石复合载药涂层研究：硫酸庆大霉素与银纳米颗粒的抗菌性能及腐蚀行为对比

为解决骨科和心血管植入物相关感染及腐蚀问题，研究人员通过电泳沉积法制备了负载硫酸庆大霉素(Gs)和银纳米颗粒(AgNPs)的纳米羟基磷灰石(nHAp)复合涂层。研究发现，nHAp/AgNPs涂层表现出最优的抗菌性能（30天抑菌）和腐蚀抗性（Icorr 15.5 μA/cm2），同时具有疏水性（接触角120°），为抗感染植入材料开发提供了新思路。

　　

植入物感染：一场微生物与材料的无声战争

在骨科和心血管介入治疗领域，钛合金植入物虽具有优异的机械性能和生物相容性，却面临两大挑战：细菌感染和材料腐蚀。据统计，约5%的骨科植入术后会发生感染，导致二次手术甚至截肢。更棘手的是，抗生素滥用催生的耐药菌株让传统载药涂层效果大打折扣。与此同时，植入物在体液环境中的电化学腐蚀可能引发金属离子释放，加速植入失败。

波兰格但斯克理工大学的Klaudia Malisz团队在《Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials》发表的研究，创新性地将两种抗菌策略——抗生素（硫酸庆大霉素）和银纳米颗粒(AgNPs)同时整合到纳米羟基磷灰石(nHAp)涂层中。通过对比研究发现，nHAp/AgNPs涂层展现出"攻守兼备"的特性：既通过银离子的广谱抗菌作用实现长期防护（30天无菌落），又凭借18.45 μm的表面粗糙度和120°接触角形成物理屏障，其腐蚀电流密度(I_corr)较纯nHAp涂层降低63%，极化电阻(R_pol)提升125%。

关键技术方法

研究采用电泳沉积(EPD)在Ti13Zr13Nb合金基底上制备nHAp涂层，随后通过浸渍法分别载入Gs和AgNPs。通过扫描电镜(SEM)和能谱(EDX)表征形貌成分，接触角测试仪分析润湿性，电化学工作站评估腐蚀行为，并创新性地使用多菌种混合溶液（含金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌等5种病原体）进行30天抗菌测试。

突破性发现

3.1 表面形貌的"微观战场"

SEM显示纯nHAp涂层存在微裂纹，而载药涂层中Gs以盐结晶形式填充裂隙，AgNPs则形成局部团聚（图1D）。EDX证实硫、银元素成功负载，但AgNPs分布不均可能形成"抗菌热点"。

3.2 水与材料的"亲密接触"

润湿性测试揭示戏剧性变化：Gs使涂层超亲水（接触角<22°），而AgNPs实现疏水转化（120°）。这种差异暗示Gs涂层更适合骨整合，而AgNPs涂层在血管植入中可能兼具抗凝血功能。

3.3 细菌的"全军覆没"

30天菌液浸泡后，nHAp/AgNPs和nHAp/G1（高浓度Gs）样品表面完全无菌膜形成（图5C-D），EDX碳信号消失。值得注意的是，低浓度Gs组(nHAp/G0.5)仍出现生物膜，说明抗菌效果存在剂量依赖性。

3.4 材料的"自我防护"

极化曲线显示（图6），nHAp/AgNPs的腐蚀电位(E_corr)达+25.6 mV，显著优于纯nHAp的-56.1 mV。有趣的是，尽管AgNPs组粗糙度最高(Sa=18.45 μm)，其R_pol仍保持8.1 kΩ·cm²，证明银颗粒未形成腐蚀微电池。

启示与展望

这项研究首次系统比较了抗生素与纳米金属在nHAp涂层中的协同效应。AgNPs的"三重防护"机制——抗菌、疏水、防腐，使其在血管支架等血液接触器械中更具潜力。而Gs涂层因亲水特性更适用于骨植入物。未来研究需关注AgNPs的长期细胞毒性及药物缓释动力学。正如作者指出，这种"可定制化"涂层策略为应对耐药菌感染开辟了新路径，或许某天，我们的植入物将真正成为"自带抗生素的智能卫士"。