植入体感染和骨整合不良常导致植入手术失败，给患者造成经济负担和身心伤害。因此，同时赋予植入体以抗感染和优良骨整合的特性是必不可少的。目前多种植入体表面改性的方法，包括多肽锚定、金属元素沉积、生物活性药物负载和水凝胶涂层已被广为研究。但是复杂的改性过程或者生物安全性方面的潜在问题仍然阻碍了这些方法的进一步转化及应用。利用层层自组装来构建植入体多功能涂层简便易于实现，但也需要材料具备特殊的化学性质，如带相反电荷的聚电解质、氢键等。近年来，受贻贝启迪的多酚材料由于其普适性的粘附能力、后功能化的可行性等特点成为了新的研究热点。其中单宁酸作为成本低廉的植物多酚能通过氢键、席夫碱反应、迈克尔加成反应等与多种物质相互作用而紧密结合。受此启发，利用单宁酸来调控层层自组装使植入体具有同时抗感染和促成骨的特性具有可观的应用前景。

图1植入体表面涂层的构建及发挥功能的示意图

  近日，四川大学华西口腔医学院李继遥教授、杨佼佼副研究员团队利用贻贝启迪的单宁酸调控层层自组装并应用于植入体的表面改性。该研究以经典的超亲水抗污剂聚乙二醇（PEG）和生物矿化诱导剂天冬氨酸-丝氨酸-丝氨酸的八联复合体（8DSS）为功能原料，通过单宁酸介导的层层自组装这一简便普适的方法，获得了具有有效抗污和促成骨双功能涂层改性的植入体（Ti/8DSS/PEG）。PEG的超亲水能力为材料提供抗污性能从而实现抗感染；8DSS能通过生物矿化在植入体表面形成稳定、强黏附的羟基磷灰石（HA）涂层，可有效促进骨整合。

  体外实验结果表明，所制备的植入体表面涂层（Ti/8DSS/PEG)具有良好的抗生物污染性能，并能诱导形成羟基磷灰石进而促进骨髓间充质干细胞的成骨分化。体内股骨植入体模型实验显示，植入Ti/8DSS/PEG的组，植入体周围的新骨形成明显增加。而且所有治疗组的主要器官均未出现明显的病理异常，表明该植入体改性涂层无明细的全身毒性。

图2表面亲水性和抗黏附性能。 (a)水接触角 (b) 抗蛋白粘附(BSA)能力和抗细菌粘附的荧光图像 (c) 金黄色葡萄球菌和大肠杆菌黏附的SEM图像

图3生物矿化和成骨分化。样本浸泡在SBF七天后的SEM (a) 和XRD (b)；成骨诱导七天后的ALP染色 (c)和诱导14天后的茜素红染色。

图4 体内实验。（a）体内实验照片；（b）术后四周新骨形成的3D重建图像；（c）术后四周新骨形成的定量分析

  这些结果证明了贻贝启迪的单宁酸调控层层自组装进行植入体的表面改性设计的可行性，这种设计简单、易实现、普适，为开发具有抗感染、促进骨整合功能的多功能种植体涂层提供了一种很有前景的选择。

  相关研究成果“Mussel-inspired self-assembly engineered implant coatings for synergistic anti-infection and osteogenesis acceleration”近期发表在Journal of Materials Chemistry B。通讯作者为四川大学李继遥教授和杨佼佼副研究员，硕士研究生韩明月为论文的第一作者。该工作得到了国家自然科学基金、四川省重点研发项目、博士后科学基金会、华西口腔医院新苗计划、华西口腔医院研发基金的资助。本研究还得到了四川大学高分子材料与工程学院李建树教授、罗珺副研究员的支持。

  论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/tb/d1tb01607e/unauth