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植入器件領(lǐng)域仍然在不斷尋求具有合適力學(xué)性能和抗菌活性的可降解金屬輸尿管支架材料，本文以豬為植入模型進(jìn)行體內(nèi)實(shí)驗(yàn)揭示了可生物降解鎂鍶銀合金的科學(xué)意義。該合金具有平衡的力學(xué)性能、可調(diào)節(jié)的尿路留置時(shí)間和明顯的抗菌活性。得益于流變成形過程，材料具有等軸和顯著細(xì)化的晶粒（平均晶粒尺寸：27.1μm）。Mg17Sr2和Mg4Ag是基體中的主要析出物。與純鎂相比，合金的極限抗拉強(qiáng)度提高了約111%。體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明該合金具有良好的生物相容性。組織學(xué)評估和生理指標(biāo)分析表明，降解過程沒有造成顯著的組織損傷、炎癥和泌尿系統(tǒng)損傷。從尿動力學(xué)結(jié)果來看，支架還改善了術(shù)后膀胱功能。我們的研究結(jié)果表明了這種合金作為抗菌生物降解尿植入材料的潛力。

01、研究內(nèi)容簡介

作為一種常見的梗阻性泌尿疾病，輸尿管梗阻通常由外源性壓迫引起。輸尿管梗阻治療的主要目的是優(yōu)化腎功能和緩解癥狀。傳統(tǒng)的治療方法包括開放性內(nèi)泌尿外科手術(shù)和微創(chuàng)技術(shù)，而支架置入術(shù)已成為當(dāng)前首選的治療方法。聚合物是制造輸尿管支架最廣泛使用的傳統(tǒng)材料，尤其是雙J支架，尤其適合短期治療。然而，為了預(yù)防各種并發(fā)癥，包括硬結(jié)、周圍感染、復(fù)發(fā)性狹窄，甚至腫瘤長入，頻繁的置換是必要的。與聚合物基輸尿管植入材料相比，金屬材料具有更高的固有抗菌活性和更好的機(jī)械性能。為了預(yù)防各種并發(fā)癥，包括硬結(jié)、周圍感染、復(fù)發(fā)性狹窄，甚至腫瘤，需要經(jīng)常進(jìn)行置換。臨床上已經(jīng)使用了幾種金屬輸尿管支架，包括MemokathTM、ResonanceTM、UventaTM等。然而，在長期的植入過程中，由于生物膜形成而導(dǎo)致的感染和菌尿是難以避免的。

對于傳統(tǒng)的輸尿管支架來說，恒定的表面將不可避免地被生物膜覆蓋。根據(jù)Beysens的研究，24%的病例在術(shù)后前4周發(fā)現(xiàn)生物膜上有細(xì)菌定植，6周后超過70%,而常規(guī)治療對預(yù)防這些并發(fā)很難奏效。例如，Akay等人報(bào)告了在整個(gè)植入期間進(jìn)行的長期抗生素治療，但沒有觀察到感染的顯著緩解。因此，生物可降解支架因其不斷降解表面的天然優(yōu)勢而獲得越來越多的研究興趣。與其他兩種常用的可生物降解金屬材料一樣，鐵和鋅、鎂及其合金也具有固有的抗菌活性。已有多個(gè)研究證明，當(dāng)鎂合金在人工尿液中降解時(shí)，細(xì)菌增殖顯著減少。這種顯著的抗菌活性，使鎂合金成為可降解輸尿管植入材料的良好選擇。

之前的研究中，我們已經(jīng)初步驗(yàn)證了使用鎂鍶合金制造可生物降解骨固定裝置的適用性，我們還證明了可生物降解的含銀鎂合金在體外具有明顯的抗菌活性。鎂鍶合金具有良好的力學(xué)性能和成骨活性，因此特別適合于骨植入器件的制備。然而在輸尿管環(huán)境中使用時(shí)，鎂鍶合金的腐蝕速率不能廣泛調(diào)節(jié)。因此，我們開發(fā)了Mg-Sr-Ag合金以獲得更好的降解性能以及更強(qiáng)的抗菌活性。結(jié)合Mg-Sr合金優(yōu)異的力學(xué)性能和銀成分顯著的抗菌活性，我們設(shè)計(jì)了一種創(chuàng)新的Mg-1.0Sr-0.5Ag（wt.%）合金。我們深入研究了該合金的生物相容性，尤其是其對泌尿系統(tǒng)和尿動力學(xué)的影響。

圖1. 對照組和試驗(yàn)組動物的溶血結(jié)果（a）、血清白蛋白水平（b）、血清α-HBDH濃度（c）和血清ALT/AST率（d）

圖2. Mg組（a）和JQ組（b）移植部位輸尿管壁移行上皮細(xì)胞的透射電鏡照片

在流變成形過程中，晶粒被充分球化和細(xì)化。成分分析結(jié)果表明，降解層中主要含有Mg（OH）2、MgO、Ca2CO4、SrCl2和AgCl?？估瓘?qiáng)度從純鎂的105兆帕提高至223.7兆帕。體外試驗(yàn)證明該合金具有極低的細(xì)胞毒性，四項(xiàng)關(guān)鍵生化指標(biāo)顯示了其良好的組織相容性。尿動力學(xué)結(jié)果顯示，由于銀離子釋放帶來的較高抗菌活性，Mg-Sr-Ag合金對膀胱功能的負(fù)面影響小于純鎂。由于這種抗菌活性，我們可以觀察到尿液中的總菌量顯著減少。該合金的其他優(yōu)點(diǎn)還包括減少其他并發(fā)癥的發(fā)生率，如不必要的留置時(shí)間引起的輸尿管結(jié)石。這些發(fā)現(xiàn)證明了以Mg-Sr-Ag合金為代表的抗菌可生物降解金屬材料作為輸尿管植入材料巨大潛力。