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《纳米银纳米颗粒的潜在抗菌机理及先进改性技术对骨科植入物的优化。》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2018-06-12

  • 感染是骨科手术常见的术后并发症，是导致种植体失败的主要原因。银纳米颗粒被认为是一种很有前途的抗菌药物，通常被用于修改矫形植入物以防止感染。以合理的方式对植入物进行优化，对我们了解具体的抗菌机理至关重要，目前尚不清楚。在本综述中，我们分析了AgNPs的潜在抗菌机制，并讨论了AgNPs对骨原性细胞的影响，包括细胞粘附、增殖和分化。此外，还总结了增强AgNPs生物相容性的方法以及先进的种植体修饰技术。

    ——文章发布于2018年2月9日

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相关报告

  • 《光和纳米技术可防止医疗植入物上的细菌感染》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2019-05-27
    • 大约50年前发明的外科医疗网已成为受损组织手术恢复过程中的关键因素，最常见的是疝气修复。当植入患者的组织内时，这些网状物的柔性和适形设计有助于保持肌肉紧绷并且允许患者比通过传统的缝合和缝合手术更快地恢复。 然而，医疗植入物在患者体内的插入伴随着手术期间细菌污染的风险以及随后在外科网状物表面上形成感染性生物膜。这种生物膜倾向于像塑料涂层一样，阻止任何种类的抗生素剂到达并攻击薄膜上形成的细菌以阻止感染。因此，有时间限制的抗生素疗法可能会对这些超级抗性细菌失败，患者可能最终导致可能导致死亡的反复或永无止境的外科手术。事实上，根据欧洲抗菌药物耐药监测网络（EARS-Net），2015年欧洲有超过30,000人死于抗生素抗性细菌感染。 在过去，已经寻求几种方法来防止手术期间的植入物污染。已经建立并实施了术后无菌方案以对抗这些抗生素抗性细菌，但没有一个完全履行解决该问题的作用。 在最近发表于Nano Letters并在Nature Photonics中发表的一项研究中，ICFO研究人员Ignacio de Miguel博士，Arantxa Albornoz博士，由ICREA教授在ICFO Romain Quidant领导，与研究人员Irene Prieto，Vanesa Sanz博士，Christine博士合作来自主要医疗设备和制药设备公司B. Braun的Weis和Pau Turon博士设计了一种新技术，该技术使用纳米技术和光子学来显着改善外科植入物医疗网的性能。 通过自2012年以来的持续合作，ICFO的研究人员团队和S.B.的B. Braun Surgical开发了一种具有特殊功能的医用网状物：网状物的表面经过化学改性以固定数百万个金纳米颗粒。为什么？因为已经证明金纳米粒子非常有效地将光转化为非常局部区域的热量。 在先前的研究中已经在癌症治疗中测试了在光热转换过程中使用金纳米颗粒的技术。更重要的是，在ICFO，这项技术已经在Cellex基金会支持的几项先前的研究中实施，因此是解决基本问题的早期有远见的慈善支持如何最终导致重要的实际应用的另一个显着例子。对于这个特殊情况，他们知道全世界每年都有超过2000万次疝气修复手术，他们相信这种方法可以减少经常性手术中的医疗费用，同时消除目前用于解决的昂贵且无效的抗生素治疗方法。这个问题。 因此，在他们的体外实验和彻底的过程中，研究小组用数百万个金纳米粒子涂覆手术网，将它们均匀地铺展在整个结构上。他们测试了网状物，以确保颗粒的长期稳定性，材料的不降解，以及纳米颗粒不会分离或释放到周围环境（烧瓶）中。他们能够使用扫描电子显微镜观察纳米颗粒在结构上的均匀分布。 一旦修改过的网状物准备就绪，研究小组将其暴露于金黄色葡萄球菌细菌24小时，直到他们观察到表面形成生物膜。随后，他们开始在30秒内将网状物暴露于近红外光（800nm）的短脉冲以确保达到热平衡，然后在每次脉冲之间以4秒的休息间隔重复该处理20次。他们发现了以下内容：首先，他们发现以特定频率照射网格会在纳米粒子中引起局部表面等离子体共振 - 这种模式可以使光有效地转化为热量，从而燃烧表面的细菌。其次，通过使用荧光共聚焦显微镜，他们看到有多少细菌死亡或仍然存活。对于仍然存活的细菌，他们观察到生物膜细菌变成了浮游细胞，恢复了它们对抗生素治疗和免疫系统反应的敏感性或弱点。对于死细菌，他们观察到，当增加传递到网状物表面的光量时，细菌将失去其粘附性并从表面剥离。第三，他们证实在近红外光范围内操作与体内设置完全兼容，这意味着这种技术很可能不会损害周围的健康组织。最后，他们重复处理并确认网格的反复加热并未影响其转换效率能力。 正如ICRE的ICREA教授Romain Quidant所说：“这项研究的结果为利用等离子体纳米技术防止外科植入物表面形成细菌生物膜铺平了道路。仍然有几个问题需要解决，但它是重要的是要强调这种技术确实意味着手术程序的根本改变以及患者术后康复的进一步发展。“ 作为B. Braun Surgical的研究和开发主任，SA博士Pau Turon博士解释说，“我们致力于帮助医疗保健专业人员避免医院相关感染，这促使我们制定新的策略来对抗细菌和生物膜。此外，研究团队正在探索将此类技术扩展到必须避免生物膜的其他部门。“ ——文章发布于2019年5月23日
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  • 《自愈纳米颗粒的广泛应用》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2020-11-25
    • AZO于2020年11月24日发布关于纳米颗粒的内容，文章指出自愈材料的有用性在两年前被发现，这种材料至今仍引起科学界的兴趣，研究人员使用纳米技术来增强自愈材料的有效性。 纳米颗粒可以分散在整个材料(如聚合物)，穿透裂缝，并帮助启动自我修复过程。本文讨论了自愈纳米颗粒的广泛应用。 自愈纳米粒子的一般性质和机理 在聚合物中加入纳米材料和纳米结构可以提供丰富的官能团、大的表面积和独特的特性(导热性、导电性和生物性)来帮助愈合过程。 纳米技术也有助于理解潜在的微和纳米级聚合物链的相互作用。这些信息有助于研究人员设计出具有多种应用的更先进的自愈聚合物。例如，科学家已经开发了一种利用环氧树脂、聚氨酯、橡胶和聚甲基丙烯酸甲酯的自愈合碳纳米管纳米复合材料。 自愈过程的有效性取决于纳米颗粒的类型、大小和形状。自愈合聚合物/碳纳米管的效率取决于其他因素: 矩阵的修改 纳米管的功能 处理方案 矩阵-纳米粒子相互作用或兼容性 2006年，马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校材料研究科学与工程中心的托马斯·罗素博士指出，这些材料可以修复任何形成的裂缝，且几乎不受外部侵入。 纳米膜还可以促进自愈特性。一些常用的纳米膜是纳米二氧化硅、石墨烯、碳纳米管(CNTs)、陶瓷氧化物和纳米纤维素。 研究人员报道，纤维素纳米晶须的加入使聚乙烯醇的抗拉强度提高了60倍。类似地，具有高导热性的石墨烯和碳纳米管等导电纳米管被用作纳米级加热器。因此，纳米颗粒被用来增强聚合物基质内的自愈机制。 自愈合纳米颗粒的应用 聚合物电损伤的自我修复 电网需要耐用、稳定和强介电聚合物来适当地绝缘导线。 高的局部电场导致电树，导致介电材料的结构破坏和导电退化，以及大规模的设备故障。 科学家们已经证明，在热塑性聚合物中加入超顺磁性纳米粒子(小于体积百分比的0.1%)可以帮助修复被电树刺伤的部位。这一措施也将确保绝缘性能的恢复。 在振荡磁场的影响下，纳米粒子移动到电树上并产生更高的局部温度。这将导致修复聚合物中的电树通道。这种方法也增加了电子和能源应用的电力电缆的耐久性。 乳腺癌术后复发的预防 水凝胶在1960年首次被报道。水凝胶是由交联的亲水聚合物组成的三维网络，它在水中膨胀。由于分离的聚合物链的物理和化学交联，它可以在不破坏结构的情况下保持大量的水。 水凝胶是一种非常重要的材料，特别是在肿瘤治疗和再生医学方面。这是因为它具有调节组织微环境的仿生能力。 利用席夫碱基连接，科学家们开发了一种基于石墨烯纳米颗粒的新型自愈合水凝胶。该石墨烯纳米颗粒基自愈水凝胶由硫酸软骨素、多醛和支化聚乙烯亚胺共轭石墨烯组成。 石墨烯纳米颗粒自愈水凝胶具有100%的自愈性，力学性能得到改善。一项小鼠乳腺癌术后复发的体外研究显示了基于石墨烯纳米颗粒的自愈合水凝胶的潜力。 自愈的电池 锂离子可充电电池通常使用碳基负极。这些电池容易形成枝晶，枝晶是在一个电极上发育并向另一个方向生长的小型金属结构。它们可能会引起短路甚至火灾。 尽管硅电极每单位体积能提供更高的能量，但由于充电周期的膨胀和收缩，它经常会崩溃。 伊利诺伊大学的研究人员开发了一种自愈电极，利用嵌入微胶囊的导电物质。电极的膨胀导致微胶囊破裂，使裂纹填充材料分散。 自我修复DNA纳米结构 科学家最近设计了具有自愈特性的DNA纳米结构。这些纳米结构可用于药物传递和诊断。然而，在应用DNA纳米结构之前，首先要做的是开发一种对抗核酸酶攻击的策略，即找到保护或修复受损DNA分子的方法。 纳米结构通常在24小时内在体温下的血清中被破坏。研究人员已经创造了各种策略，如dna -纳米管来稳定血清中的纳米结构。在含有纳米管的血清中加入这些更小的DNA贴片可以修复受损的结构。 自愈合石墨烯基复合生物传感器 可穿戴电子传感器是一种功能强大的设备，有助于疾病的早期诊断，并有助于持续监测个人的健康状况。然而，这些可穿戴传感设备在与人体接触时，不可避免地会受到划伤和机械割伤，从而导致其故障。 在一项概念验证中，研究人员揭示了一种具有自愈特性的柔性纳米关节传感器的发展。他们报道了一种带有功能化金纳米颗粒薄膜的自我修复聚合物的修正提高了基底和传感薄膜的愈合效率。
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