银离子注入氧化钛涂层植入物的抗菌性能

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.0988

中国组织工程研究 ›› 2018, Vol. 22 ›› Issue (30): 4870-4875.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.0988

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银离子注入氧化钛涂层植入物的抗菌性能

李亘^1，2，宋辉¹，王一寒¹，赵文博¹，戴盈¹，郭颖慧敏¹，董宇启¹，张超¹

¹上海交通大学医学院附属仁济医院创伤骨科，上海市 200127；²同济大学附属第十人民医院骨科，上海市 200072

收稿日期:2018-05-16 出版日期:2018-10-28 发布日期:2018-10-28
通讯作者: 张超，博士，副主任医师，上海交通大学医学院附属仁济医院创伤骨科，上海市 200127
作者简介:李亘，男，1989年生，陕西省西安市人，汉族，同济大学在读博士，主要从事创伤骨科、骨修复材料研究。
基金资助:
上海市卫生和计划生育委员会资助项目(201440268)

Antibacterial properties of titanium oxide coating with silver ions

Li Gen^{1, 2}, Song Hui¹, Wang Yi-han¹, Zhao Wen-bo¹, Dai Ying¹, Guo Yinghuimin¹, Dong Yu-qi¹, Zhang Chao¹

¹Department of Traumatic Orthopaedics, Renji Hospital, School of Medicine, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200127, China; ²Department of Orthopaedics, Tenth People’s Hospital of Tongji University, Shanghai 200072, China

Received:2018-05-16 Online:2018-10-28 Published:2018-10-28
Contact: Zhang Chao, MD, Associate chief physician, Department of Traumatic Orthopaedics, Renji Hospital, School of Medicine, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200127, China
About author:Li Gen, Doctorate candidate, Department of Traumatic Orthopaedics, Renji Hospital, School of Medicine, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200127, China; Department of Orthopaedics, Tenth People’s Hospital of Tongji University, Shanghai 200072, China
Supported by:
the Funded Project of Shanghai Municipal Health and Family Planning Commission, No. 201440268

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：

离子注入：是一种新型的材料表面改性技术，注入的离子直接和基材原子或分子结合，形成的改性层和基材相互融合，结合牢靠；通过注入时间可对离子注入量达到精确调控，是理想的制备抗菌涂层的表面改性技术。

氧化钛涂层：采用等离子喷涂技术制备的氧化钛涂层具有良好的生物相容性，对成骨细胞的黏附、增殖、分化均有促进作用，可促进骨折的愈合，是制备骨折内固定材料的良好选择。

背景：纳米银颗粒是一种十分具有潜力的内植物抗菌涂层材料；离子注入法可使银离子与基材牢固结合，同时有效控制银离子的注入量；氧化钛涂层具有良好的生物相容性，是制备内固定材料的良好选择。目前尚缺乏采用银离子注入法制备的氧化钛涂层内植物的体内抗菌性研究，其抗菌强度与离子注入量的关系也未明确。

目的：观察银离子注入氧化钛涂层内植物在新西兰大白兔体内的抗菌性能。

方法：将40只新西兰大白兔模型随机分成4组，钛棒组、单纯氧化钛组、低银氧化钛组、高银氧化钛组。建立股骨远端骨髓感染模型，各组分别植入相应的内植物。通过血液学、影像学及菌落计数法评价动物感染程度，以进一步探究银离子注入氧化钛涂层内植物的体内抗菌能力。

结果与结论：①造模后各组动物体温均有不同程度升高，体质量下降，至14-21 d后逐渐恢复；②造模后7，14，21，28 d，钛棒组和单纯氧化钛组白细胞计数和C-反应蛋白水平均显著高于低银和高银氧化钛组(P < 0.05)；造模后7 d单纯氧化钛组中性粒细胞百分比均显著高于低银和高银氧化钛组(P < 0.05)；造模后14，21，28 d，钛棒组和单纯氧化钛组中性粒细胞百分比显著高于低银和高银氧化钛组(P < 0.01)；③造模后14和28 d，低银和高银氧化钛组的Norden评分显著低于钛棒组和单纯氧化钛组(P < 0.05)；④细菌培养菌落计数显示，钛棒组和单纯氧化钛组菌落计数显著高于低银和高银氧化钛组(P < 0.01)；低银氧化钛组显著高于高银氧化钛组(P < 0.05)；⑤结果提示，银离子注入氧化钛涂层内植物具有抗菌性，其抗菌性与银离子含量密切相关，即银离子含量增大其涂层抗菌性更强，其应用有可能为内植物相关感染提供有效的解决途径。

ORCID: 0000-0002-2368-5191(李亘)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

关键词: 银离子注入, 氧化钛涂层, 抗菌性, 纳米银颗粒, 植入物, 骨髓感染, 炎症反应, 菌落培养

Abstract:

BACKGROUND: Silver nanoparticle is a potential coating material with resistance ability to infection. Using the ion implantation method, we can make silver nanoparticles tightly connect with the base material, and meanwhile effectively control the content of silver nanoparticles. Titanium oxide coating has good biocompatibility, which is a good choice for the preparation of internal fixation materials. But the in vivo antibacterial activity of titanium oxide coating with silver ions is rarely reported, and the relationship between the content of silver nanoparticles and the antibacterial activity is still unknown.

OBJECTIVE: To investigate the antibacterial of silver plasma immersion ion implantation implants in vivo.

METHODS: Forty New Zealand white rabbits were randomized into four groups, and animal models of bone marrow infection of the distal femur were made in all the rabbits. Model rabbits were subjected to the implantation of titanium rob in control group, implantation of titanium oxide-coated implants in experimental group, implantation of implants covered with titanium oxide coating with low concentration of silver ions in low concentration group, and implantation of implants covered with titanium oxide coating with high concentration of silver ions in high concentration group. We assessed the antibacterial activities of the implants by blood test, radiographic observation and bacteriological methods thereafter.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) After modeling, the body temperature in all the animals increased to different extents, and the body weight decreased, and gradually recovered at 14-21 days after modeling. (2) At 7, 14, 21, 28 days after modeling, white blood cell count and C-reactive protein level in the titanium rod group and titanium oxide group were significantly higher than those in the low and high concentration groups (P < 0.05). At 7 days after modeling, the percentage of neutrophils in the titanium oxide group was significantly higher than that in the low and high concentration groups (P < 0.05). At 14, 21, 28 days after modeling, the percentage of neutrophils in the titanium rod group and the titanium oxide group was significantly higher than that in the low and high concentration groups (P < 0.01). (3) At 14 and 28 days after modeling, the Norden scores in the low and high concentration groups were significantly lower than those in the titanium rod group and the titanium oxide group (P < 0.05). (4) The number of bacterial colonies in the titanium rod group and titanium oxide groups was significantly higher than that in the low and high concentration groups (P < 0.01), while the bacterial colony count in the low concentration group was significantly higher than that in the high concentration group (P < 0.01). Findings from the present study reveal that the titanium oxide-coated implant with silver ions is an antibacterial implant, and its antibacterial property is closely related to the concentration of silver ions, that is, a higher concentration of silver ions indicates stronger antibacterial property. Therefore, the use of titanium oxide coating with silver ions may provide an effective solution for implant-related infections.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

Key words: Silver, Titanium, Implants, Experimental, Infection, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

李亘，宋辉，王一寒，赵文博，戴盈，郭颖慧敏，董宇启，张超. 银离子注入氧化钛涂层植入物的抗菌性能[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(30): 4870-4875.

Li Gen, Song Hui, Wang Yi-han, Zhao Wen-bo, Dai Ying, Guo Yinghuimin, Dong Yu-qi, Zhang Chao. Antibacterial properties of titanium oxide coating with silver ions[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2018, 22(30): 4870-4875.

图/表（结果） 10

2.1 实验动物数量分析 40只实验动物全部纳入统计，无死亡。

2.2 材料表面特性观察电镜观察各组内植物材料涂层表面形貌(图1)。可见钛棒内植物表面光滑，经过等离子体喷涂后得到的单纯氧化钛涂层内植物表面出现直径约 10 μm的粗糙颗粒。经过银离子注入得到的低银氧化钛涂层内植物与高银氧化钛涂层内植物表面形貌与TiO₂相似，均呈现粗糙颗粒状；低银与高银氧化钛物组表面形貌无明显差异。

2.3 造模后一般情况各组实验动物造模后，实验周期内均未出现死亡。造模后7 d内4组动物饮食、饮水均明显减少，在造模后14-21 d逐渐恢复。造模后各组动物均有不同程度体质量下降，在造模后14-21 d后随着进食情况好转，体质量逐渐增高。钛棒组中2只动物出现腹泻。各组动物体质量变化见图2。造模后4组动物均出现患肢活动障碍，伤口局部软组织肿胀，至造模后14-21 d肿胀逐渐减轻，其中钛棒组5只、单纯氧化钛组6只、低银氧化钛组1只、高银氧化钛组2只出现伤口处脓液流出，窦道形成。造模后各组动物体温均不同程度升高，各组动物体温变化见图3。

2.4 血液学检测白细胞计数及中性粒细胞百分比：造模后4组动物白细胞计数均有不同程度升高(P < 0.05)且持续至造模后28 d。造模后3 d至处死前，低银和高银氧化钛组白细胞计数逐渐减少，而钛棒组和单纯氧化钛组白细胞计数仍处于较高水平。组间比较造模后3 d，各组兔白细胞计数无显著性差异，造模后7，14，21，28 d，钛棒组和单纯氧化钛组白细胞计数均显著高于低银和高银氧化钛组 (P < 0.05)，而钛棒组和单纯氧化钛组相比无显著性差异(图4)。造模后3，7，14 d各组动物中性粒细胞百分比与造模前相比均升高(P < 0.05)，造模后21，28 d钛棒组和单纯氧化钛组中性粒细胞百分比与造模前相比仍增高(P < 0.05)；而低银和高银氧化钛组中性粒细胞百分比与造模前无显著性差异。组间比较造模后3 d，各组性粒细胞百分比无显著性差异；造模后7 d单纯氧化钛组中性粒细胞百分比均显著高于低银和高银氧化钛组(P < 0.05)；造模后14，21，28 d，钛棒组和单纯氧化钛组中性粒细胞百分比显著高于低银和高银氧化钛组(P < 0.01)；各时间点钛棒组和单纯氧化钛组之间中性粒细胞百分比无显著性差异。

C-反应蛋白：各组组动物C-反应蛋白水平于造模后 3 d达到峰值，之后逐渐下降，但造模后28 d与造模前相比仍处于较高水平(P < 0.05)。造模后3，7，14，21，28 d，钛棒组和单纯氧化钛组C-反应蛋白显著高于低银和高银氧化钛(P < 0.05)。钛棒组和单纯氧化钛组、低银和高银氧化钛组之间无显著性差异(图6)。

2.5 X射线评价 X射线显示造模后14 d，钛棒组和单纯氧化钛组出现明显软组织肿胀，部分动物出现骨质溶解现象，低银和高银氧化钛组肿胀程度相对较轻，未见明显骨质溶解、骨膜反应(图7)。造模后28 d钛棒组和单纯氧化钛组动物股骨不同程度皮质骨膜反应，骨皮质变薄、病灶区域呈现出不同程度的溶骨表现，低银和高银氧化钛组无明显骨膜反应及溶骨改变(图8)。Norden评分结果表明随着时间增加，各组内植物相关感染情况均有所加重。与钛棒组和单纯氧化钛组相比，低银和高银氧化钛组植入物相关感染程度明显较轻(P < 0.05)，见图9。

2.6 标本含菌量检测造模后4周处死各组所有实验动物，无菌条件下取右侧股骨。其中钛棒组5只、单纯氧化钛组6只低银氧化钛组1只、高银氧化钛组2只可见不同程度关节周围软组织肿胀，挤压软组织后可见黄白色脓液或凝固性坏死物。股骨表面可见不同程度骨质变形，局限性不规则隆起。每组随机选取5个标本进行含菌量检测，钳碎股骨过程中可见髓腔内坏死物及黄白色脓性物质。骨组织细菌培养，通过革兰染色及血浆凝固酶试验确定所培养细菌均为金黄色葡萄球菌。细菌培养菌落计数显示，钛棒组和单纯氧化钛组菌落计数显著高于低银和高银氧化钛组(P < 0.01)；低银氧化钛组显著高于高银氧化钛组(P < 0.05)；钛棒组和单纯氧化钛组间无显著性差异，见图10。

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引言

随着医学内植物的广泛应用，内植物相关感染的发生率一直居高不下，占院内获得性感染的45%^[1]。有文献报道骨折内固定后内植物相关感染发生率为8.9%，其中金黄色葡萄球菌感染最常见，占32.2%^[2-3]。内植物相关感染一旦发生，常需长时间抗感染治疗，严重的甚至会导致患者残疾或死亡，因此制备具有抗感染性能的内植物材料尤为迫切^[4-7]。无机金属抗菌材料中，银具有最强的杀菌性能。通过纳米技术加工银或银离子，可以制备得到粒径1- 100 nm的纳米银颗粒^[8-9]。近年来，多项研究显示纳米银保留了银的广谱抗菌的特性，同时极大地增加了反应面积，增强了抗菌性能，是一种十分具有潜力的内植物抗菌涂层材料^[10-12]。但因纳米银体积小同时具有很强的迁移性，容易进入细胞，引起细胞形态改变、导致细胞活性降低，同时引起线粒体、DNA损伤、染色体畸变以及细胞周期受到抑制、细胞凋亡等，具有一定的细胞毒性，因此如何有效控制内植物表面涂层纳米银的含量并增加其与基材的结合强度，对于在加强内植物抗菌性能的同时减少其毒性至关重要^[13-15]。目前有多种方法可以将银离子装载到植入物的表面进行改性，常用的是硝酸银浸泡法。有研究发现，硝酸银浸泡法制备的载银硅灰石涂层具有良好的抗菌特性，但硅酸银释放银离子的速度仍难以控制，容易产生爆发性释放导致细胞毒性，因此植入物表面如何控释银离子是目前亟需解决的问题^[16]。等离子喷涂的氧化钛涂层具有良好的生物相容性，对成骨细胞的黏附、增殖、分化均有促进作用，可促进骨折的愈合，是制备骨折内固定材料的良好选择^[17]。离子注入是一种新型的材料表面改性技术，注入的离子直接和基材原子或分子结合，形成的改性层和基材相互融合，结合牢靠；通过注入时间可对离子注入量达到精确调控，是一种理想的制备抗菌涂层的表面改性技术^[18-19]。

课题组前期研究证实银离子注入氧化钛涂层制备的无机抗菌材料经体外实验评价具有释放缓慢、抗菌持久的特点，但其体内抗菌的有效性尚不明确。当前研究采用动物实验的方法探究银离子注入氧化钛涂层内植物在新西兰大白兔体内的抗菌性，从而为该材料的进一步应用提供依据。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

材料方法

1.1 设计随机对照动物实验。

1.2 时间及地点于2016年6月至2017年6月在上海市公共卫生临床中心动物中心完成。

1.3 材料

实验材料：基体材料钛棒(Ti)为Ti6A14V合金(由中国科学院上海硅酸盐研究所提供)，直径4 mm，长15 mm，使用400及1 000号砂纸打磨，再分别使用乙醇、丙酮和去离子水超声清洗；氧化钛涂层采用大气等离子体喷涂系统进行等离子体喷涂制备完成，得到单纯氧化钛涂层内植物(TiO₂)。银离子注入氧化钛涂层在氧化钛涂层制备完成后再采用银离子注入技术制备银离子涂层，具体方法如下：PIII设备(PinS-700)，在小真空室内，电压脉冲持续时间 500 μs，脉冲频率5 Hz，离子注入电压-20 kV，注入时间分别为1和2 h，得到低银氧化钛涂层内植物(TiO₂-1hAg)与高银氧化钛涂层内植物(TiO₂-2hAg)。各组材料均经过γ射线(²⁵Gy)辐照灭菌。

实验动物：五六月龄新西兰大白兔40只(购自上海甲午生物科技有限公司)，体质量2.5-4.0 kg，雄性。随机分为4组，每组各10只：钛棒组、单纯氧化钛组、低银氧化钛组、高银氧化钛组。

实验主要试剂及仪器：聚维酮碘溶液、醋酸钙(分析纯国药集团，上海)，甘油磷酸钠(分析纯国药集团，上海)，胰蛋白胨大豆肉汤培养基(美国OXOID)，琼脂(美国OXOID)；三目正置显微镜BX43+DP73(日本OLYMPUS公司)，X线摄片机(AXIOM ARISTOS MX德国SIEMENS公司)、电子扫描显微镜(S-3400日本Hitachi)。

1.4 方法

1.4.1 材料表面特性观察采用扫描电子显微镜(Hitachi-3400N)观察各组内植物的表面形貌。

1.4.2 兔股骨感染动物模型制备使用新西兰大白兔制备股骨感染模型^[20]。根据每只动物体质量，使用配制好的体积分数3%戊巴比妥钠(1 mL/kg)经耳缘静脉缓慢静推，根据麻醉效果追加体积分数3%戊巴比妥钠溶液，每次 0.3 mL。麻醉后将兔固定于手术操作台上，仰卧位，右侧后肢膝关节内侧周围备皮，常规消毒，铺巾。取膝关节内侧纵行切口，逐层进入，髌骨脱位，暴露股骨远端，使用直径4 mm克氏针由股骨远端中央沿股骨长轴方向钻入髓腔约20 mm，制造直径4 mm隧道。随后使用注射器适当抽取髓腔内液体，注入金黄色葡萄球菌ATCC25923菌液(1×10⁵CFU/mL)100 μL。对照组沿隧道植入钛棒内植物，低银氧化钛组及高银氧化钛组分别沿隧道植入TiO₂、TiO₂-1hAg、TiO₂-2hAg涂层内植物，使用骨蜡封闭隧道口。反复冲洗后逐层关闭切口。造模后放回单笼饲养。所有手术操作均由3名具有同等经验的术者完成。

1.4.3 一般情况观察造模后每天记录动物进食、水情况，伤口愈合情况及患肢活动情况，膝关节有无红肿、脓肿、窦道形成、有无动物死亡。造模后3，7，14，21及 28 d(处死前)记录肛温及体质量变化。

1.4.4 血液学检测造模前及造模后3，7，14，21及28 d由耳缘静脉抽取静脉血3 mL，测定白细胞计数、中性粒细胞比例、C-反应蛋白水平。

1.4.5 X射线评价造模后14 d及28 d对所有新西兰大白兔耳缘静脉静推体积分数3%戊巴比妥钠(1 mL/kg)，麻醉后，摄右侧股骨X射线片。依据Norden的评分法半定量评价内植物局部感染情况^[21-22]。该方法从有无骨干骨膜反应、有无骨质溶解、有无死骨形成、有无关节腔积液及有无软组织肿胀等进行评分，总分5分，分值越高说明感染越严重。

1.4.6 标本含菌量检测造模后4周采取静脉栓塞法处死全部新西兰大白兔，每组随机选取5只，无菌条件下取右侧后肢股骨标本，去除软组织，称质量后使用咬骨钳将标本咬碎，使用研钵磨碎标本，按粉末状骨组织与生理盐水的体积比1∶1，将其加入无菌培养管中，震荡5 min，取 100 μL该液体按10倍倍比稀释，稀释6个梯度，每个稀释梯度菌液取100 μL。用L棒均匀涂布于胰蛋白胨大豆肉汤琼脂培养基上，每稀释度涂2块平皿，37 ℃培养18 h。选取菌落个数在30-300个的平皿为有效平皿并计数，若有2个稀释度均在30-300之间时，以二者比值决定，比值小于或等于2取平均数，比值大于2则取较小数字；若所有稀释度均不在计数区间，如均大于300，则取最高稀释度的平均菌落数计算，如均小于30，则取最低稀释度的平均菌落数计算。计算每g标本含金黄色葡萄球菌菌落数。再对培养的细菌进行格兰染色及血浆凝固酶试验以确定其是否为金黄色葡萄球菌。

1.5 主要观察指标 ①实验动物一般情况；②造模后不同时间点血清白细胞计数、中性粒细胞比例、C-反应蛋白水平；③影像学评价；④标本含菌量检测.

1.6 统计学分析使用SPSS 17.0软件进行统计分析，计量资料用x(_)±s表示，组间、组内比较使用多因素方差分析，P < 0.05为差异有显著性意义。使用Prism 6软件作图。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

讨论

钛是使用最为广泛的内植物材料，经等离子喷涂的氧化钛涂层表面改性后，制备的内植物具有促进骨折愈合的作用，但其不具有抗菌特性^[23]。如何通过表面改性增加其抗菌性能成为近年来研究的热点。载无机抗菌剂涂层技术通过在涂层中加入某些具有抗菌特性的金属离子，如银、锌、铜等，达到抗菌的目的^[24-25]。研究表明，无机抗菌剂中银离子抗菌性最强^[26]。其抗菌机制尚未完全阐明，可能为银离子从载体中溶出后，结合到带负电的细菌细胞壁，然后银离子与细胞膜及胞内的菌体酶蛋白的巯基结合，破坏细菌细胞呼吸功能,阻断细菌的DNA复制和蛋白质合成,使细菌死亡。而当菌体死亡崩解后，银离子得到释放，与邻近细菌再次结合，继续发挥其杀菌功能^[27]。对于革兰阳性菌(如金黄色葡萄球菌)，银离子可能会首先攻击细菌的肽聚糖组成的细胞壁并破坏其结构，最终导致细菌质膜突出、破裂，内容物溢出而致细菌死亡^[28]。但植入物表面如何控释银离子是目前亟需解决的一个难题。离子注入技术通过调控注入参数可以精确控制离子注入总量、注入深度和分布密度，为内植物的涂层金属离子控释提供了可能，研究表明，随着注入时间的增加，材料表面离子含量逐渐上升^[29]。因此课题组通过离子注入技术将银导入氧化钛涂层，以期制备出兼具抗菌特性的内植物涂层。

当前研究将银离子注入氧化钛涂层，通过调控银离子注入时间得到TiO₂-1hAg与TiO₂-2hAg。课题组前期体外研究中发现该材料具有一定的抑菌特性，且银离子释放缓慢、抗菌持久。当前实验在此基础上，建立新西兰大白兔股骨髓内感染模型，将该材料植入感染局部，测定了其体内抗菌性能。动物体温、白细胞计数、中性粒细胞比值及C-反应蛋白是监测感染的常用指标，其中C-反应蛋白对植入物周围感染诊断敏感性为60%-96%，特异性为63%-92%，是一种常用的诊断指标^[30]。造模后X射线影像学评分可以动态观察其感染的进展情况，常采用Norden半定量评分法，该评分法具有评分简便，结果可靠的优点。结果显示TiO₂-Ag具有明显的抗菌性。同时这种抗菌作用可持续较长时间。而TiO与Ti评分无明显差异，提示单纯氧化钛涂层无明显抗菌性。

感染程度与标本含菌量密切相关，实验通过菌落计数定量测定标本局部含菌量，直接显示局部感染的严重程度。由各组动物股骨的菌落计数结果可以得出 TiO₂-1hAg和TiO₂-2hAg菌落计数显著低于其他2组材料，表明TiO₂-Ag具有明显的抗菌特性，银离子在其中发挥了重要的抗菌作用；同时TiO₂-2hAg菌落计数低于TiO₂-1hAg，结果具有显著差异，表明涂层内银离子含量与其体内抗菌能力相关，银离子含量增大其涂层抗菌性更强。

当然，研究也存在一定不足，实验动物数量较少，统计学分析的结果可能存在一定误差，为减少误差需更进一步增加动物数量。同时，该材料远期体内抗菌性能仍需进一步研究。

综上所述，通过动物实验，银离子注入氧化钛涂层内植物是一种具有体内抗菌性的内植物，其抗菌性与银离子及其含量密切相关，其应用有可能为内植物相关感染提供一条有效的解决途径，但其体内安全性尚需进一步研究。

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随着医学内植物的广泛应用，内植物相关感染的发生率一直居高不下，占院内获得性感染的45%。有文献报道骨折内固定后内植物相关感染发生率为8.9%，其中金黄色葡萄球菌感染最常见，占32.2%。内植物相关感染一旦发生，常需长时间抗感染治疗，严重的甚至会导致患者残疾或死亡，因此制备具有抗感染性能的内植物材料尤为迫切。无机金属抗菌材料中，银具有最强的杀菌性能。通过纳米技术加工银或银离子，可以制备得到粒径1- 100 nm的纳米银颗粒。近年来，多项研究显示纳米银保留了银的广谱抗菌的特性，同时极大地增加了反应面积，增强了抗菌性能，是一种十分具有潜力的内植物抗菌涂层材料。但因纳米银体积小同时具有很强的迁移性，容易进入细胞，引起细胞形态改变、导致细胞活性降低，同时引起线粒体、DNA损伤、染色体畸变以及细胞周期受到抑制、细胞凋亡等，具有一定的细胞毒性，因此如何有效控制内植物表面涂层纳米银的含量并增加其与基材的结合强度，对于在加强内植物抗菌性能的同时减少其毒性至关重要。目前有多种方法可以将银离子装载到植入物的表面进行改性，常用的是硝酸银浸泡法。有研究发现，硝酸银浸泡法制备的载银硅灰石涂层具有良好的抗菌特性，但硅酸银释放银离子的速度仍难以控制，容易产生爆发性释放导致细胞毒性，因此植入物表面如何控释银离子是目前亟需解决的问题。等离子喷涂的氧化钛涂层具有良好的生物相容性，对成骨细胞的黏附、增殖、分化均有促进作用，可促进骨折的愈合，是制备骨折内固定材料的良好选择。离子注入是一种新型的材料表面改性技术，注入的离子直接和基材原子或分子结合，形成的改性层和基材相互融合，结合牢靠；通过注入时间可对离子注入量达到精确调控，是一种理想的制备抗菌涂层的表面改性技术。

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银离子注入氧化钛涂层植入物的抗菌性能

Antibacterial properties of titanium oxide coating with silver ions

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