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摘要 目的 制备美罗培南纳米泡（NBs@MER），探讨NBs@MER 联合低强度脉冲超声（LIPUS）治疗大鼠大肠埃希菌假体周围感染（PJI）的效果。 方法 采用薄膜水化法制备纳米泡（NBs）和NBs@MER，测定其平均粒径、Zeta电位、多分散性指数、包封率及载药量，并采用噻唑蓝法检测其细胞毒性。选取60只10周龄雄性SD大鼠，体质量350~400 g，按随机数字表法分为空白对照组、感染组、NBs@MER组、LIPUS组及NBs@MER+LIPUS组，每组12只。各组均于股骨髁置入钛螺钉；空白对照组关节腔注射磷酸盐缓冲液（PBS），感染组、LIPUS组、NBs@MER组及NBs@MER+LIPUS组均注射40 μl大肠埃希菌悬液（1.5×10⁶ CFU/ml）建立PJI模型。术后14 d开始干预，连续14 d。其中空白对照组和感染组关节腔注射40 μl PBS；LIPUS 组接受局部超声辐照；NBs@MER 组关节腔注射40 μlNBs@MER；NBs@MER+LIPUS组注射等量NBs@MER后立即接受局部超声辐照。LIPUS参数为频率1.5 MHz、声强30 mW/cm²、占空比20%，2 min/次，1次/d。干预14 d后，扫描电镜下观察植入物表面生物膜结构，并采用平板菌落计数法检测植入物、骨与软组织中的细菌负荷；采用HE染色观察膝关节组织炎症细胞浸润面积百分比；采用免疫组化染色检测肿瘤坏死因子‑α（TNF‑α）和转化生长因子‑β1（TGF‑β1）表达水平，观察各组局部炎症反应与组织修复反应的变化。术后即刻及干预14 d后，摄右膝关节X线片，并采用改良Norden评分评价骨破坏程度；采用Micro‑CT定量分析骨体积分数（BV/TV）、骨密度（BMD）和骨小梁厚度（Tb.Th）；采用抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）染色和Osterix免疫组化染色评估破骨与成骨活性。 结果 成功制备NBs及NBs@MER。与NBs比较，NBs@MER粒径由（571.3±31.7）nm 增至（818.5±31.7）nm，Zeta 电位由（-1.15±0.19）mV 降至（-2.78±0.23）mV，多分散性指数由0.23±0.03增至0.49±0.03（P<0.01）；NBs@MER的包封率和载药量分别为（79.0±1.2）%和（6.3±0.4）%。NBs及NBs@MER处理单核巨噬细胞白血病细胞（RAW 264.7）后，最高浓度下细胞存活率仍>90%。体内实验结果显示，干预14 d后，NBs@MER+LIPUS 组植入物表面生物膜破坏最明显，细菌出现皱缩和溶解；其植入物、骨组织及软组织残余菌落数均低于感染组和LIPUS组、NBs@MER组（P<0.05）。组织学及免疫组化染色结果显示，与感染组、LIPUS组、NBs@MER组比较，NBs@MER+LIPUS组炎症细胞浸润面积百分比最低，TNF‑α阳性染色面积百分比最低（P<0.05），TGF‑β1阳性染色面积百分比最高（P<0.05）。X线检查结果显示，干预14 d后，感染组出现明显骨质破坏、骨膜反应、皮质增厚，NBs@MER组和LIPUS组骨质破坏、骨膜反应、皮质增厚表现均减轻，NBs@MER+LIPUS组骨质结构相对完整，骨质破坏及骨膜反应较轻。术后即刻各组改良Norden 评分差异均无统计学意义（P>0.05）；干预14 d 后，NBs@MER+LIPUS 组改良Norden 评分均低于感染组、NBs@MER 组及LIPUS 组（P<0.05）。干预14 d后，感染组、NBs@MER 组及LIPUS组改良Norden 评分均较术后即刻升高（P<0.05），NBs@MER+LIPUS组干预前后改良Norden评分差异无统计学意义（P>0.05）。Micro‑CT扫描结果显示，NBs@MER+LIPUS组BV/TV、BMD和Tb.Th分别为（5.88±0.05）%、（1.52±0.07）g/cm³和（41.19±0.45）μm，均高于感染组的（4.09±0.08）%、（1.03±0.06）g/cm³、（32.01±0.65）μm，NBs@MER 组的（4.91±0.20）%、（1.09±0.07）g/cm³、（33.89±0.66）μm，LIPUS 组的（5.25±0.13）%、（1.33±0.09）g/cm³、（39.95±0.84）μm（P<0.05）。TRAP染色及Osterix免疫组化染色结果显示，与感染组、NBs@MER组及LIPUS组比较，NBs@MER+LIPUS组TRAP阳性多核细胞数最少，Osterix阳性染色面积百分比最高（P<0.05）。
结论 NBs@MER具有均一的形态、良好的载药性能和生物相容性。NBs@MER联合LIPUS可破坏植入物表面大肠埃希菌生物膜，降低局部细菌负荷，减轻局部炎症反应及感染相关骨破坏，改善植入物周围骨微结构并促进植入物周围骨修复。
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