由炎症和感染性开放性骨折引发的感染性骨缺损难以愈合，其中金黄色葡萄球菌所致感染最为常见。骨组织虽能再生，但感染会限制其修复。临床常用的清创和长期抗生素治疗，存在药物毒性和细菌耐药性问题。近年来，光动力、声动力和化学动力疗法等刺激诱发途径被用于感染性骨缺损治疗，它们靠产生活性氧杀菌，前景良好，却受能量穿透深度、组织内氧气和过氧化氢含量及反应条件等限制，无法适应所有环境。硫酸根自由基因强氧化能力受关注，可通过激活过硫酸盐产生相关活性氧，且不受外部能量和氧气等限制，相比常见活性氧试剂更具优势。过渡金属离子可催化其生成，其中Fe²⁺活性高、生物相容性好。此前过硫酸盐纳米材料在该领域研究较少，将其与骨植入支架结合，有望控制活性氧局部作用、降低全身毒性。

  在本项研究中，研究人员设计了由Na₂S₂O₈修饰且被Fe²⁺激活的聚醚醚酮（PEEK）植入物（SP-PFe）用于感染性骨缺损的治疗。该植入物通过独特的作用机制实现高效杀菌和促进骨整合，主要是利用在感染微环境中，包裹Na₂S₂O₈的PLGA降解，使得Na₂S₂O₈和Fe²⁺发生反应，生成具有强氧化性的硫酸根自由基（·SO₄^?）和羟基自由基（·OH），这些自由基能够引发细菌细胞内的氧化应激反应，破坏细菌的抗氧化系统，同时释放的Fe²⁺进入细菌内部，通过脂质过氧化作用触发类似铁死亡的过程，从而有效杀灭细菌。此外，感染消除后产生的高浓度硫酸根（SO₄^2?）能够吸引钙离子（Ca²⁺），激活钙信号通路，促进局部骨生成。该植入物在体外实验中表现出优异的抗菌性能，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌等常见致病菌具有显著的杀伤效果，且能够有效清除生物膜。在体内实验中，通过构建感染性骨缺损的大鼠模型发现，SP- PFe植入物不仅能够高效杀灭细菌，减少炎症反应，还能显著促进新骨的形成和成熟，增强骨-植入物的结合强度，实现良好的骨整合效果。总体而言，该研究为感染性骨缺损的治疗提供了一种全新的、有效的策略。

图1. SP - PFe植入物的制备流程及作用机制示意图。

图2. SP-PFe植入物的结构表征。

图3. SP-PFe植入物的体外抗菌效果。

图4. SP-PFe植入物的抗菌机制探究。

图5. SP-PFe植入物在体内的促骨整合效果。

  该工作以题目为“Oxygen Independent Sulfate Radical and Fe²⁺ Modified Implants for Fast Sterilization and Osseointegration of Infectious Bone Defects”发表于《ACS Nano》。文章第一作者为四川大学的汪子又和黄依玲，通讯作者为四川大学华西口腔医学院梁坤能副教授和化学工程学院邓怡研究员。该项研究得到了国家自然科学基金、四川省自然科学基金等项目的支持。

  全文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.5c04147