结果
含有纳米颗粒的骨水泥的抗菌活性
总体而言，发现丙基对羟基苯甲酸酯纳米颗粒对所有测试细菌表现出比未转化为纳米颗粒的原料粉末丙基对羟基苯甲酸酯显著更大的抗菌活性。纳米颗粒还被发现比所有纳米颗粒组分的物理混合物更有效，后者显示的最小抑制浓度（MIC）约为纳米颗粒的两倍高（表1）。SDS和PVP alone在对应于纳米颗粒特征MIC的浓度下没有表现出抗菌活性（数据未显示）。
| 细菌 | 纳米颗粒 | 纳米颗粒组分混合物 | 丙基对羟基苯甲酸酯 |
| 金黄色葡萄球菌 | 80 | 160 | 2,500 |
| 耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 | 80 | 160 | 1,250 |
| 鲍曼不动杆菌 | 160 | 160 | 1,250 |
| 表皮葡萄球菌 | 160 | 300 | 2,500 |
每种测试细菌在所有骨水泥样品上的生长曲线示例如图1-4所示。在所有情况下，当不存在抗菌纳米颗粒时，OD600迅速开始增加（滞后期约1-2小时），在4-6小时内达到稳定期，取决于细菌。随着纳米颗粒浓度的增加，滞后期持续时间延长；当添加1% w/w到透钙磷石膏时，对所有细菌除MRSA外未检测到生长，含有5% w/w的羟基磷灰石达到相同结果，而PMMA骨水泥需要7% w/w的纳米颗粒。
图1金黄色葡萄球菌在含有抗菌有机纳米颗粒的(A)透钙磷石膏、(B)羟基磷灰石和(C)PMMA上的生长曲线示例
注释：●0%，▼0.1%，■0.5%，◆1%，○2%，▲5%，▼7%
缩写：NP，纳米颗粒；OD600，600纳米处的光密度；PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯
图2耐甲氧西林金黄色葡萄球菌在含有抗菌有机纳米颗粒的(A)透钙磷石膏、(B)羟基磷灰石和(C)PMMA上的生长曲线示例
注释：●0%，▼0.1%，■0.5%，◆1%，○2%，▲5%，▼7%
缩写：MRSA，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌；NP，纳米颗粒；OD600，600纳米处的光密度；PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯
图3鲍曼不动杆菌在含有抗菌有机纳米颗粒的(A)透钙磷石膏、(B)羟基磷灰石和(C)PMMA上的生长曲线示例
注释：●0%，▼0.1%，■0.5%，◆1%，○2%，▲5%，7%
缩写：NP，纳米颗粒；OD600，600纳米处的光密度；PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯
图4表皮葡萄球菌在含有抗菌有机纳米颗粒的(A)透钙磷石膏、(B)羟基磷灰石和(C)PMMA上的生长曲线示例
注释：●0%，▼0.1%，■0.5%，◆1%，○2%，▲5%，▼7%
缩写：NP，纳米颗粒；OD600，600纳米处的光密度；PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯
通常，透钙磷石膏中0.1% w/w的纳米颗粒给出的生长曲线与对照样品相似，除金黄色葡萄球菌外；羟基磷灰石中0.5% w/w和PMMA中1% w/w无效。测试的细菌根据骨水泥类型对抗菌化合物表现出不同的响应。例如，鲍曼不动杆菌受羟基磷灰石骨水泥中对羟基苯甲酸酯的影响最大，因为它是唯一不能在1% w/w纳米颗粒下生长的细菌，但能够在透钙磷石膏中0.5% w/w纳米颗粒下生存，而表皮葡萄球菌不能。MRSA通常是研究细菌中最不敏感的。
对生长曲线的更深入分析为每种骨水泥类型呈现在表2-4中，其中所有生长速率与滞后期一起呈现。显然，暴露于含有增加浓度抗菌化合物的骨水泥的细菌通常表现出较慢的生长速率，由于缺乏检测到的生长。
| 纳米颗粒浓度（% w/w） | λ（小时） | 生长速率（小时⁻¹） |
| 金黄色葡萄球菌 | ||
| 0 | 1.18±0.12 | 0.25±0.07 |
| 0.1 | 6.61±1.06 | 0.35±0.14 |
| 0.5 | >24 | 无生长 |
| 1 | >24 | 无生长 |
| 5 | >24 | 无生长 |
| 耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 | ||
| 0 | 0.91±0.28 | 0.27±0.06 |
| 0.1 | 1.32±0.17 | 0.28±0.03 |
| 0.5 | 2.27±0.35 | 0.31±0.04 |
| 1 | 10.00±1.11 | 0.09±0.01 |
| 5 | >24 | 无生长 |
| 鲍曼不动杆菌 | ||
| 0 | 1.67±0.19 | 0.30±0.02 |
| 0.1 | 1.43±0.08 | 0.41±0.06 |
| 0.5 | 3.49±0.63 | 0.15±0.07 |
| 1 | >24 | 无生长 |
| 5 | >24 | 无生长 |
| 表皮葡萄球菌 | ||
| 0 | 3.29±0.71 | 0.18±0.03 |
| 0.1 | 4.13±0.31 | 0.19±0.03 |
| 0.5 | >24 | 无生长 |
| 1 | >24 | 无生长 |
| 5 | >24 | 无生长 |
表3：羟基磷灰石骨水泥含有机纳米颗粒的存活生长曲线滞后期和生长速率
| 纳米颗粒浓度（% w/w） | λ（小时） | 生长速率（小时⁻¹） |
| 金黄色葡萄球菌 | ||
| 0 | 0.11±0.02 | 0.15±0.02 |
| 0.1 | 0.13±0.02 | 0.16±0.03 |
| 0.5 | 2.11±0.08 | 0.12±0.03 |
| 1 | 3.81±0.36 | 0.06±0.02 |
| 5 | >24 | 无生长 |
| 耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 | ||
| 0 | 1.25±0.22 | 0.27±0.03 |
| 0.1 | 1.44±0.26 | 0.31±0.05 |
| 0.5 | 2.25±0.35 | 0.31±0.04 |
| 1 | 10.02±0.73 | 0.26±0.07 |
| 5 | >24 | 无生长 |
| 鲍曼不动杆菌 | ||
| 0 | 2.29±0.36 | 0.22±0.01 |
| 0.1 | 2.34±0.43 | 0.18±0.02 |
| 0.5 | 1.78±0.13 | 0.20±0.02 |
| 1 | >24 | 无生长 |
| 5 | >24 | 无生长 |
| 表皮葡萄球菌 | ||
| 0 | 1.60±1.24 | 0.17±0.00 |
| 0.1 | 1.23±0.55 | 0.14±0.01 |
| 0.5 | 2.12±0.25 | 0.14±0.02 |
| 1 | 8.45±1.27 | 2.42±5.22 |
| 5 | >24 | 无生长 |
表4：PMMA骨水泥含有机纳米颗粒的存活生长曲线滞后期和生长速率
| 纳米颗粒浓度（% w/w） | λ（小时） | 生长速率（小时⁻¹） |
| 金黄色葡萄球菌 | ||
| 0 | 0.76±0.03 | 0.33±0.09 |
| 1 | 0.82±0.04 | 0.35±0.10 |
| 2 | 1.04±0.07 | 0.11±0.04 |
| 5 | 11.07±1.04 | 0.01±0.01 |
| 7 | >24 | 无生长 |
| 耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 | ||
| 0 | 0.82±0.16 | 0.18±0.01 |
| 1 | 1.23±0.11 | 0.27±0.06 |
| 2 | 1.19±0.13 | 0.24±0.04 |
| 5 | 9.39±0.67 | 0.28±0.07 |
| 7 | >24 | 无生长 |
| 鲍曼不动杆菌 | ||
| 0 | 1.91±0.02 | 0.20±0.01 |
| 1 | 1.96±0.28 | 0.28±0.04 |
| 2 | 2.64±0.50 | 0.13±0.02 |
| 5 | 10.82±1.16 | 0.08±0.01 |
| 7 | >24 | 无生长 |
| 表皮葡萄球菌 | ||
| 0 | 1.32±0.08 | 0.15±0.03 |
| 1 | 1.39±0.04 | 0.16±0.03 |
| 2 | 2.03±0.24 | 0.08±0.04 |
| 5 | 9.24±0.42 | 0.04±0.02 |
| 7 | >24 | 无生长 |
含有纳米颗粒的骨水泥的细胞毒性和机械特性
对对羟基苯甲酸酯纳米颗粒可能对骨水泥细胞毒性（图5）和机械（图6）特性的影响的分析显示，能够预防感染的浓度（透钙磷石膏为1% w/w，羟基磷灰石为5% w/w，PMMA为7% w/w）没有不利影响。
图5含有纳米颗粒的骨水泥的MTT测定，表示为含有对羟基苯甲酸酯纳米颗粒的样品与对照的OD540比值
注释：PMMA为7% w/w，羟基磷灰石为5% w/w，透钙磷石膏为1% w/w
缩写：NP，纳米颗粒；OD540，540纳米处的光密度；PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯
图6含有0%和有机纳米颗粒的骨水泥的抗压强度：新鲜制备和PBS中浸泡7天后
注释：黑色柱代表对照样品，白色柱代表含有纳米颗粒的骨水泥
缩写：PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯；PBS，磷酸盐缓冲溶液
当浸入流体（PBS）中时，骨水泥样品在前4-5天因吸水增加重量，之后样品中的流体量保持稳定（数据未显示）。不同浓度丙基对羟基苯甲酸酯纳米颗粒封装在骨水泥中没有观察到差异。此外，吸水导致所有类型骨水泥的抗压强度降低，无论是否存在丙基对羟基苯甲酸酯纳米颗粒（图6）。
从骨水泥释放丙基对羟基苯甲酸酯
从含有相同量纳米颗粒的样品释放丙基对羟基苯甲酸酯（图7）也表明，对羟基苯甲酸酯全部从钙磷酸盐骨水泥释放，但仅约5%的初始丙基对羟基苯甲酸酯量从PMMA释放。此外，样品在前3-4天持续释放丙基对羟基苯甲酸酯。从羟基磷灰石和透钙磷石膏释放的丙基对羟基苯甲酸酯量几乎比PMMA高一个数量级，尽管所有三种情况下的初始浓度非常相似，并被选为对测试细菌的最小有效浓度。此外，PMMA骨水泥洗脱24小时后释放介质中的丙基对羟基苯甲酸酯浓度更接近本研究中使用细菌的MIC，而钙磷酸盐骨水泥表现出显著高于MIC的丙基对羟基苯甲酸酯浓度。
图7从含有对羟基苯甲酸酯纳米颗粒的骨水泥中释放的丙基对羟基苯甲酸酯在释放介质中的浓度
注释：●PMMA为7% w/w，羟基磷灰石为5% w/w，透钙磷石膏为1% w/w
缩写：PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯
图8含有2%庆大霉素或对羟基苯甲酸酯纳米颗粒的骨水泥的储存模量和损耗模量
注释：实心符号代表储存模量，空心符号代表损耗模量
缩写：PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯
有机纳米颗粒对骨水泥凝固动力学可能的影响通过混合后骨水泥面团的流变特性演变研究（图8）。在所有情况下，存储模量（G'）大于损耗模量（G"）；模式遵循初始快速速率的单调增加，减慢达到平台。对于每种类型的骨水泥，存在对羟基苯甲酸酯纳米颗粒需要稍长的凝固时间（定义为面团达到恒定流变特性所需的时间）。也明显PMMA是最快凝固的骨水泥类型（庆大霉素和含对羟基苯甲酸酯骨水泥分别约150和300秒），而羟基磷灰石需要最长（庆大霉素和含对羟基苯甲酸酯骨水泥分别约1,000和2,000秒）。
对羟基苯甲酸酯使用和安全性
丙基对羟基苯甲酸酯表现出疏水特性，因此其使用限于非水系统；我们已显示将这种药物封装在纳米颗粒中增加亲水性，导致稳定分散和在水性环境中的可用性，从而扩展其可能应用。尽管对羟基苯甲酸酯广泛使用，一些担忧被提出，因为环境样本、人体血液、母乳和组织中这些化合物的浓度持续增长。可能的雌激素效应已被提出，由于在乳腺组织中也发现它们，这导致了对羟基苯甲酸酯可能对乳腺癌形成产生不利影响的推测。然而，体内对羟基苯甲酸酯诱导的发育和生殖毒性证据缺乏一致性和生理学连贯性。经过多次审查和研究，它们的使用被发现是安全的。
相关新闻推荐
1、疫苗候选菌株：猪胸膜肺炎放线杆菌生长曲线、溶血活性、 耐药性测定（三）
2、荧光假单胞菌JL1对菌丝分泌物生长反应及对N2O排放的影响