医用生物力学

基于超声耦合的钛酸铜钡压电材料体外抗菌效应

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陈泓宇 ¹ , 汪毅 ² , 陶钰顺 ¹ , 黄彪宏 ³ , 胡卫进 ³^,⁴ , 李述军 ³ , 吴强 ¹^,^* , 矫义来 ³^,^* , 王燎 ¹^,^*

医用生物力学 | 论著 2025,40(5): 1281-1287

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医用生物力学 | 论著 2025, 40(5): 1281-1287

基于超声耦合的钛酸铜钡压电材料体外抗菌效应

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陈泓宇¹, 汪毅², 陶钰顺¹, 黄彪宏³, 胡卫进³^,⁴, 李述军³, 吴强¹^,^*, 矫义来³^,^*, 王燎¹^,^*

作者信息

^1.上海交通大学医学院附属第九人民医院　骨科，上海市骨科内植物重点实验室，上海　200021

^2.南京医科大学第一附属医院　骨科，南京　210029

^3.中国科学院金属研究所　沈阳材料科学国家实验室，沈阳　110016

^4.中国科学技术大学　材料科学与工程学院，沈阳　110016

通讯作者:

王燎，主任医师，E-mail：wang821127@163.com；

矫义来，教授，E-mail：yljiao@imr.ac.cn；

吴强，E-mail：cherishhopewuqiang@hotmail.com

为共同通信作者

Antibacterial Effect of Barium Copper Titanate Piezoelectric Material Coupled with Ultrasound in vitro

Hongyu CHEN¹, Yi WANG², Yushun TAO¹, Biaohong HUANG³, Weijin HU³^,⁴, Shujun LI³, Qiang WU¹, Yilai JIAO³, Liao WANG¹

Affiliations

^1.Shanghai Key Laboratory of Orthopedic Implants, Department of Orthopedic Surgery, Shanghai Ninth People's Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai 200021, China

^2.Department of Orthopaedics, the First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University, Nanjing 210029, China

^3.Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China

^4.School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology of China, Shenyang 110016, China

出版时间: 2025-10-01 doi: 10.16156/j.1004-7220.2025.05.026

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摘要

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目的

探讨钛酸铜钡（BaCuTiO₄）压电涂层结合低强度脉冲超声激活其压电-催化协同效应在治疗植入体感染中的应用。

方法

使用水热合成法在Ti-6Al-4V材料基体表面制备BaCuTiO₄涂层，利用扫描电镜检测涂层表面形貌；通过压电力显微镜表征其压电性能。采用耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）生物膜体外模型，并以BaTiO₃涂层为对照组，在施加低强度脉冲超声（1.0W/cm²，1 MHz，10 min）干预后，通过平板计数法评估细菌存活率；通过共聚焦显微镜观察生物膜情况，评估BaCuTiO₄涂层的生物膜清除能力；通过罗丹明b检测活性氧的生成情况，评估BaCuTiO₄涂层催化生成活性氧的效率。

结果

铜掺杂显著降低了涂层的压电系数（从17.7 pm/V降至7.8 pm/V），使其压电性能更接近天然骨组织要求。在低强度脉冲超声激活下，BaCuTiO₄涂层使活性氧的生成效率提高了67.5%，同时能够有效破坏并清除MRSA形成的生物膜，其抗菌率达到90.5%。

结论

BaCuTiO₄涂层通过压电-催化协同机制，实现了高效抗菌和生物膜清除功能，同时其压电性能与天然骨组织匹配，有助于植入体的骨整合。

关键词

内植物感染 / 压电材料 / 铜 / 声动力疗法 / 抗菌效应 / 活性氧

Abstract

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Objective

To investigate the therapeutic effects of copper-doped barium titanate (BaCuTiO₄) piezoelectric materials combined with low-intensity pulsed ultrasound (LIPUS) to activate their piezoelectric-catalytic synergistic effect for treating implant-associated infections.

Methods

BaCuTiO₄ coatings were synthesized on the surface of Ti-6Al-4V substrates using a hydrothermal method, and their surface morphology was characterized by scanning electron microscopy. The piezoelectric characteristics of the coatings were analyzed using a piezoresponse force microscope. An in vitro biofilm model of methicillin-resistant staphylococcus aureus (MRSA) was used, with barium titanate (BaTiO₃) coatings serving as the control group. Under LIPUS intervention (1.0 W/cm², 1 MHz, 10 min), the bacterial viability was assessed using colony counting to evaluate the antibacterial performance of the BaCuTiO₄ coatings. Confocal microscopy was used to observe biofilm viability in different groups, assessing the biofilm removal capability of the coatings. Reactive oxygen species (ROS) generation in each group was detected using Rhodamine b as a probe to evaluate the catalytic efficiency of the coatings in generating ROS.

Results

Copper doping significantly reduced the piezoelectric coefficient of the coating (from 17.7 pm/V to 7.8 pm/V), bringing its piezoelectric performance closer to the requirements of natural bone tissues. Under LIPUS activation, the BaCuTiO₄ coatings increased the generation efficiency of reactive oxygen species by 67.5% and effectively disrupted and removed biofilms formed by MRSA, achieving an antibacterial rate of 90.5%.

Conclusions

The BaCuTiO₄ coatings achieve efficient antibacterial and biofilmclearing functions through a piezoelectric-catalytic synergistic mechanism. Their piezoelectric properties are well-matched with natural bone tissues, promoting implant osseointegration.

Key words

implant-associated infection / piezoelectric materials / copper / sonodynamic therapy / antibacterial effect / reactive oxygen species

引用本文

陈泓宇, 汪毅, 陶钰顺, 黄彪宏, 胡卫进, 李述军, 吴强, 矫义来, 王燎. 基于超声耦合的钛酸铜钡压电材料体外抗菌效应. 医用生物力学, 2025 , 40 (5) : 1281 -1287 . DOI: 10.16156/j.1004-7220.2025.05.026

Hongyu CHEN, Yi WANG, Yushun TAO, Biaohong HUANG, Weijin HU, Shujun LI, Qiang WU, Yilai JIAO, Liao WANG. Antibacterial Effect of Barium Copper Titanate Piezoelectric Material Coupled with Ultrasound in vitro[J]. Journal of Medical Biomechanics, 2025 , 40 (5) : 1281 -1287 . DOI: 10.16156/j.1004-7220.2025.05.026

正文

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骨科内植物感染是临床诊疗中的重大难题，其治疗失败率居高不下，不仅导致植入物功能丧失，更引发二次手术率升高及医疗成本激增^[1]。现行治疗策略以清创联合全身抗生素治疗为主，但对于耐药菌引起的内植物感染，因其形成的生物膜导致抗生素无法直接作用于细菌，从而显著降低治疗效果，常导致治疗失效^[2-3]。究其机制，致病菌通过表面黏附素介导的锚定作用，在植入物界面形成具有胞外聚合物基质保护的生物膜微环境，使抗生素渗透效率降低2~3个数量级，同时诱导免疫逃逸效应^[2]。

近年来，压电抗菌疗法因其非抗生素依赖性和物理杀菌特性，在植入物感染防治领域展现出独特优势^[4-5]。其作用机制包含双重路径：①压电材料通过机械应力诱导的压电势改变细菌膜电位，引发电穿孔效应导致胞质泄漏^[6]；②低强度脉冲超声（low-intensity pulsed ultrasound，LIPUS）激活声敏剂产生细胞毒性活性氧（reactive oxygen species，ROS），通过氧化应激途径破坏细菌DNA及酶系统^[7-8]。钛酸钡（BaTiO₃）作为经典压电陶瓷，虽具有良好生物相容性，但其压电系数和骨组织（d₃₃≈8 pm/V）相差较大，同时自身电子-空穴结合牢固使得压电抗菌疗法的效果大大降低^[9-12]。而铜离子（Cu²⁺）可通过芬顿样反应增强ROS生成，并干扰细菌代谢关键酶活性，对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）等常见骨科病原体展现广谱抑菌效果^[13-14]。以往研究发现，BaTiO₃具有钙钛矿结构，氧离子形成“氧八面体”结构，Ti离子位于氧八面体的中央，Ba离子则处于8个氧离子构成的八面体的间隙里；用Cu、Ca、Zr等离子将处于八面体中的钛进行部分替代，是改良其压电活性的有效方法。通过铜掺杂BaTiO₃的晶体结构，使铜的生物活性和BaTiO₃的压电性能结合，从而提升涂层材料的功能水平^[15]。

基于此，本文创新性地采用离子掺杂策略构建铜改性BaTiO₃功能涂层，通过水热合成法在Ti-6Al-4V基体表面实现梯度化修饰。借助压电力显微镜（piezoresponse force microscope，PFM）系统表征涂层的结构演变及压电响应特性，并采用LIPUS辐照激活其压电-催化协同效应。通过构建MRSA生物膜体外模型，定量评估涂层的抗菌效率及生物膜清除能力，为开发兼具骨整合与抗感染功能的植入物提供理论依据。

1　材料与方法

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1.1　主要试剂

氢氧化钡（廊坊金诺生物科技开发有限公司）；氢氧化钾、氢氧化铜（南京国晨化工有限公司）；耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA，ATCC 43300，宁波明舟生物科技有限公司）；胰蛋白胨大豆肉汤（TSB培养基，青岛海博生物技术有限公司）；细菌活死染色试剂盒（LIVE/DEAD BacLight，Thermo公司，美国）；ROS检测试剂（MedChemexpress公司，美国）。

1.2　主要仪器

超声波清洗仪（深圳市方奥微电子有限公司）；水热反应釜（聚四氟乙烯内衬，上海YHCHEM公司）；保温炉（大连新翔工业材料有限公司）；场发射扫描电镜（HITACHI公司，日本）；X射线光电子能谱分析仪（Kratos公司，英国）；激光共聚焦扫描显微镜（Olympus公司，日本）；原子力显微镜（Bruker公司，德国）。

1.3　涂层制备

采用水热合成法在Ti-6Al-4V合金表面制备BaTiO₃及钛酸铜钡（BaCuTiO₄）涂层。具体步骤如下：将适量氢氧化钡与氢氧化钾溶于一定量去离子水中，使两者浓度都为0.1 mol/L，溶液pH为13。磁力搅拌30 min后，转移至聚四氟乙烯内衬反应釜中。室温下，Ti-6Al-4V基底依次经丙酮、去离子水超声清洗（40 kHz，15 min），干燥后垂直置于反应釜中。反应釜密封后置于190 ℃保温炉中恒温反应6 h，自然冷却至室温。取出样品，转移入盛有蒸馏水的烧杯中，蒸馏水浸没材料，冲洗3次，随后利用氮气60 ℃干燥12 h，获得BaTiO₃涂层。在上述前驱体溶液中加入2 g氢氧化铜，其余步骤同上，获得BaCuTiO₄涂层。

1.4　表面形貌表征及压电性能测试

采用场发射扫描电镜（field emission scanning electron microscope，FE-SEM）观察涂层表面形貌。利用原子力显微镜（atomic force microscope，AFM）的PFM模块检测涂层压电响应特性。测试在垂直PFM模式下进行，使用铂/铱涂层硅悬臂探针（Pt/Ir-coated Si cantilever tips，SCM-PIT）。PFM成像过程中，在探针尖端施加2 V交流驱动电压，工作频率为接触共振频率。此外，通过分析接触共振峰附近的压电响应振幅，并结合0.1~2 V范围内的驱动电压梯度实验，计算得到压电系数d₃₃。

1.5　抗菌性能评估

将MRSA接种于TSB培养基中，37 ℃振荡培养24 h，调整菌液浓度至1×10⁶ CFU/mL。涂层样品经75%乙醇灭菌24 h后，置于24孔板中，每孔加入1 mL菌液，37 ℃静置培养24 h。实验组施加超声处理（1.0 W/cm²，1 MHz，10 min），对照组静置处理。样品经PBS冲洗3次后，置于1 mL TSB中超声震荡（50 Hz，30 min）以分离黏附细菌。梯度稀释后取100 μL涂布于TSA平板，37 ℃培养24 h。计数菌落形成单位（CFU）。

1.6　生物膜染色观察

采用LIVE/DEAD BacLight试剂盒对涂层表面生物膜进行染色。样品经PBS冲洗后，室温避光染色30 min，激光共聚焦显微镜下观察。

1.7　ROS生成检测

将各组样品浸置于2 mL模拟体液环境（pH 6.5缓冲液，含1 mg/mL罗丹明b溶液）中，分别施加超声处理（强度1 W/cm²，占空比100%，频率1 MHz）与静置处理。通过紫外-可见分光光度计于400~700 nm波长范围内检测上清液光密度值（OD值），并基于吸光度差异定量评估材料的ROS生成效能.

1.8　统计分析

实验数据以（平均值±标准差）表示。多组间比较采用单因素方差分析（ANOVA），两组间比较采用双尾t检验。显著性水平设定为P<0.05。数据分析使用SPSS 26.0软件完成。

2　结果

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2.1　材料物理特性表征

扫描电镜分析表明，BaCuTiO₄涂层表面均匀分布直径约200 nm的纳米颗粒，其形貌特征与BaTiO₃对照组无显著差异。能谱分析显示，掺铜组表面铜元素原子百分比（atomic percentage of elements，At%）为0.62%，证实铜元素成功进入BaTiO₃晶体结构。两组涂层均与钛基体形成稳定结合界面，未观察到分层或裂纹（见图1）。

PFM表征显示，BaTiO₃对照组表现出典型的铁电畴结构，其有效压电系数d₃₃为17.7 pm/V，显著高于BaCuTiO₄组的7.8 pm/V。通过驱动电压梯度实验得到压电材料典型的振幅曲线。BaTiO₃组在325~330 kHz频段呈现最大振幅（0.52 V），而BaCuTiO₄组响应频段向高频偏移至355~360 kHz，峰值振幅降低至0.32 V，与d₃₃下降趋势一致（见图2）。

2.2　ROS生成效能

声动力治疗可以通过ROS的产生和作用规避了抗生素耐药性带来的挑战。采用罗丹明b作为ROS特异性探针，其在552 nm处的特征吸收峰强度与ROS浓度呈负相关。在没有超声处理的情况下，BaTiO₃和BaCuTiO₄都显示出难以区分的吸光度。而当接受超声处理时，与其他组相比，BaCuTiO₄组显示着最低的吸光度，从而表明其产生ROS的能力显著增强（见图3）。

2.3　抗菌性能

为了研究掺铜BaTiO₃压电涂层对耐药金黄色葡萄球菌的抑制作用，不同涂层在与细菌共培养2 d后，根据分组暴露于超声作用进行压电抗菌。结果显示，无论超声与否，BaCuTiO₄组都比BaTiO₃组的抗菌效果更强。与空白对照组相比，BaCuTiO₄组在超声条件下杀死了90.5%的细菌（见图4）。

细菌活死染色的结果与上述结果一致。在未超声作用下，对照组活细菌较多，基本无死亡细菌，而BaCuTiO₄组有部分菌膜受损的细菌；在超声作用下，对照组活细菌数量仍较多，部分细菌受到损伤，而BaCuTiO₄组出现大量死亡细菌，几乎没有活细菌（见图5）。

为了进一步评估BaCuTiO₄对植入物生物膜的作用效果，通过在营养丰富的培养基中再孵育24 h以允许生物膜形成，再进行超声作用进行分组评估。通过共聚焦激光扫描显微镜的生物膜成像显示，未经超声作用的BaTiO₃组生物膜厚实，有大量存活的细菌，BaCuTiO₄组生物膜厚度减少，但仍有较多活细菌；在超声作用下，BaTiO₃组生物膜厚度明显减少，但是存活的细菌仍然有较强的活力，而BaCuTiO₄涂层上的生物膜几乎消失，细菌活力显著减弱。BaCuTiO₄结合超声作用的抗生物膜结果和抗菌涂板实验的结果一致（见图6）。

3　讨论

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细菌感染是导致骨科内植物失效的重要原因，传统的骨科内植物因缺乏抗菌特性，一旦发生细菌感染，会导致内植物失效。针对内植物感染，目前临床上采用清创后移植骨替代材料与抗生素结合来治疗。然而，抗生素不仅难以处理耐药性强的细菌（例如MRSA），而且还会抑制内植物周围的正常骨组织长入^[6]。因此，需要新的抗菌思路来解决这一难题。前期已有研究证实，自然骨骼具有内源性的电活性界面，可诱导骨细胞的增殖与分化并抑制细菌黏附^[16]。本文通过模拟人体天然骨组织的压电特性设计内植物界面涂层，利用铜元素增强ROS生成能力，耦合外部超声作用下的材料压电效应，共同抑制耐药菌的定植和增殖，提高了骨科内植物的抗菌潜力。

本文发现，铜掺杂显著降低了BaTiO₃的压电系数（d₃₃从17.7 pm/V降至7.8 pm/V），但这一数值与骨组织天然压电系数（d₃₃≈8 pm/V）高度接近。尽管压电性能的减弱可能影响机械-电信号转导效率，但研究证实强压电效应可能抑制细胞活性，不利于细胞的成骨分化^[17]。BaCuTiO₄涂层因其与天然骨组织电性能的匹配性，能模拟天然骨的压电微环境，通过电刺激调节细胞活性和增强组织修复^[18]。此外，铜掺杂通过芬顿样反应显著提升了涂层的ROS生成能力，结合超声激活的压电效应，形成了“压电-催化”协同抗菌机制。该结果表明，铜掺杂不仅未削弱涂层的功能性，反而通过引入化学抗菌途径弥补了压电性能的损失，实现了性能的优化平衡。

声动力抗菌疗法因其深层穿透能力和生物安全性而广受关注。Guan等^[19]研究发现，超声可以穿透皮下组织5 cm以上，并利用连续超声（1.0W/cm²，1 MHz，25 min）结合红磷金属涂层治疗MRSA感染。Li等^[20]通过改性电子空穴结构的BaTiO₃结合超声（1.0W/cm²，1 MHz，5 min）治疗内植物金黄色葡萄球菌感染。本文在结合上述研究的超声参数和预实验结果后，选择采用1.0 W/cm²、1 MHz、10 min超声参数，保证超声的组织穿透度和生物安全性。通过后续实验发现，BaCuTiO₄涂层在超声作用下的高效抗菌性能源于多重机制的协同效应：①压电材料在超声机械应力下产生的局域电场可破坏细菌膜电位，诱导电穿孔效应^[21]；②铜离子通过芬顿反应催化H₂O₂生成羟基自由基（·OH），进一步增强ROS的氧化杀伤能力^[22-23]；③ROS可穿透生物膜基质，破坏细菌DNA及代谢酶系统，克服传统抗生素的渗透屏障限制^[24-25]。这一协同机制在生物膜清除实验中尤为显著，表明该涂层不仅能直接杀菌，还能有效瓦解生物膜的三维结构，为治疗耐药菌感染提供了新思路。

既往研究多聚焦于单一压电材料或金属离子的抗菌效应，如纯BaTiO₃依赖高d₃₃值实现机械抗菌，但其缺乏化学抗菌活性^[26]；而铜涂层虽具有广谱抑菌性，却可能因过量离子释放引发细胞毒性^[14]。本研究通过梯度化掺杂策略，将铜离子引入BaTiO₃晶格，既避免了铜的快速释放，又通过压电效应实现ROS的按需释放。

尽管本研究取得了积极成果，仍需关注以下问题：①降低压电系数可能影响内植物长期力学-电信号转导，需通过动物实验验证其骨整合效能；②体外模型未完全模拟体内复杂的免疫微环境^[27-28]（如巨噬细胞响应、蛋白质吸附），未来仍需构建感染动物模型以评估临床适用性；③超声参数（1.0 W/cm²，1 MHz）的体内安全性及组织穿透深度需进一步优化^[29]。此外，探索其他过渡金属（如锌、银）的掺杂效应^[17,30]，可能为涂层性能的迭代提供新方向。

4　结论

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本文通过铜元素掺杂BaTiO₃涂层，成功构建了一种兼具压电效应与化学抗菌功能的新型骨科植入体界面材料。实验表明，铜掺杂使涂层压电系数从17.7 pm/V降至7.8 pm/V，与天然骨组织电性能更为匹配，同时通过芬顿反应显著提升ROS生成能力。在低强度脉冲超声激活下，BaCuTiO₄涂层通过压电-催化协同机制，可显著清除耐甲氧西林金黄色葡萄球菌生物膜。本研究结果为开发兼具骨整合与抗感染功能的骨科内植物提供了理论依据及后续实验支持。

基金

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国家自然科学基金项目(81772425; 82202660)
上海九院研究型医师项目(2022yxyjxys-wl)

参考文献

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文献

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参考文献引证文献

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[1]

MASTERS

, RICCIARDI

, BENTLEY

KLM

, et al. Skeletal infections: Microbial pathogenesis, immunity and clinical management[J]. Nat Rev Microbiol, 2022, 20(7): 385-400.

[2]

DUDAREVA

, HOTCHEN

, FERGUSON

, et al. The microbiology of chronic osteomyelitis: Changes over ten years[J]. J Infect, 2019, 79(3): 189-198.

[3]

王伟, 李文波, 张亚强, 等. 感染性骨缺损的诊断与临床治疗进展[J]. 中国骨与关节损伤杂志, 2022, 37(3): 331-334.

[4]

HUO

, JIA

, HUANG

, et al. Emerging photothermal-derived multimodal synergistic therapy in combating bacterial infections[J]. Chem Soc Rev, 2021, 50(15): 8762-8789.

[5]

CHEN

, CHU

, HE

, et al. A janus au-polymersome heterostructure with near-field enhancement effect for implant-associated infection phototherapy[J]. Adv Mater, 2023, 35(3): e2207950.

[6]

HUANG

, WAN

, SU

, et al. Ultrasound-activated piezo-hot carriers trigger tandem catalysis coordinating cuproptosis-like bacterial death against implant infections[J]. Nat Commun, 2024, 15(1): 1643.

[7]

, YU

, LI

, et al. Surface-confined piezocatalysis inspired by ROS generation of mitochondria respiratory chain for ultrasound-driven noninvasive elimination of implant infection[J]. ACS Nano, 2023, 17(10): 9415-9428.

[8]

ZHAO

, LIU

, LIAO

, et al. Biofilm microenvironment-sensitive piezoelectric nanomotors for enhanced penetration and ROS/NO synergistic bacterial elimination[J]. ACS Appl Mater Interfaces, 2024, 16(3): 3147-3161.

[9]

CHEN

, LI

, JIAO

, et al. In vitro study on the piezodynamic therapy with a BaTiO(3)-coating titanium scaffold under low-intensity pulsed ultrasound stimulation[J]. ACS Appl Mater Interfaces, 2021, 13(41): 49542-49555.

[10]

, LIU

, HUANG

, et al. Epitaxial strain enhanced ferroelectric polarization toward a giant tunneling electroresistance[J]. ACS Nano, 2024, 18(11): 7989-8001.

[11]

徐莲云, 侯振德, 富东慧, 等. 湿骨内压电电压的测试技术[J]. 医用生物力学, 2013, 28(5): 533-537.

, HOU

, FU

, et al. Technique for measuring piezo-voltages of wet bone[J]. J Med Biomech, 2013, 28(5): 533-537.

[12]

GONG

, ZHANG

, LIANG

, et al. Construction of a BaTiO₃/tubular g-C3N4 dual piezoelectric photocatalyst with enhanced carrier separation for efficient degradation of tetracycline[J]. Chem Eng J, 2023(461): 141947.

[13]

MEI

, XU

, WANG

, et al. Biofilm microenvironment-responsive self-assembly nanoreactors for all-stage biofilm associated infection through bacterial cuproptosis-like death and macrophage re-rousing[J]. Adv Mater, 2023, 35(36): e2303432.

[14]

DUPONT

, GRASS

, RENSING

. Copper toxicity and the origin of bacterial resistance—New insights and applications[J]. Metallomics, 2011, 3(11): 1109-18.

[15]

LANGHAMMER

, MULLER

, BOTTCHER

, et al. Crystal structure and related properties of copper-doped barium titanate ceramics[J]. Solid State Sciences, 2003, 5(7): 965-971.

[16]

KHARE

, BASU

, DUBEY

. Electrical stimulation and piezoelectric biomaterials for bone tissue engineering applications[J]. Biomaterials, 2020(258): 120280.

[17]

, HE

, GUO

, et al. Self-promoted electroactive biomimetic mineralized scaffolds for bacteria-infected bone regeneration[J]. Nat Commun, 2023, 14(1): 6963.

[18]

WANG

, OUYANG

, LUO

, et al. Rehabilitation exercise-driven symbiotic electrical stimulation system accelerating bone regeneration[J]. Sci Adv, 2024, 10(1): eadi6799.

[19]

GUAN

, TAN

, LIU

, et al. Ultrasonic interfacial engineering of red phosphorous-metal for eradicating MRSA infection effectively[J]. Adv Mater, 2021, 33(5): 2006047.

[20]

, XU

, CHEN

, et al. Piezoelectric nanostructured surface for ultrasound-driven immunoregulation to rescue titanium implant infection[J]. Adv Funct Mater, 2023, 33(28): 2214522.

[21]

, YUE

, WANG

, et al. Ultrasound-activated probiotics vesicles coating for titanium implant infections through bacterial cuproptosis-like death and immunoregulation[J]. Adv Mater, 2024, 36(44): e2405953.

[22]

JIANG

, HUO

, QI

, et al. Copper-induced tumor cell death mechanisms and antitumor theragnostic applications of copper complexes[J]. Nanomedicine (Lond), 2022, 17(5): 303-324.

[23]

JIA

, GUO

, WU

. Chemodynamic therapy via fenton and fenton-like nanomaterials: strategies and recent advances[J]. Small, 2022, 18(6): e2103868.

[24]

ZHAO

, WU

, XU

, et al. H(2)O(2) self-supplying and GSH-depleting nanosystem for amplified NIR mediated-chemodynamic therapy of MRSA biofilm-associated infections[J]. J Nanobiotechnology, 2024, 22(1): 117.

[25]

GUO

, DING

, SHANG

, et al. Multifunctional PtCuTe nanosheets with strong ROS scavenging and ROS-independent antibacterial properties promote diabetic wound healing[J]. Adv Mater, 2024, 36(8): e2306292.

[26]

SUN

, WANG

, HUANG

, et al. Ultrasound-driven radical chain reaction and immunoregulation of piezoelectric-based hybrid coating for treating implant infection[J]. Biomaterials, 2024(307): 122532.

[27]

AMIN YAVARI

, CASTENMILLER

S M

, VAN STRIJP

J A G

, et al. Combating implant infections: shifting focus from bacteria to host[J]. Adv Mater, 2020, 32(43): e2002962.

[28]

MCCULLOCH

, WELLS

, SOUZA-FONSECA-GUIMARAES

. Towards efficient immunotherapy for bacterial infection[J]. Trends Microbiol, 2022, 30(2): 158-69.

[29]

王磊, 张先龙, 曾炳芳. 低强度脉冲超声对实验性骨质疏松性骨折愈合骨痂力学性能的影响[J]. 医用生物力学, 2005, 20(4): 235-258.

WANG

, ZHANG

, ZENG

. Biomechanical evaluation of the treatment for osteoporotic fracture in rats by low-intensity pulsed ultrasound[J]. J Med Biomech, 2005, 20(4): 235-258.

[30]

GUO

, MAO

, WU

, et al. Ultrasound-triggered piezoelectric catalysis of zinc oxide @ glucose derived carbon spheres for the treatment of mrsa infected osteomyelitis[J]. Small, 2024, 20(38): e2400732.

2025年第40卷第5期

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文章信息

doi: 10.16156/j.1004-7220.2025.05.026

接收时间：2025-02-19
首发时间：2026-03-27
出版时间：2025-10-01

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作者

出版历史

收稿日期：2025-02-19
修回日期：2025-03-17

基金

国家自然科学基金项目(81772425; 82202660)

上海九院研究型医师项目(2022yxyjxys-wl)

作者信息

^1.上海交通大学医学院附属第九人民医院　骨科，上海市骨科内植物重点实验室，上海　200021

^2.南京医科大学第一附属医院　骨科，南京　210029

^3.中国科学院金属研究所　沈阳材料科学国家实验室，沈阳　110016

^4.中国科学技术大学　材料科学与工程学院，沈阳　110016

通讯作者:

王燎，主任医师，E-mail：wang821127@163.com；

矫义来，教授，E-mail：yljiao@imr.ac.cn；

吴强，E-mail：cherishhopewuqiang@hotmail.com

为共同通信作者

参考文献

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https://castjournals.cast.org.cn/joweb/yyswlx/CN/10.16156/j.1004-7220.2025.05.026

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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