港大研究｜智能植入物塗層15分鐘殺菌99.94% 無需抗生素兼促進骨骼融合

Apr 1 2026

港大醫學院臨床醫學學院矯形及創傷外科學系研究團隊今日（1日）宣布，成功研發一種可由近紅外線啟動的智能鈦金屬植入物塗層，只需單次以近紅外線照射15分鐘，便可快速清除金黃葡萄球菌生物膜達99.94%，毋須使用抗生素之餘，亦能同時促進新骨生成及骨骼與植入物融合。團隊表示，塗層以二氧化鈦為基礎，而二氧化鈦亦是鈦金屬天然表面氧化層中的相同化合物，或有助與現有鈦金屬植入物配合應用，提升未來臨床轉化的可行性。研究成果已刊於國際期刊《Cell Biomaterials》，並成為封面故事。

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港大醫學院指，技術有望應用於多種常見骨科植入物，包括關節置換、骨折內固定裝置、脊椎融合器、牙科植體及顱顏植入物等，冀為植入物感染提供新方案。

植入物感染難清　生物膜增耐藥風險

植入物相關感染一直是骨科手術的重要挑戰。港大醫學院指出，當細菌在植入物表面形成生物膜，便會對抗生素及患者免疫系統產生耐受性，患者往往需要反覆清創、翻修手術及長期使用高劑量全身性抗生素；相關治療不但延長康復時間、增加醫療開支，亦可能加劇抗生素耐藥風險，甚至引致反覆感染。
領導研究的港大醫學院臨床醫學學院矯形及創傷外科學系教授楊偉國教授表示：「植入物相關感染是導致植入物失效的重要原因。細菌一旦在植入物表面產生並形成生物膜，通常難以清除，並往往會引致持續發炎，令植入物未能固定，最終造成鬆脫甚至失效。」

他續指：「現有抗菌塗層雖能提供一定保護，但多依賴外加藥劑，如抗生素、金屬離子或複雜生物活性分子。這些方法載藥量有限，釋放劑量也難以精準控制，還可能有潛在毒性，而且藥效消退後抗菌功能便會隨之消失。因此，臨床上亟需一種新技術，可在體內原位啟動、效果可控持久，既能高效清除生物膜，又能促進骨骼與植入物的融合，而無需使用額外藥物。這正是我們的研究方向。」

近紅外線啟動　光熱效應迅速殺菌

現時廣泛應用於骨科手術的鈦金屬及其合金植入物，表面通常有一層天然形成的二氧化鈦薄膜，雖具良好生物相容性，但缺乏主動抗菌及促成骨骼生長的能力；當金黃葡萄球菌等細菌在表面形成生物膜後，單靠抗生素往往難以根除，患者或需接受侵入性翻修手術。

港大醫學院團隊以模板輔助技術在鈦塗層精準構建納米蜂窩狀結構，並經氫化處理引入氧空位，製成可遙距啟動的智能塗層。團隊指，在近紅外線照射下，塗層可同步產生活性氧及溫和局部光熱效應，迅速破壞生物膜結構並殺滅細菌。
研究顯示，在體外實驗中，單次15分鐘照射即可清除99.94%金黃葡萄球菌；在大鼠脛骨缺損感染模型中，亦能消除91.58%的生物膜。與傳統鈦植入物相比，智能塗層可顯著減少生物膜殘留、膿液形成及局部炎症反應。