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假体关节感染（PJI）是一种灾难性的术后并发症,葡萄球菌是其主要病原菌,尤其是金黄色葡萄球菌（S.aureus）。关于PJI的体内机制和防治策略,虽然学术界进行了大量的体外研究,但体外结果的显著性差异不足以反映PJI真正的体内致病机制,也无法提供PJI各种体内防治措施的有效性。体内机制的研究依赖于临床相关的工具菌、能够实时监测感染的示踪标记以及合理有效的动物模型等。BLI技术联合生物发光细菌不仅可以实时定量监测体内感染,而且在减少实验动物消耗量的同时提供大量真实可靠的体内感染信息。鉴于此,课题组筛选PJI相关临床菌株,获取一株分离自PJI病人的S.aureus,MLST分型为ST1792;应用噬菌体转导技术,将生物发光Lux基因导入ST1792基因组内,成功构建稳定生物发光临床株金葡菌ST1792-Lux。以各10只BALB/c小鼠为模型动物,克氏针、钛片分别为左膝关节假体、背部皮下假体,约1×105 CFU ST1792-Lux为致病菌,成功构建稳定生物发光临床株S.aureus关节假体相关感染模型及假体相关软组织感染模型。为了进一步探究PJI体内机制和其有效的防治措施,课题组通过磁控溅射方法在钛金属假体表面制备新型纳米MgF2颗粒膜抗感染生物材料,以上述体内模型为平台,系统探究了纳米MgF2颗粒膜的体内外抗感染特征及机制。传统的SD大鼠假体相关骨髓炎模型和新型稳定生物发光小鼠假体相关软组织感染模型均表明,纳米MgF2膜具有较好的体内抗感染作用,但在体外条件下,该生物材料本身仅表现出一定的抗生物膜能力。进一步通过血液-生物材料-细菌共培养研究,发现纳米MgF2颗粒膜可增强人多形核白细胞（PMN）的吞噬能力和稳定性,进而提高PMN的抗菌能力。基于上述研究结果,课题组提出新型纳米MgF2颗粒膜生物材料具有双重抗菌特性,即生物材料表面抗生物膜形成的直接抑菌作用和增强固有免疫的间接抗菌作用,使其表现出良好的体内抗感染特性,具有临床转化前景。本研究以临床问题为背景,通过临床筛选、基因构建等基础实验,成功构建可用于科研的稳定生物发光临床株S.aureus工具菌及相关体内模型;基于此研究平台,课题组第一次从固有免疫角度探讨了新型纳米MgF2颗粒膜的体内外抗感染特征及机制。本研究不仅建立了骨科假体相关感染的体内外研究平台,也为新型纳米MgF2颗粒膜生物材料的临床转化提供了重要体内研究证据。