納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導(dǎo)管在大鼠體內(nèi)的抗菌性實(shí)驗(yàn)研究

黃曉霞++徐成

[摘要]目的 探討納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導(dǎo)管在大鼠體內(nèi)的抗菌能力。方法 選取2016年1月深圳北京大學(xué)香港科技大學(xué)醫(yī)學(xué)中心提供的48只SPF級(jí)SD雄性大鼠為研究對(duì)象。隨機(jī)選取24只行氣管內(nèi)插管手術(shù)并在體內(nèi)留置納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導(dǎo)管的健康大鼠作為實(shí)驗(yàn)組，同時(shí)隨機(jī)選取同期行氣管內(nèi)插管手術(shù)并在體內(nèi)留置普通氣管導(dǎo)管的24只健康大鼠作為對(duì)照組。分別于術(shù)后12、24、48、72 h用平板菌落計(jì)數(shù)法檢測(cè)兩組大鼠的肺泡灌洗液的菌落數(shù)，并用顯微鏡觀察兩組大鼠內(nèi)置導(dǎo)管所形成的生物膜厚度。結(jié)果 術(shù)后12 h，兩組大鼠肺泡灌洗液的菌落數(shù)比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。術(shù)后24、48 h及72 h實(shí)驗(yàn)組大鼠肺泡灌洗液的菌落數(shù)顯著少于對(duì)照組（P<0.05）。術(shù)后12、24 h，兩組大鼠內(nèi)置導(dǎo)管所形成的生物膜厚度比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。實(shí)驗(yàn)組大鼠術(shù)后48、72 h內(nèi)置導(dǎo)管所形成的生物膜厚度明顯低于對(duì)照組（P<0.05）。結(jié)論 納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導(dǎo)管相較于普通導(dǎo)管有更強(qiáng)的抗菌及抗生物膜增生的性能。

[關(guān)鍵詞]納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導(dǎo)管；肺泡灌洗液；菌落數(shù)；物膜厚度

[中圖分類號(hào)] R714.253 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-4721（2017）02（c）-0004-03

Antibacterial experiment research on nano-silver/polyurethane coated new antibacterial activity of tracheal catheter in rats

HUANG Xiao-xia XU Cheng

Department of Respiratory Medicine，the Second People′s Hospital of Shenzhen City in Guangdong Province，Shenzhen 518035，China

[Abstract]Objective To explore the antimicrobial ability of nano-silver/polyurethane-coated endotracheal tube in rats.Methods 48 Sprague-Dawley （SD） male rats in SPF grade supplied from Shenzhen PKU-HKUST Medical Center were selected in January 2016.24 healthy rats performed with endotracheal intubation and implanted with nano-silver/polyurethane were coated new antibacterial activity of tracheal catheter were randomly selected as experimental group.During the same period，24 healthy rats performed with endotracheal intubation and inserted common tracheal catheter were selected as control group in random.The clump counted by bronchoalveolar lavage fluid was tested by plate culture counting method 12，24，48 h，and 72 h after surgeries.The biological membrane thickness formed by endotracheal tube in the two groups was observed by microscope.Results There was no great difference in clump count by bronchoalveolar lavage fluid 12 h after surgeries （P>0.05）.In the experimental group，the clump count by bronchoalveolar lavage fluid 24，48 h，and 72 h after surgeries were both much less than those in the control group （P<0.05）.The biological membrane thickness formed by endotracheal tube 12 h and 24 h after surgeries in the experimental group was not displayed statistical difference（P>0.05）.In the experimental group，the biological membrane thickness was formed by endotracheal tube 48 h and 72 h after surgeries were greatly lower than those in the control group （P<0.05）.Conclusion In comparison with the normal catheter，antimicrobial nano-silver/polyurethane-coated endotracheal tube obtains a stronger antibacterial and anti-biological membrane augmentation properties.

[Key words]Nano-silver/polyurethane coated new antibacterial endotracheal tube；Bronchoalveolar lavage fluid；Clump countr；Film thickness呼吸機(jī)在重癥呼吸衰竭患者中的使用頻率很高，而氣管內(nèi)插管往往會(huì)使患者出現(xiàn)肺部感染現(xiàn)象，故需要給予足夠重視[1]。因使用導(dǎo)管所引起的肺部感染的治療往往選用抗生素療法，但所取得的治療效果并不樂(lè)觀，且患者多次反復(fù)使用抗生素會(huì)導(dǎo)致常見(jiàn)致病菌產(chǎn)生耐藥性，從而更加不利于治療。已有相關(guān)研究表明，細(xì)菌生物膜的形成是造成導(dǎo)管感染的主要原因[2]。故從導(dǎo)管材質(zhì)方面入手可減少導(dǎo)管所引起的感染概率。納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導(dǎo)管以聚氨酯對(duì)導(dǎo)管表面進(jìn)行處理并用納米銀覆膜技術(shù)制備而來(lái)，具有抗菌的性能[3]。本研究以48只大鼠為研究對(duì)象，探討納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導(dǎo)管的抗菌以及抗生物膜增生的效果，取得較好效果，現(xiàn)報(bào)道如下。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

SPF 級(jí)SD 雄性大鼠48只，體重 180～200 g，年齡3～5個(gè)月，由深圳北京大學(xué)香港科技大學(xué)醫(yī)學(xué)中心提供，許可證編號(hào)：SYSK（粵）2010-0106。所有的大鼠狀態(tài)良好，在實(shí)施本研究前大鼠應(yīng)至少提前飼養(yǎng)7 d，且溫度及濕度均適宜，給足夠的食物和水。普通4.0 mm I.D.導(dǎo)氣管（愛(ài)爾蘭Mallinckrodt Medical 公司），納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導(dǎo)管由本實(shí)驗(yàn)室自制，聚氨酯對(duì)普通氣管導(dǎo)管表面進(jìn)行處理并用納米銀覆膜技術(shù)進(jìn)行制備。

1.2 動(dòng)物分組方案

將SD 雄性大鼠48只隨機(jī)平均分為實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組，分別于12、24、48 h及72 h將每組大鼠隨機(jī)分為6只，進(jìn)行測(cè)定。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

動(dòng)物手術(shù)前要先注射配制好的水合氯醛1 ml/100 g進(jìn)行麻醉。大鼠放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，把前牙和四肢綁好。放一些棉花在大鼠頭部下面，將大鼠舌頭拉起，順勢(shì)將耳鏡送入口腔，待大鼠吸氣時(shí)將導(dǎo)管置入氣道中。實(shí)驗(yàn)組大鼠放置的為納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導(dǎo)管，對(duì)照組放置的為普通導(dǎo)管。

1.4 觀察指標(biāo)

于大鼠術(shù)后12、24、48 h及72 h（每組每個(gè)時(shí)間點(diǎn)使用6只大鼠行觀察指檢測(cè)），獲得肺泡灌洗液以及取出留置的氣管導(dǎo)管，檢查導(dǎo)管表面的生物膜厚度。實(shí)驗(yàn)完畢，脫頸處死全部對(duì)象。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

運(yùn)用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)量資料以x±s表示，采用t檢驗(yàn)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組肺泡灌洗液菌落數(shù)的比較

術(shù)后12 h，兩組大鼠肺泡灌洗液的菌落數(shù)比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。術(shù)后24、48 h及72 h實(shí)驗(yàn)組大鼠肺泡灌洗液的菌落數(shù)顯著少于對(duì)照組（P<0.05）（表1）。

2.2兩組生物膜厚度的比較

術(shù)后12、24 h，兩組大鼠內(nèi)置導(dǎo)管所形成的生物膜厚度比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。實(shí)驗(yàn)組大鼠術(shù)后48、72 h內(nèi)置導(dǎo)管所形成的生物膜厚度明顯低于對(duì)照組（P<0.05）（表2）。

3討論

呼吸機(jī)為ICU病房最常用的儀器之一，在救治危重患者生命的進(jìn)程中起著非常重要的作用，需將導(dǎo)氣管置入呼吸道內(nèi)方可使用[3]。而氣管導(dǎo)管則會(huì)引發(fā)肺部感染，從而增加患者死亡率[4-5]，此問(wèn)題仍然是ICU病房中急需解決的問(wèn)題之一。即便強(qiáng)化氣道管理，也無(wú)法完全防止肺部感染的產(chǎn)生。與導(dǎo)管感染有關(guān)的常見(jiàn)細(xì)菌主要有白色念珠菌、鮑曼不動(dòng)桿菌、肺炎克雷伯桿菌、銅綠假單胞菌、金黃色葡萄球菌等。導(dǎo)管誘發(fā)的感染常常運(yùn)用抗生素醫(yī)治，但治療效果不佳。反復(fù)使用抗生素還可使導(dǎo)管產(chǎn)生的常見(jiàn)致病菌產(chǎn)生耐藥性，從而加大治療的難度[6-7]。改良導(dǎo)管的材料，增強(qiáng)其抗菌性能，從源頭上遏制肺部感染現(xiàn)象[8]。

隨著通氣的進(jìn)行導(dǎo)管表面有細(xì)菌生物膜生成為導(dǎo)致呼吸機(jī)肺部感染的首要原因之一。細(xì)菌生物膜的主要成分為細(xì)菌在生長(zhǎng)過(guò)程中自身分泌的多糖物質(zhì)及細(xì)胞所構(gòu)成的多細(xì)菌復(fù)合體。細(xì)菌為適應(yīng)周圍環(huán)境而產(chǎn)生生物膜，生物膜具備較強(qiáng)的抵御抗生素及機(jī)體免疫的能力，進(jìn)而形成臨床上的難以治愈的感染。

有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，導(dǎo)管引發(fā)的肺部感染，主要的病發(fā)時(shí)間為使用呼吸機(jī)之后的3 d內(nèi)，且病發(fā)率與使用時(shí)間成正比[9-10]。呼吸機(jī)通氣時(shí)導(dǎo)管表面細(xì)菌大量繁殖，最終導(dǎo)致感染形成，所以可以通過(guò)研制新型的氣管導(dǎo)管，抑制生物膜的生成，很有可能會(huì)成為防止肺部感染的重要方法之一。生物膜最先形成于導(dǎo)管的表面，可以根據(jù)該特點(diǎn)，研制新型醫(yī)學(xué)抗菌材料?？稍趯?dǎo)管表面涂層特殊物質(zhì)以減少細(xì)菌的黏滯性，或者應(yīng)用抗生素滲透處置技術(shù)等方式，增強(qiáng)材料的抗菌性能。以上方式目前還處于研究中，尚無(wú)真正用于臨床。如今雖有一些帶有涂層的新型材料已上市，具有一定的抗菌效果，但同時(shí)存在一些問(wèn)題如抗菌涂層易脫落等。而涂層抗生素由于其抗菌譜較窄，故導(dǎo)致感染的很多細(xì)菌沒(méi)有被殺滅。而導(dǎo)氣管生物膜增厚與細(xì)菌大量繁殖的時(shí)間一致，均為通氣3 d之內(nèi)[11-12]。故本研究以12、24、48 h及72 h為主要研究時(shí)間，監(jiān)測(cè)大鼠肺部菌落數(shù)目，以及導(dǎo)管生物膜增厚情況，評(píng)價(jià)新型導(dǎo)管的抗菌性能。

有相關(guān)研究人員報(bào)道，導(dǎo)致表面所產(chǎn)生的生物膜是導(dǎo)致細(xì)菌感染的最主要原因，而生物膜首先產(chǎn)生于導(dǎo)管的表面[13]。導(dǎo)管表面會(huì)滋生細(xì)菌及生物膜，為增強(qiáng)抗菌性能可以對(duì)導(dǎo)管表面進(jìn)行處理。已有學(xué)者采用抗菌物質(zhì)覆蓋在導(dǎo)管表面來(lái)達(dá)到抗菌的目的，雖然可以起到一定的作用，但表面的抗菌物質(zhì)容易溶解脫離，影響其發(fā)揮作用[14]。納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導(dǎo)管是用聚氨酯對(duì)導(dǎo)管表面進(jìn)行處理并用納米銀覆膜技術(shù)制備而來(lái)，具有安全性高、抗菌性能強(qiáng)、不易溶解待優(yōu)勢(shì)。納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導(dǎo)管的抗菌性能極強(qiáng)，且抗菌譜較廣對(duì)革蘭陽(yáng)性球菌以及革蘭陰性球菌均可產(chǎn)生抑制效果，除此之外還對(duì)一些微生物及病毒也有抗性[15]。納米銀可以對(duì)抗肺炎相關(guān)致病菌，如對(duì)白色念珠菌、鮑曼不動(dòng)桿菌、肺炎克雷伯桿菌、銅綠假單胞菌、金黃色葡萄球菌等均具有很好的抑制作用，長(zhǎng)效、緩釋且無(wú)耐藥性產(chǎn)生，效果優(yōu)于抗生素。聚氨酯由其特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的機(jī)械性能以及優(yōu)良的血液伋生物相容性，已普遍應(yīng)用于醫(yī)學(xué)范疇。納米銀/聚氨酯復(fù)合材質(zhì)具備無(wú)害、安全、抗菌性能好等優(yōu)勢(shì)，可以抑制導(dǎo)管表面的細(xì)菌黏滯，延緩生物膜的生成時(shí)長(zhǎng)，進(jìn)而降低肺部感染的發(fā)生率。本研究結(jié)果顯示，兩組所形成的生物膜厚度具備顯著的差異，提示納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導(dǎo)管具有良好的抗菌性能及抗生物膜增生的效果。

綜上所述，本研究認(rèn)為納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導(dǎo)管作為一種新型醫(yī)用材料，具有抗菌的優(yōu)良性能及應(yīng)用前景，可作為在多種醫(yī)學(xué)材料的復(fù)合涂層。新型納米銀/聚氨酯覆膜抗菌導(dǎo)氣管可以明顯抑制SD大鼠呼吸道細(xì)菌滋生及生物膜生成，說(shuō)明其能夠抑制呼吸機(jī)肺部感染的產(chǎn)生，臨床上值得推廣應(yīng)用。

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（收稿日期：2016-12-26 本文編輯：顧雪菲）