纳米银/聚氨酯覆膜新型抗菌气管导管在大鼠体内的抗菌性实验研究

黄晓霞++徐成

[摘要]目的 探討纳米银/聚氨酯覆膜新型抗菌气管导管在大鼠体内的抗菌能力。方法 选取2016年1月深圳北京大学香港科技大学医学中心提供的48只SPF级SD雄性大鼠为研究对象。随机选取24只行气管内插管手术并在体内留置纳米银/聚氨酯覆膜新型抗菌气管导管的健康大鼠作为实验组，同时随机选取同期行气管内插管手术并在体内留置普通气管导管的24只健康大鼠作为对照组。分别于术后12、24、48、72 h用平板菌落计数法检测两组大鼠的肺泡灌洗液的菌落数，并用显微镜观察两组大鼠内置导管所形成的生物膜厚度。结果 术后12 h，两组大鼠肺泡灌洗液的菌落数比较，差异无统计学意义（P>0.05）。术后24、48 h及72 h实验组大鼠肺泡灌洗液的菌落数显著少于对照组（P<0.05）。术后12、24 h，两组大鼠内置导管所形成的生物膜厚度比较，差异无统计学意义（P>0.05）。实验组大鼠术后48、72 h内置导管所形成的生物膜厚度明显低于对照组（P<0.05）。结论 纳米银/聚氨酯覆膜新型抗菌气管导管相较于普通导管有更强的抗菌及抗生物膜增生的性能。

[关键词]纳米银/聚氨酯覆膜新型抗菌气管导管；肺泡灌洗液；菌落数；物膜厚度

[中图分类号] R714.253 [文献标识码] A [文章编号] 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呼吸机在重症呼吸衰竭患者中的使用频率很高，而气管内插管往往会使患者出现肺部感染现象，故需要给予足够重视[1]。因使用导管所引起的肺部感染的治疗往往选用抗生素疗法，但所取得的治疗效果并不乐观，且患者多次反复使用抗生素会导致常见致病菌产生耐药性，从而更加不利于治疗。已有相关研究表明，细菌生物膜的形成是造成导管感染的主要原因[2]。故从导管材质方面入手可减少导管所引起的感染概率。纳米银/聚氨酯覆膜新型抗菌气管导管以聚氨酯对导管表面进行处理并用纳米银覆膜技术制备而来，具有抗菌的性能[3]。本研究以48只大鼠为研究对象，探讨纳米银/聚氨酯覆膜新型抗菌气管导管的抗菌以及抗生物膜增生的效果，取得较好效果，现报道如下。

1材料与方法

1.1实验材料

SPF 级SD 雄性大鼠48只，体重 180～200 g，年龄3～5个月，由深圳北京大学香港科技大学医学中心提供，许可证编号：SYSK（粤）2010-0106。所有的大鼠状态良好，在实施本研究前大鼠应至少提前饲养7 d，且温度及湿度均适宜，给足够的食物和水。普通4.0 mm I.D.导气管（爱尔兰Mallinckrodt Medical 公司），纳米银/聚氨酯覆膜新型抗菌气管导管由本实验室自制，聚氨酯对普通气管导管表面进行处理并用纳米银覆膜技术进行制备。

1.2 动物分组方案

将SD 雄性大鼠48只随机平均分为实验组与对照组，分别于12、24、48 h及72 h将每组大鼠随机分为6只，进行测定。

1.3 实验方法

动物手术前要先注射配制好的水合氯醛1 ml/100 g进行麻醉。大鼠放在实验台上，把前牙和四肢绑好。放一些棉花在大鼠头部下面，将大鼠舌头拉起，顺势将耳镜送入口腔，待大鼠吸气时将导管置入气道中。实验组大鼠放置的为纳米银/聚氨酯覆膜新型抗菌气管导管，对照组放置的为普通导管。

1.4 观察指标

于大鼠术后12、24、48 h及72 h（每组每个时间点使用6只大鼠行观察指检测），获得肺泡灌洗液以及取出留置的气管导管，检查导管表面的生物膜厚度。实验完毕，脱颈处死全部对象。

1.5统计学处理

运用SPSS 19.0统计学统计软件对数据进行分析，计量资料以x±s表示，采用t检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组肺泡灌洗液菌落数的比较

术后12 h，两组大鼠肺泡灌洗液的菌落数比较，差异无统计学意义（P>0.05）。术后24、48 h及72 h實验组大鼠肺泡灌洗液的菌落数显著少于对照组（P<0.05）（表1）。

2.2两组生物膜厚度的比较

术后12、24 h，两组大鼠内置导管所形成的生物膜厚度比较，差异无统计学意义（P>0.05）。实验组大鼠术后48、72 h内置导管所形成的生物膜厚度明显低于对照组（P<0.05）（表2）。

3讨论

呼吸机为ICU病房最常用的仪器之一，在救治危重患者生命的进程中起着非常重要的作用，需将导气管置入呼吸道内方可使用[3]。而气管导管则会引发肺部感染，从而增加患者死亡率[4-5]，此问题仍然是ICU病房中急需解决的问题之一。即便强化气道管理，也无法完全防止肺部感染的产生。与导管感染有关的常见细菌主要有白色念珠菌、鲍曼不动杆菌、肺炎克雷伯杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌等。导管诱发的感染常常运用抗生素医治，但治疗效果不佳。反复使用抗生素还可使导管产生的常见致病菌产生耐药性，从而加大治疗的难度[6-7]。改良导管的材料，增强其抗菌性能，从源头上遏制肺部感染现象[8]。

随着通气的进行导管表面有细菌生物膜生成为导致呼吸机肺部感染的首要原因之一。细菌生物膜的主要成分为细菌在生长过程中自身分泌的多糖物质及细胞所构成的多细菌复合体。细菌为适应周围环境而产生生物膜，生物膜具备较强的抵御抗生素及机体免疫的能力，进而形成临床上的难以治愈的感染。

有相关文献报道，导管引发的肺部感染，主要的病发时间为使用呼吸机之后的3 d内，且病发率与使用时间成正比[9-10]。呼吸机通气时导管表面细菌大量繁殖，最终导致感染形成，所以可以通过研制新型的气管导管，抑制生物膜的生成，很有可能会成为防止肺部感染的重要方法之一。生物膜最先形成于导管的表面，可以根据该特点，研制新型医学抗菌材料。可在导管表面涂层特殊物质以减少细菌的黏滞性，或者应用抗生素渗透处置技术等方式，增强材料的抗菌性能。以上方式目前还处于研究中，尚无真正用于临床。如今虽有一些带有涂层的新型材料已上市，具有一定的抗菌效果，但同时存在一些问题如抗菌涂层易脱落等。而涂层抗生素由于其抗菌谱较窄，故导致感染的很多细菌没有被杀灭。而导气管生物膜增厚与细菌大量繁殖的时间一致，均为通气3 d之内[11-12]。故本研究以12、24、48 h及72 h为主要研究时间，监测大鼠肺部菌落数目，以及导管生物膜增厚情况，评价新型导管的抗菌性能。

有相关研究人员报道，导致表面所产生的生物膜是导致细菌感染的最主要原因，而生物膜首先产生于导管的表面[13]。导管表面会滋生细菌及生物膜，为增强抗菌性能可以对导管表面进行处理。已有学者采用抗菌物质覆盖在导管表面来达到抗菌的目的，虽然可以起到一定的作用，但表面的抗菌物质容易溶解脱离，影响其发挥作用[14]。纳米银/聚氨酯覆膜新型抗菌气管导管是用聚氨酯对导管表面进行处理并用纳米银覆膜技术制备而来，具有安全性高、抗菌性能强、不易溶解待优势。纳米银/聚氨酯覆膜新型抗菌气管导管的抗菌性能极强，且抗菌谱较广对革兰阳性球菌以及革兰阴性球菌均可产生抑制效果，除此之外还对一些微生物及病毒也有抗性[15]。纳米银可以对抗肺炎相关致病菌，如对白色念珠菌、鲍曼不动杆菌、肺炎克雷伯杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌等均具有很好的抑制作用，长效、缓释且无耐药性产生，效果优于抗生素。聚氨酯由其特殊的化学结构、优良的机械性能以及优良的血液伋生物相容性，已普遍应用于医学范畴。纳米银/聚氨酯复合材质具备无害、安全、抗菌性能好等优势，可以抑制导管表面的细菌黏滞，延缓生物膜的生成时长，进而降低肺部感染的发生率。本研究结果显示，两组所形成的生物膜厚度具备显著的差异，提示纳米银/聚氨酯覆膜新型抗菌气管导管具有良好的抗菌性能及抗生物膜增生的效果。

综上所述，本研究认为纳米银/聚氨酯覆膜新型抗菌气管导管作为一种新型医用材料，具有抗菌的优良性能及应用前景，可作为在多种医学材料的复合涂层。新型纳米银/聚氨酯覆膜抗菌导气管可以明显抑制SD大鼠呼吸道细菌滋生及生物膜生成，说明其能够抑制呼吸机肺部感染的产生，临床上值得推广应用。

[参考文献]

[1]罗登立.220例重症患者的肺部感染情况分析[J].医药卫生（全文版）2016，（2）：254-255.

[2]杨兆钰，邱淑璇，王勇利，等.一种可再分散的纳米银/聚氨酯杂化材料的制备及表征[J].高分子材料科学与工程，2012， （12）：118-121.

[3]林竹，敖新珍.急诊重症监护病房呼吸机相关性肺炎危险因素分析[J].大家健康，2014，8（8）：100-101.

[4]韋艳，李晓阳，丁丽丽，等.重症监护病房呼吸机相关性肺炎的危险因素分析[J].中国感染与化疗杂志，2014，14（1）：7-10.

[5]于洪涛，贾金广，王敏，等.呼吸重症监护病房呼吸机相关性肺炎的危险因素分析[J].中国呼吸与危重监护杂志，2011， 10（1）：69-71.

[6]王醒，江筱莉，周昱薇，等.纳米银/聚氨酯覆膜新型抗菌气管导管在家兔体内的抑菌效果研究[J].中国医疗设备，2013，28（8）：20-22.

[7]罗保华，陈捷，王共先，等.医用纳米银涂层输尿管支架体内及体外抗菌效果[J].中华实验外科杂志，2010，27（12）：1953-1954.

[8]何伟，王翔，高莹，等.新型纳米银/聚氨酯胆道支架表面抗菌涂层的体外抑菌试验[J].中国组织工程研究，2011，15（3）：453-456.

[9]蒋述科，罗彪峰，李荣明，等.重症监护病房早发与晚发呼吸机相关性肺炎病原体耐药性差异[J].中国感染控制杂志，2014，13（4）：208-211.

[10]马冬璞.重症监护病房患者呼吸机相关性肺炎发生原因分析及对策[J].中外医疗，2014，33（1）：42-44.

[11]徐琳琳.呼吸重症监护病房呼吸机相关性肺炎的危险因素及预后分析[J].临床肺科杂志，2015，20（6）：1059-1061.

[12]周玉仙，涂丽娜.重症监护病房呼吸机相关性肺炎目标监测分析[J].华西医学，2014，29（10）：1933-1935.

[13]李晓倩，阎锡新.气管导管生物膜与呼吸机相关性肺炎[J].国际呼吸杂志，2014，34（S1）：4-8.

[14]刘卫娟，左泽兰.气管导管细菌生物膜与呼吸机相关性肺炎的研究进展[J].护士进修杂志，2009，24（8）：722-724.

[15]何伟，王翔，高莹，等.新型纳米银/聚氨酯胆道支架表面抗菌涂层的体外抑菌试验[J].中国组织工程研究，2011， 15（3）：453-456.

（收稿日期：2016-12-26 本文编辑：顾雪菲）