納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導管在大鼠體內的抗菌性實驗研究

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管在大鼠體內的抗菌能力。方法 選取2016年1月深圳北京大學香港科技大學醫學中心提供的48只SPF級SD雄性大鼠為研究對象。隨機選取24只行氣管內插管手術并在體內留置納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導管的健康大鼠作為實驗組，同時隨機選取同期行氣管內插管手術并在體內留置普通氣管導管的24只健康大鼠作為對照組。分別于術后12、24、48、72 h用平板菌落計數法檢測兩組大鼠的肺泡灌洗液的菌落數，并用顯微鏡觀察兩組大鼠內置導管所形成的生物膜厚度。結果 術后12 h，兩組大鼠肺泡灌洗液的菌落數比較，差異無統計學意義（P>0.05）。術后24、48 h及72 h實驗組大鼠肺泡灌洗液的菌落數顯著少于對照組（P<0.05）。術后12、24 h，兩組大鼠內置導管所形成的生物膜厚度比較，差異無統計學意義（P>0.05）。實驗組大鼠術后48、72 h內置導管所形成的生物膜厚度明顯低于對照組（P<0.05）。結論 納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導管相較于普通導管有更強的抗菌及抗生物膜增生的性能。

[關鍵詞]納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導管；肺泡灌洗液；菌落數；物膜厚度

[中圖分類號] R714.253 [文獻標識碼] A [文章編號] 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呼吸機在重癥呼吸衰竭患者中的使用頻率很高，而氣管內插管往往會使患者出現肺部感染現象，故需要給予足夠重視[1]。因使用導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觀，且患者多次反復使用抗生素會導致常見致病菌產生耐藥性，從而更加不利于治療。已有相關研究表明，細菌生物膜的形成是造成導管感染的主要原因[2]。故從導管材質方面入手可減少導管所引起的感染概率。納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導管以聚氨酯對導管表面進行處理并用納米銀覆膜技術制備而來，具有抗菌的性能[3]。本研究以48只大鼠為研究對象，探討納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導管的抗菌以及抗生物膜增生的效果，取得較好效果，現報道如下。

1材料與方法

1.1實驗材料

SPF 級SD 雄性大鼠48只，體重 180～200 g，年齡3～5個月，由深圳北京大學香港科技大學醫學中心提供，許可證編號：SYSK（粵）2010-0106。所有的大鼠狀態良好，在實施本研究前大鼠應至少提前飼養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.導氣管（愛爾蘭Mallinckrodt Medical 公司），納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導管由本實驗室自制，聚氨酯對普通氣管導管表面進行處理并用納米銀覆膜技術進行制備。

1.2 動物分組方案

將SD 雄性大鼠48只隨機平均分為實驗組與對照組，分別于12、24、48 h及72 h將每組大鼠隨機分為6只，進行測定。

1.3 實驗方法

動物手術前要先注射配制好的水合氯醛1 ml/100 g進行麻醉。大鼠放在實驗臺上，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，順勢將耳鏡送入口腔，待大鼠吸氣時將導管置入氣道中。實驗組大鼠放置的為納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導管，對照組放置的為普通導管。

1.4 觀察指標

于大鼠術后12、24、48 h及72 h（每組每個時間點使用6只大鼠行觀察指檢測），獲得肺泡灌洗液以及取出留置的氣管導管，檢查導管表面的生物膜厚度。實驗完畢，脫頸處死全部對象。

1.5統計學處理

運用SPSS 19.0統計學統計軟件對數據進行分析，計量資料以x±s表示，采用t檢驗，以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組肺泡灌洗液菌落數的比較

術后12 h，兩組大鼠肺泡灌洗液的菌落數比較，差異無統計學意義（P>0.05）。術后24、48 h及72 h實驗組大鼠肺泡灌洗液的菌落數顯著少于對照組（P<0.05）（表1）。

2.2兩組生物膜厚度的比較

術后12、24 h，兩組大鼠內置導管所形成的生物膜厚度比較，差異無統計學意義（P>0.05）。實驗組大鼠術后48、72 h內置導管所形成的生物膜厚度明顯低于對照組（P<0.05）（表2）。

3討論

呼吸機為ICU病房最常用的儀器之一，在救治危重患者生命的進程中起著非常重要的作用，需將導氣管置入呼吸道內方可使用[3]。而氣管導管則會引發肺部感染，從而增加患者死亡率[4-5]，此問題仍然是ICU病房中急需解決的問題之一。即便強化氣道管理，也無法完全防止肺部感染的產生。與導管感染有關的常見細菌主要有白色念珠菌、鮑曼不動桿菌、肺炎克雷伯桿菌、銅綠假單胞菌、金黃色葡萄球菌等。導管誘發的感染常常運用抗生素醫治，但治療效果不佳。反復使用抗生素還可使導管產生的常見致病菌產生耐藥性，從而加大治療的難度[6-7]。改良導管的材料，增強其抗菌性能，從源頭上遏制肺部感染現象[8]。

隨著通氣的進行導管表面有細菌生物膜生成為導致呼吸機肺部感染的首要原因之一。細菌生物膜的主要成分為細菌在生長過程中自身分泌的多糖物質及細胞所構成的多細菌復合體。細菌為適應周圍環境而產生生物膜，生物膜具備較強的抵御抗生素及機體免疫的能力，進而形成臨床上的難以治愈的感染。

有相關文獻報道，導管引發的肺部感染，主要的病發時間為使用呼吸機之后的3 d內，且病發率與使用時間成正比[9-10]。呼吸機通氣時導管表面細菌大量繁殖，最終導致感染形成，所以可以通過研制新型的氣管導管，抑制生物膜的生成，很有可能會成為防止肺部感染的重要方法之一。生物膜最先形成于導管的表面，可以根據該特點，研制新型醫學抗菌材料。可在導管表面涂層特殊物質以減少細菌的黏滯性，或者應用抗生素滲透處置技術等方式，增強材料的抗菌性能。以上方式目前還處于研究中，尚無真正用于臨床。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，但同時存在一些問題如抗菌涂層易脫落等。而涂層抗生素由于其抗菌譜較窄，故導致感染的很多細菌沒有被殺滅。而導氣管生物膜增厚與細菌大量繁殖的時間一致，均為通氣3 d之內[11-12]。故本研究以12、24、48 h及72 h為主要研究時間，監測大鼠肺部菌落數目，以及導管生物膜增厚情況，評價新型導管的抗菌性能。

有相關研究人員報道，導致表面所產生的生物膜是導致細菌感染的最主要原因，而生物膜首先產生于導管的表面[13]。導管表面會滋生細菌及生物膜，為增強抗菌性能可以對導管表面進行處理。已有學者采用抗菌物質覆蓋在導管表面來達到抗菌的目的，雖然可以起到一定的作用，但表面的抗菌物質容易溶解脫離，影響其發揮作用[14]。納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導管是用聚氨酯對導管表面進行處理并用納米銀覆膜技術制備而來，具有安全性高、抗菌性能強、不易溶解待優勢。納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導管的抗菌性能極強，且抗菌譜較廣對革蘭陽性球菌以及革蘭陰性球菌均可產生抑制效果，除此之外還對一些微生物及病毒也有抗性[15]。納米銀可以對抗肺炎相關致病菌，如對白色念珠菌、鮑曼不動桿菌、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，長效、緩釋且無耐藥性產生，效果優于抗生素。聚氨酯由其特殊的化學結構、優良的機械性能以及優良的血液伋生物相容性，已普遍應用于醫學范疇。納米銀/聚氨酯復合材質具備無害、安全、抗菌性能好等優勢，可以抑制導管表面的細菌黏滯，延緩生物膜的生成時長，進而降低肺部感染的發生率。本研究結果顯示，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，本研究認為納米銀/聚氨酯覆膜新型抗菌氣管導管作為一種新型醫用材料，具有抗菌的優良性能及應用前景，可作為在多種醫學材料的復合涂層。新型納米銀/聚氨酯覆膜抗菌導氣管可以明顯抑制SD大鼠呼吸道細菌滋生及生物膜生成，說明其能夠抑制呼吸機肺部感染的產生，臨床上值得推廣應用。

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（收稿日期：2016-12-26 本文編輯：顧雪菲）