銀離子水凝膠涂層導尿管的體外抑菌效果

張娟，岳衛華

北京市醫療器械檢驗所（北京 101111）

銀離子抑菌制品是一種非抑菌藥物類殺菌劑，具有抗菌譜廣、不易產生耐藥性的特點，而且取材方便、操作簡單、效果顯著，在臨床上應用較為廣泛[1]。銀離子的抑菌機理主要有以下兩種理論：（1）接觸反應機制，當銀離子到達病原菌表面時，依靠庫侖引力穿透細胞壁進入胞內，干擾電子傳輸系統，破壞細胞內酶的活性，從而凝固細胞蛋白質、破壞DNA 分子等，最終導致病原菌因細胞功能障礙而死亡[2]；（2）催化反應機制，銀離子能起到催化活性中心的作用，通過激活水或空氣中的氧，產生羥基自由基及活性氧離子，活性氧離子能在短時間內破壞微生物細胞的增殖能力，致使微生物死亡[3]。

目前，含銀離子抑菌醫療器械產品已被廣泛應用于臨床口腔護理、皮膚護理、預防導管相關感染等方面[4-6]。導尿管相關尿路感染是指患者留置導尿管后或拔除導尿管48 h 內發生的泌尿系統感染，是醫源性尿路感染最常見的原因，發生率占尿路感染的80%[7-8]。研究發現，臨床上將活性銀離子抗菌制品用于預防留置導尿管相關尿路感染已取得顯著療效[9]。田朝霞和趙娜[10]采用銀離子親水涂層的導尿管對觀察組進行留置導尿，對照組則采用硅膠導尿管進行留置導尿，結果顯示，觀察組泌尿系統感染的發生率顯著降低。劉夕珍等[11]發現，應用活性銀離子抗菌凝膠外涂尿道口預防留置導尿管相關尿路感染是一種簡單且行之有效的方法。

銀離子水凝膠涂層導尿管是一種具有抗菌功能的改良導尿管，其設計原理是在普通導尿管基礎上實施抑菌涂層處理，涂層的主要成分是具有高度活性的含銀化合物，在人體內留置于尿道后可持續釋放出具有抗菌活性的銀離子，以期延緩致病菌生物膜的形成或加速其分解，旨在減少尿路感染的發生。據文獻報道，臨床尿路感染的病原菌種類主要為大腸埃希菌，此外，也存在由葡萄球菌、假單胞菌、念珠菌等病原菌導致的感染[12-13]。基于此，本研究選取金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、大腸埃希菌和表皮葡萄球菌等臨床常見感染菌株，依據《消毒技術規范》對銀離子水凝膠涂層導尿管進行體外抑菌效果的評價，旨在為該類產品的研發提供技術支持，為臨床使用提供數據支持，現報道如下。

1 儀器與材料

1.1 儀器

生物安全柜（上海力申科學儀器有限公司，型號HFsafe-1200）；生化培養箱（33 ℃，上海一恒科學儀器有限公司，型號LRH-250）；立式滅菌器（山東新華醫療器械股份有限公司，型號LMQ.C-80E）；渦旋振蕩器（德國WIGGENS 公司，型號MS 3數顯型）。

1.2 供試品

銀離子水凝膠涂層導尿管（型號三腔氣囊，規格22Fr 30 ml，由企業提供）。

1.3 培養基與試劑

胰酪大豆胨瓊脂培養基（北京陸橋技術股份有限公司，規格250 g/瓶，培養基適用性檢查結果符合2020年版《中國藥典》的要求）；0.9%無菌氯化鈉注射液（四川科倫藥業股份有限公司，規格100 ml/瓶）。

1.4 試驗菌株

金黃色葡萄球菌（ATCC6538）、銅綠假單胞菌（ATCC9027）、大腸埃希菌（ATCC8739）、表皮葡萄球菌（ATCC12228），均由中國工業微生物菌種保藏管理中心提供，工作菌株均為第3代。

2 方法

2.1 試驗菌液制備

接種金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、大腸埃希菌和表皮葡萄球菌至胰酪大豆胨瓊脂培養基中，33 ℃培養24 h；分別用0.9%無菌氯化鈉注射液將試驗菌株菌落進行混懸，制得菌懸液；調整菌液濃度，使每1毫升菌液中含菌數約5×107～5×108cfu，作為試驗菌液。各試驗菌液濃度見表1。

表1 4種試驗菌的菌液濃度

2.2 樣品制備

將帶涂層部分導尿管剪成段狀，每段長約2 cm，作為試驗樣品。陰性對照樣品選取同等材質同等尺寸不含抑菌成分的導尿管，制成與試驗樣品大小相同的小段。

樣品制備好后，用無菌鑷子將試驗樣品和陰性對照樣品分別轉移至無菌空平皿中，培養皿加蓋放置于33 ℃恒溫箱內平衡約15 min。

2.3 試驗菌接種

在熔化并冷卻至45 ℃左右的100 ml 胰酪大豆胨瓊脂培養基中，接種“2.1”項下制備的1 ml 金黃色葡萄球菌菌液，充分混勻后傾倒平板；用無菌鑷子取試驗樣品平行貼放于培養基上，并輕壓樣品使培養基剛好沒過導尿管截面的中心；每塊平板同時貼放1個試驗樣品和1個陰性對照樣品，兩個樣品相距25 mm 以上，與平板邊緣相距15 mm 以上；蓋好平皿，室溫待凝固。

銅綠假單胞菌、大腸埃希菌和表皮葡萄球菌同法操作。

每種試驗菌平行試驗3次。

2.4 培養與觀察

將上述平板置33 ℃培養16～18 h，觀察是否有抑菌環產生；選取均勻而完全無菌生長的抑菌環，以抑菌環外沿為界測量其直徑并記錄，抑菌環直徑=抑菌環（包含導尿管）直徑-導尿管外徑。

3 結果

銀離子水凝膠涂層導尿管對各試驗菌的抑菌環圖片見圖1～4，抑菌環直徑測量結果見表2及圖5。結果表明，3次重復試驗中，銀離子水凝膠涂層導尿管對金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌的抑菌環直徑均可達到10 mm 以上，對大腸埃希菌的抑菌環直徑可達到9 mm 以上，對銅綠假單胞菌的抑菌環直徑可達到6 mm 以上，且陰性對照樣品均無抑菌環產生。《消毒技術規范》對抑菌產品的抑菌效果評價規定：抑菌環直徑＞2 mm，判為產品具有抑菌作用。由此可見，銀離子水凝膠涂層導尿管對金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、大腸埃希菌和表皮葡萄球菌均具有良好的抑菌作用。

圖5 銀離子水凝膠涂層導尿管抑菌環直徑

表2 銀離子水凝膠涂層導尿管抑菌環直徑測量結果

圖1 銀離子水凝膠涂層導尿管對金黃色葡萄球菌的抑菌環

圖2 銀離子水凝膠涂層導尿管對銅綠假單胞菌的抑菌環

圖3 銀離子水凝膠涂層導尿管對大腸埃希菌的抑菌環

圖4 銀離子水凝膠涂層導尿管對表皮葡萄球菌的抑菌環

4 討論

采用抑菌環試驗對產品進行體外抑菌效果評價，試驗過程需注意以下幾點：（1）每組試驗均應設置陰性對照樣品，不可省略；（2）接種用細菌懸液的濃度應符合要求，濃度過低，會導致接種量少，抑菌環會因此而增大，濃度過高會導致接種量過多，抑菌環則會因此而減小；（3）應保持瓊脂濃度的準確性，否則可影響抑菌環的大小；（4）培養時間不得超過18 h，若培養時間過久，則部分細菌可恢復生長導致抑菌環變小；（5）抑菌環直徑與抑菌劑的量、抑菌性能和干濕度有關，因此，試驗樣品應在當天制備。

本研究結果顯示，銀離子水凝膠涂層導尿管對金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、大腸埃希菌和表皮葡萄球菌均具有較好的抑菌作用，但與其他3種細菌相比，銀離子對銅綠假單胞菌的抑制作用稍差，推測與銅綠假單胞菌的生物膜形成有關。據美國國立衛生研究院公告，80%的臨床微生物感染與生物膜有關[14]。銅綠假單胞菌是臨床常見的革蘭陰性條件致病菌，由于能夠形成非常厚實的生物膜以抵御外來抗菌藥物的攻擊，因此，其已經成為目前生物膜研究的模式細菌[15]。研究發現，針對醫療器械相關感染，可以通過研發本身具有抗感染功能的新型醫用材料或材料表面改性涂層來預防生物膜的形成[16-17]。因此，本研究的試驗結果也表明，在導尿管表面添加銀離子水凝膠涂層可以有效抑制銅綠假單胞菌的生長，但抑制效果相比其他種類病原微生物稍差，在今后的研究工作中可重點關注。

隨著我國人口老齡化趨勢的加劇，導尿管使用量急劇增多，尿路感染發生率也呈逐年上升趨勢，如何減少尿路感染的發生已成為亟待解決的嚴峻問題。面對臨床的迫切需求，具有抑菌作用的功能性導尿管成為企業研發的重點。本研究評價了銀離子水凝膠涂層導尿管對金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、大腸埃希菌和表皮葡萄球菌等典型臨床常見病原菌的體外抑菌效果，可為該類產品的研發與性能改進提供技術支持，為臨床使用提供數據支持，同時也可為其他含銀離子類醫療器械產品的性能評價提供方法參考。