[发明专利]一种具有长效抗细菌粘附的气管导管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于医疗高分子材料领域，具体涉及一种具有长效抗细菌粘附的气管导管及其制备方法。

背景技术

生物医用材料是材料科学的重要分支，其在人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患等许多方面已经被广泛应用。这些材料的医学应用极大促进医学治疗水平飞速提升，但同时也为细菌入侵宿主提供了机会。据报道，生物材料引起感染（Biomaterial centered infections，BCI）的病例近年来逐年上升，研究生物材料表面细菌的粘附作用本质，发展新型抗菌生物材料越来越引起人们的高度关注。

在众多的生物材料中，PVC塑料气体导管常常被用作危重病人抢救的呼吸通道。由这种导管引起的呼吸机相关肺炎(ventilator associated pneumonia，VAP)被医学界认为是重症监护病房内患者因非本征疾病致死的一大病症。据统计，呼吸机相关感染发生率为18 %～60 %，病死率超过50 %，而且在临床上发现有80%的机械通气患者有不同程度的通气感染，对于那些气管切开需长期置入PVC气管套管的患者，细菌感染常常难以避免。一般认为，这种感染的主要起因是生物材料作为异物能为游离细菌提供粘附的位点，粘附在这些位点的细菌会快速繁殖直至形成细菌生物膜（Bacterial Biofilm, BF）。由于BF中的细菌在形态结构、理化特性、抗生素抗性及对抗机体免疫防御等方面与普通浮游生长的细菌有显著的不同，一旦生物膜形成，基于抗生药物的内科治疗就变得相当困难。第一，BF藻酸盐层有屏障保护作用，使抗菌药物难以穿透其被膜作用于内层，停用抗菌药物后，存活的内层细菌会游离释放出来继续繁殖；第二，处在BF结构中不同位置的细菌有着不同的生理状态和代谢状态，大多数抗菌药物不能杀灭休眠菌，所以总有一部分细菌得以存活；第三，细菌藻酸盐层能阻断中性粒细胞的钙通道，使之无法表达与趋化性有关的受体，导致中性粒细胞的趋化性减弱，吞噬作用减弱，细菌可逃逸机体而免疫攻击。第四，BF一旦形成，细菌便有足够的时间来开启耐药基因，内酰胺酶的产量将显著高于浮游菌，这将会减低进入膜内抗菌药物的含量。这些因素使PVC气管导管表面的BF成为BCI致病菌重要持续的来源，导致BCI在临床上难以用药物有效治疗。因此，解决导管引起的呼吸机相关感染是医学界关注的一个重要研究课题，从PVC气体导管材料表面修饰着手，从源头上抑制细菌的粘附进而控制细菌生物膜（BF）的形成是预防VAP的最根本途径。

在生物材料感染的发生和发展过程中，生物材料、细菌、宿主三大因素相互联系，而引起感染的始发环节是细菌在生物材料表面的粘附。众所周知，粘附是一个表面物理化学现象，而其作用本质是基质表面与底物分子之间的相互作用，只不过细菌粘附是活性生物表层与人体组织、生物材料表面的分子间作用。细菌表层存在菌毛、肽聚糖、有粘附功能的荚膜、细胞外粘质物、脂壁酸等粘附素，这些粘附素上的分子基团与生物材料表面的基团会发生特异性结合。因此，细菌粘附与细菌的结构及生物材料表面的组成和性质密切相关。材料的表面性质以表面化学、表面物理和界面等三个主要性质为特征。表面化学性质与特定分子基团的组成、结构和表面电荷性质有关，其生物相容性直接影响细菌在其表面的粘附和滋生。而表面粗糙度和表面能等表面物理性质也会严重影响细菌等微生物在材料上的附着力。原理上，高能界面表面有利于细胞的粘附与铺展，粗糙表面结构有利于细胞的粘附和生物膜的迅速生长。界面性质包括表面的亲、疏水性，亲水的表面会使憎水性细菌难以在表面粘附和寄宿。研究表明，调变生物材料的表面性能能够抑制细菌在其上的粘附，从而可阻断生物被膜的形成并有效解决BCI症。