北化徐福建教授团队与合作者 CEJ：规模化制备可高压灭菌的长效抗感染导管

点击蓝字关注我们

医用导管相关感染是临床实践中所面临的主要挑战之一。目前，导管抗菌涂层的构建通常采用抗生素或重金属作为抗菌添加剂，这些添加剂面临副作用强、作用时效短、灭菌困难等问题。因此，开发长效、安全的抗菌医用导管对于保护患者健康、提高医疗水平具有重要意义。目前，北京化工大学徐福建教授团队与成都德信安创新医疗技术有限公司武迪蒙博士团队开展合作，设计、合成了含有不饱和键的咪唑型离子液体抗菌剂Mim-BU，通共混法对聚氨酯（PU）进行改性。利用PU在加热共混过程中产生的自由基，加强了抗菌剂与PU的结合，开发了抗菌塑料PU/Mim-BU，在抗菌剂添加量为3 wt‰的情况下即可具备高效、长效的抗菌性能。

通过Mim-BU 的引入，PU/Mim-BU对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均显示出优异的抗菌特性，在0.5 wt‰的添加量下，杀菌率即可达到99.99%。由于Mim-BU与PU基体的牢固结合，添加量达到3 wt‰时，抗菌塑料在水中浸泡7天后仍可保持抗菌活性。此外，PU/Mim-BU抗菌塑料的热稳定性好，经过连续3轮高压灭菌处理后，仍能保持上述优异的抗菌性能。PU/Mim-BU材料表面在流体力学条件下也具有杀菌性能也通过体外循环模型进行了验证。通过细胞毒性和溶血试验证明了PU/Mim-BU材料良好的生物相容性。由于 Mim-BU 合成便捷，而且在有效添加量下不会对PU基体的力学性能产生负面影响，因此可以以PU/Mim-BU为原料，在医用导管生产设备上进行规模化的抗菌导管生产。动物实验结果证明，规模化生产的PU/Mim-BU导管在体内也具备优异的抗感染性能。本项工作工作为长效抗菌导管的开发和实际应用提供一种简便可行的策略。

北京化工大学材料学院的硕士毕业生修宗鹏为本文第一作者，硕士毕业生杨美平为本项研究工作进行了大量的前期探索，成都德信安的高帅进行了导管的工程化研究和规模化生产工作。北京化工大学材料学院的徐福建、段顺和成都德信安的武迪蒙为通讯作者。北京化工大学材料学院的硕士毕业生吴若楠、类成悦和任慧敏对本工作亦有贡献。北京化工大学材料学院的俞丙然对本工作的原始数据进行了全面的核对。

图1 PU/Mim-BU抗菌导管的合成、制备和制造示意图。

图2 具有不同 Mim-BU 含量的 PU/Mim-BU 样品的宏观图像 (a) 和 SEM 图像 (b)。

图3 PU/Mim-BU 样品对金黄色葡萄球菌 (a、c) 和大肠杆菌 (b、d) 的抗菌活性

图4 浸泡时间为 1 天 至 7天的 PU/Mim-BU 样品对金黄色葡萄球菌(a)和大肠杆菌(b)的抗菌活性。

图5 PU/Mim-BU样品高压灭菌后的抗菌活性

图6导管相关感染动物模型(a)；手术部位 (b) 和样本 (c) 的一般视图；CLSM 图像(d)；来自导管样本 (e) 和手术部位组织匀浆 (f) 的细菌菌落图像；导管样品和插管部位组织的细菌培养情况(g)；插管部位组织H&E 染色的图像(h)。

原文链接
ttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894722039766

相关进展

化学与材料科学原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：[e-mail]

扫二维码｜关注我们

微信号 : Chem-MSE

诚邀投稿

欢迎专家学者提供化学化工、材料科学与工程产学研方面的稿件至[e-mail]，并请注明详细联系信息。化学与材料科学®会及时选用推送。