硝酸銀溶液協同改性中心靜脈導管覆涂材料的應用性能測試

王志軍 孫玲玲 欒旭輝 陳珊珊 張娜 孫圣

摘 要：針對傳統中心靜脈導管材料抗菌性能和生物相容性較差的問題，提出一種新型醫用載銀中心靜脈導管改性，并對其綜合性能進行研究。結果表明，在聚多巴胺中心靜脈導管表面的納米銀顆粒成功負載。硝酸銀濃度為0.01 mol/L制備的載銀中心靜脈導管材料（0.01 Ag-DH/CVC）在較低載銀含量的條件下表現出良好的抑菌性能和生物相容性，不會對細胞活性和細胞的形態產生影響。制備的載銀中心靜脈導管用于臨床護理應用，在穿刺成功率和并發癥發生率方面均明顯優于傳統PICC導管，表現出良好的醫用性能。

關鍵詞：

中心靜脈導管；抗菌性能；載銀涂層；聚多巴胺；醫用性能

中圖分類號：R318.08；TQ460.34

文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2024）03-0082-04

Application performance test of silver nitrate solution synergistically modified central venous catheter coating material

WANG Zhijun1，SUN Lingling1，LUAN Xuhui1，CHEN Shanshan1，Zhang Na1，SUN Sheng2

（

1.Beijing Rehabilitation Hospital affiliated to Capital Medical University，Beijing 100144，China;

2.Capital Medical University，Beijing 100069，China

）

Abstract：In order to solve the problem of poor antibacterial performance and biocompatibility of traditional central venous catheter materials，a new type of medical silver-loaded central venous catheter modification was proposed，and its comprehensive performance was studied.The results showed that silver nanoparticles were successfully loaded onto the surface of the polydopamine central venous catheter.The silver loaded central venous catheter material （0.01Ag-DH/CVC） prepared with a silver nitrate concentration of 0.01 mol/L exhibited good antibacterial performance and biocompatibility under low silver content conditions，without affecting cell activity and morphology.The prepared silver loaded central venous catheter used for clinical nursing applications was significantly superior to traditional PICC catheters in terms of puncture success rate and complication incidence，demonstrating good medical performance.

Key words：central venous catheter;antibacterial performance;silver loaded coating;polydopamine;medical nuring performance

由于中心靜脈導管使用環境的特異性，進入人體血管后，快速形成蛋白層吸附細菌，并形成生物膜，影響傷口的恢復。提升中心靜脈導管抗菌性和生物相容性是目前較為重要的研究課題。如以納米銀為主要原料制備了載銀醫用抗菌材料［1-2］。通過在多孔鈦表面沉積納米銀，構建載銀涂層提升材料的抗菌性能［3］。對近年來醫用導管相關感染的現狀進行了綜述，并提出在生物醫用導管上構建抗菌表面以防止植/介入類導管相關感染［4］。但目前關于提升中心靜脈導管材料的研究較少，基于此，試驗以文獻［5］的方法為參考，通過聚多巴胺和納米銀顆粒對中心靜脈導管材料協同改性，提升靜脈中心導管的綜合性能，尤其是醫學護理應用效果。

1 試驗材料與方法

1.1 材料與設備

主要材料：無水乙醇（AR潤洋新材料科技）；中心靜脈導管（標準級庫克醫療科技）；Tris-HCl 緩沖溶液（AR 躍騰生物技術 ）；多巴胺鹽酸鹽（AR前衍化學科技）；硝酸銀（AR 雄大化工 ）；WST-1 試劑（AR滬震實業）。

主要設備：YCW-130A型恒溫振蕩器（捷呈實驗儀器）；BK-180J型超聲波清洗機（恒泰清洗設備）；KJG型電熱烘箱（皖蘇干燥設備）；Nexsa型 X 射線光電子能譜儀（瑟奇科技）；SU3600型掃描電鏡（維翰光電科技）；RTS2型顯微共焦拉曼光譜儀（卓立漢光儀器）。

1.2 載銀中心靜脈導管的制備

（1）依次使用無水乙醇和去離子水對中心靜脈導管（CVC）進行超聲清洗處理，超聲時間為10 min；

（2）將一定量多巴胺鹽酸鹽粉末溶于10 mmol/L，pH值為8.5的Tris-HCl 緩沖溶液中，配置成質量濃度為2 mg/mL的多巴胺鹽酸鹽溶液；

（3）將經過超聲清洗的CVC放入多巴胺鹽酸鹽溶液振蕩改性，振蕩時間為1 d。在超聲機的作用下進行清洗，然后在電熱烘箱的作用下烘干，烘干溫度為60 ℃，得到多巴胺改性中心靜脈導管（DH/CVC）；

（4）將烘干后改性中心靜脈導管分別放入濃度為1、0.1和0.01 mol/L的硝酸銀溶液中，常溫震蕩4 h進行載銀處理；

（5）超聲清洗后電熱烘干，得到載銀中心靜脈導管，根據硝酸銀濃度的不同，分別記為1 Ag-DH/CVC，0.1 Ag-DH/CVC和0.01 Ag-DH/CVC。

1.3 性能測試

1.3.1 X射線光電子能譜（XPS）分析

通過光電子能譜儀進行XPS分析［6-7］。

1.3.2 拉曼光譜分析

通過顯微共焦拉曼光譜儀對載銀中心靜脈導管材料的拉曼光譜進行分析。

1.3.3 抑菌性能測試

（1）在裝有 50 mL Luria-Bertani（LB）培養液的錐形瓶中放入50 μL凍存的金黃色葡萄球菌菌液，37 ℃振蕩活化處理1 d；

（2）將載銀中心靜脈導管材料裁剪為6 mm的圓片狀，完全浸泡在酒精中進行消毒，浸泡時間為60 min；

（3）在瓊脂板表面均勻涂覆300 μL菌液，然后放入經過消毒的載銀中心靜脈導管材料，置于培養箱中恒溫培養，培養溫度和時間分別為37 ℃和24 h，對抑菌圈直徑進行測試。

1.3.4 細胞相容性測試

將中心靜脈導管材料裁剪為6 mm×6 mm×1 mm的片狀，然后浸泡在醫用酒精中進行消毒處理，消毒時間為60 min。消毒完成后自然晾干，放入24孔板中。將吹打均勻的含量為1×104個/mL的MC3T3-E1 細胞懸液接種至24孔板中，與導管材料共同培養至指定時間，吸棄原本培養基。

細胞活性分析，放入0.3 mL含10%WST-1試劑的培養基孵育3 h，之后通過搖床振蕩5 min使溶液充分混合，通過酶標儀測量 450 nm 波長下的吸光度（OD）值，表征細胞活性。

2 結果與討論

2.1 形貌及結構分析

通過XPS對中心靜脈導管的聚多巴胺覆涂情況和載銀效果進行分析，結果見圖1。

由圖1可知，未經過處理的中心靜脈導管的XPS曲線上存在明顯的氟元素特征峰，這就說明中心靜脈導管是由含氟聚合物制作而成。經過聚多巴胺覆涂后，中心靜脈導管的氟元素特征峰消失，出現新的氮元素特征峰，且碳元素和氧元素的特征峰明顯增強。這就說明經過聚多巴胺改性后，在中心靜脈導管上成功覆涂了一層均勻的聚多巴胺膜，且該膜的厚度已經超過了XPS對有機物基底檢測深度的7.5 nm［8-9］。在Ag-DH/CVC的XPS曲線上，除聚多巴胺的特征峰外，還可觀察到明顯的銀元素特征峰，這就說明銀元素成功負載在覆涂有聚多巴胺的中心導管上，即成功制備出載銀中心靜脈導管［10-12］。

2.2 拉曼光譜分析

通過拉曼光譜對聚多巴胺膜與納米銀顆粒的鰲合作用進行分析，結果見圖2。

由圖2可知，聚多巴胺中心靜脈導管在1 330 cm-1和1 595 cm-1處存在較弱的苯環伸縮和變形振動峰。載銀后，這2個特征峰得到明顯增強，且隨載銀量的增加，該峰強度增加的也較為明顯。以上變化證明了聚多巴胺中的醌基和酚羥基與聚多巴胺膜生物原位還原得到的納米銀顆粒間存在較強的金屬鰲合作用［15］。這就避免了載銀膜層在生理環境下釋放銀離子時，納米銀出現脫落［16-17］。

2.3 抑菌性能分析

通過對載銀中心靜脈導管抑菌圈的測定，表征材料的抑菌性能，結果見圖3。

由圖3可知，隨載銀中心靜脈導管材料中載銀量的增加，材料抑菌圈直徑也逐漸增加，表現出良好的抑菌性能。此時需要特別注意的為0.01Ag-DH/CVC材料的抑菌圈雖然低于1Ag-DH/CVC和0.1Ag-DH/CVC材料，但抑菌圈直徑仍舊超過15 mm；且本試驗選擇的菌液濃度遠高于實際體內環境的細菌濃度［18］。故0.01Ag-DH/CVC材料抑菌效果良好，可滿足中心靜脈導管使用要求。綜上，本試驗制備的載銀中心導管可以在較低載銀含量的條件下表現出良好的抗菌性能。

2.4 生物相容性分析

將載銀中心靜脈導管材料與MC3T3-E1細胞共同培養，通過對450 nm處的吸光度（OD）值進行測試，確定細胞活性，進而表征材料的生物相容性。測試結果見圖4。

由圖4可觀察到，培養時間為1 d時，3組樣品的OD值并沒有明顯差異，隨培養時間的增加，細胞活性開始出現明顯的差異。當培養時間增加至7 d后，細胞活性開始出現較明顯的差異。其中1Ag-DH/CVC和0.1Ag-DH/CVC材料的OD值并沒有明顯差異，而0.01Ag-DH/CVC材料的OD值明顯高于其余2種材料，約為0.8 mm， 這就證明了1Ag-DH/CVC和0.1Ag-DH/CVC材料存在一定的細胞毒性，0.01Ag-DH/CVC材料具備較好的細胞相容性。

2.5 臨床應用比較

2.5.1 一般資料

選擇2022年1月至2023年1月在本院接受PICC 治療的患者80例，隨機分為試驗組和對照組。所有患者均滿足相關診斷標準，且不具備其他基礎疾病，患者及家屬知情且簽署同意書。

2.5.2 測試方法

術前對患者進行常規檢查確定患者基線資料一致，且無異常。試驗組導管為本試驗制備的載銀中心靜脈導管，對照組選擇常用PICC導管，其余試驗材料均一致。2組置管后均采取相同的PICC置管護理包括置管周圍護理、操作后護理及PICC管的護理。

2.5.3 評價指標

通過穿刺成功率和護理并發癥發生率進行評價。

2.5.4 統計學分析

應用 SPSS 25.0 統計軟件進行分析，以P＜0．05為差異有統計學意義。

2.5.5 試驗結果

（1）穿刺成功率，穿刺成功率測試結果見表1。

由表1可知，試驗組穿刺1針成功率和總成功率均明顯高于對照組，差異具有統計學意義P<0.05。

（2）護理并發癥發生率，對患者護理并發癥發生率進行比較，結果見表2。

由表2可知，本試驗制備的載銀中心導管置入后，并發癥發生率僅為5%，明顯低于傳統PICC導管，差異具有統計學意義P<0.05。

3 結語

（1）XPS結果表明，經過聚多巴胺和硝酸銀溶液協同改性后，在中心靜脈導管上成功覆涂了一層均勻的載銀聚多巴胺膜，即成功制備出載銀中心靜脈導管;

（2）微觀形貌結果表明，硝酸銀的濃度會對材料表面負載的納米銀離子數量產生影響，但并不會對納米銀離子的粒徑產生影響;

（3）拉曼光譜結果表明，聚多巴胺與納米銀顆粒間存在較強的金屬鰲合作用，避免了載銀膜層在生理環境下釋放銀離子時出現納米銀顆粒脫落的情況;

（4）試驗制備的3種載銀量中心靜脈導管均表現出良好的抑菌性能，可以持續有效的對細菌產生抑制作用;

（5）載銀中心靜脈導管載銀量較多的情況下，會對細胞的活性和細胞的形態產生影響，存在一定的細胞毒性，故適合的載銀中心靜脈導管材料為0.01Ag-DH/CVC材料;

（6）將制備的載銀中心靜脈導管用于臨床護理中，其穿刺成功率和并發癥發生率方面均明顯優于傳統PICC導管，表現出良好的醫用性能。

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收稿日期：2023-11-23；修回日期：2024-02-22

作者簡介：王志軍（1990-），

女，本科，主管護師，主要從事老年臨床護理及置管護理研究；E-mail：

1056279320@qq.com。

基金項目：北京市科技攻關項目（項目編號： BJXD2022GJ573）。

引文格式：

王志軍，孫玲玲，欒旭輝，等.硝酸銀溶液協同改性中心靜脈導管覆涂材料的應用性能測試［J］.粘接，2024，51（3）：82-85.