应用6%纳米二氧化硅改性氰基丙烯酸酯抗菌胶的抗菌性研究

陈 文，梁向党，孙 赓，蔡宏飞，刘诗滦，房卓群



·论著·

应用6%纳米二氧化硅改性氰基丙烯酸酯抗菌胶的抗菌性研究

陈 文，梁向党，孙 赓，蔡宏飞，刘诗滦，房卓群

目的 研究应用6%纳米二氧化硅改性氰基丙烯酸酯抗菌胶的抗菌性能。方法 采用滤纸片法测试6%纳米二氧化硅/抗菌胶对金黄色葡萄球菌(ATCC29213)的抑菌性能，以未改性的抗菌胶作为对照，测量抑菌圈直径。制作大鼠外伤动物模型，分别用6%纳米二氧化硅抗菌胶及纱布包扎处理伤口，观察伤口的大体情况，并做动脉血常规及创面组织病理切片检测白细胞计数。结果 6%纳米二氧化硅/抗菌胶组第5天的抑菌圈直径为(28.61±0.91)mm，抗菌胶组为(28.24±2.69)mm,两组比较差异无统计学意义(P>0.05)。动物实验方面，在血常规及创面组织病理切片中，6%纳米二氧化硅/抗菌胶处理创面的感染情况均低于纱布包扎组(P<0.05)。结论 6%纳米二氧化硅改性的抗菌胶具有较好的抗菌性能(抗金黄色葡萄球菌)。

氰丙烯酸盐类；抗菌胶；纳米结构；二氧化硅；三氯生

1949年，德国首次人工合成氰基丙烯酸酯粘接剂(cyanoacrylate， CA)，其后开创了瞬间粘接的新时期[1-4]。氰基丙烯酸酯胶粘剂具有单组份、无溶剂、可溶解多种物质、无色透明、室温下快速固化且不需要固化设备、粘结强度高、能粘结多种物质等特点[5],是目前常用的医用快速胶粘剂，现已在临床上广泛应用,以替代手术缝线、粘结固定、止血等[5-9]。但是，临床工作中我们发现氰基丙烯酸酯胶粘剂存在抗菌性差、固化后脆性较大、易于开裂等不足[10]。针对上述不足，我们在其中加入其他材料进行改性研究。在前期工作中，我们研制出5%三氯生/氰基丙烯酸酯抗菌胶(以下简称抗菌胶)[11],后又在其基础上添加6%纳米二氧化硅制成新型抗菌胶，并通过检测证实6%纳米二氧化硅/抗菌胶的粘结强度、韧性、粘度等性能均优于纯氰基丙烯酸酯及抗菌胶。本研究通过滤纸片法分析新型抗菌胶的抗菌性，并进行动物实验验证其在外伤动物模型中的抗菌效果，综合分析新型抗菌胶的抗菌性能。

1 材料与方法

1.1 实验动物及主要试剂 健康SD大鼠60只，雄性，鼠龄2个月，体重180～220 g，由解放军总医院动物中心提供[SCXX(京)2012-0001]。氰基丙烯酸酯(广州白云医用胶有限公司，批号：121212)，三氯生(北京桑普生物化学技术有限公司)，瓦克H18疏水型纳米二氧化硅(上海贝青利公司)，金黄色葡萄球菌标准株(ATCC29213)，由中国人民解放军军事科学院疾病预防控制中心提供。

1.2 滤纸片法 采用滤纸片法[12]检测改性后6%纳米二氧化硅/抗菌胶的抗菌性，为6%纳米二氧化硅/抗菌胶组，以未改性的抗菌胶(5%三氯生/氰基丙烯酸酯)作为对照，设为抗菌胶组，每组各10例。将10 μl 6%纳米二氧化硅/抗菌胶和未改性抗菌胶分别加入到直径为6 mm的圆形滤纸片上，固化后形成圆形胶块，放入已接种金黄色葡萄球菌(ATCC29213)的平板内，置入(37±2)℃恒温箱培养24 h后测量抑菌圈直径。抑菌圈的大小反映测试菌对测定药物的敏感程度，其直径大小与该药对测试菌的最低抑菌浓度(MIC)呈负相关关系，即抑菌圈愈大，MIC愈小。测量后，再次取出两组抗菌胶滤纸片，放入新的平板内，置入恒温箱培养24 h，测量抑菌环直径，如此反复，连续观测5 d，检测两组抗菌胶的持续抑菌能力。

1.3 动物实验 首先制作大鼠外伤模型，将60只大鼠用10%水合氯醛溶液(30 mg/kg)腹腔注射进行麻醉，俯卧位固定，备皮，铺单。在大鼠背部近臀部脊柱旁开两侧0.5 cm处各切除一个大小为2 cm×2 cm的全层皮肤创面，深达肌层，切除筋膜，造成出血。在伤口内缓慢滴入1 ml金黄色葡萄球菌菌液(108cfu/ml)[13]，再用无菌棉棒在创面沿上下、左右的方向各涂擦1次，随后取1 g无菌沙均匀平铺在创面上，无菌沙在创面上的厚度平均约为0.4 mm。造模成功后，将60只SD大鼠随机分为6%纳米二氧化硅/抗菌胶组和纱布包扎组，每组各30只，6%纳米二氧化硅/抗菌胶组用6%纳米二氧化硅/抗菌胶处理创面，取1 g 6%纳米二氧化硅/抗菌胶胶涂在聚氨酯膜上，然后覆盖在创面上加压10 min，每3 h更换1次。纱布包扎组仅用无菌纱布包扎，每3 h更换1次纱布。观察创面的大体情况，并作创面组织病理切片及动脉血常规检测白细胞计数[14]。实验完成后，处死大鼠。

2 结果

2.1 滤纸片法检测结果 6%纳米二氧化硅/抗菌胶组第1天的抑菌圈直径为(29.37±1.51)mm，抗菌胶组为(28.71±2.25)mm，两组比较差异有统计学意义(P<0.05)；6%纳米二氧化硅/抗菌胶组第5天的抑菌圈直径为(28.61±0.91)mm，抗菌胶组为(28.24±2.69)mm，两组比较差异无统计学意义(P>0.05)，见图1。

图1 两组实验第1天和第5天抑菌圈直径比较aP<0.05

2.2 动物实验结果 大鼠创面的大体观察，6%纳米二氧化硅/抗菌胶处理的伤口与纱布包扎组比较，其感染情况轻，伤口呈鲜红色，分泌物等较少，动脉血中及创面组织病理切片白细胞计数低于纱布包扎组(P<0.05)，见表1、2，见图2、3、4、5。

图2 第24小时肉眼观察两组大鼠创面组织大体情况

A.6%纳米二氧化硅/抗菌胶组；B.纱布包扎组

图3 第24小时两组大鼠创面镜下病理学形态(HE×40)

A.6%纳米二氧化硅/抗菌胶组；B.纱布包扎组

表1 两组大鼠动脉血白细胞计数比较

注：与纱布包扎组比较，aP<0.05

表2 两组大鼠创面组织病理切片镜下白细胞计数比较

注：创面组织病理切片白细胞计数为10个高倍镜视野下的白细胞总数；与纱布包扎组比较，aP<0.05

图4 两组大鼠不同时间点动脉血白细胞计数变化趋势比较

图5 两组大鼠不同时间点创面组织病理切片白细胞计数变化趋势比较

3 讨论

氰基丙烯酸酯是目前临床广泛应用的医用胶之一，具有单组分、无溶剂、可溶解多种物质的特性，这些特性使通过在其中加入其他组分对其进行改性成为可能[5]。目前，国内外已有大量学者从事相关研究[15-16]。我们也在进行氰基丙烯酸酯改性研究，并计划以改性后的氰基丙烯酸酯为基础制成新型外伤敷料。基于这种外伤敷料的实际用途，通过改性使氰基丙烯酸酯医用胶具备抗菌性及更优异的理化性能成为我们研究的重要内容[3,17]。

在开放伤感染中，金黄色葡萄球菌是重要的致病菌，因此，抗金黄色葡萄球菌是外伤早期处理中的重要内容。Murray等[13]报道在2004年春季伊拉克战争中，第31战场支持医院共接诊了49名(61处四肢伤口)急性创伤损伤伤员。30处伤口(49%)出现细菌生长(40种细菌)。18名伤员(20处伤口)接受了临时医疗处置(清创或/和抗微生物治疗)，其中6名伤员出现了共9种细菌生长。而在31名未接受临时医疗处置的伤员中，24名伤员生长了31种细菌。所有细菌中93%的是革兰氏阳性菌，只有3种是革兰阴性菌。实验数据显示在早期伤口处置时无须处置革兰氏阴性细菌，如：铜绿假单胞菌或不动杆菌。据此我们选择金黄色葡萄球菌作为实验用细菌菌种。

综合之前的理化实验，添加6%纳米二氧化硅改性主要提高了抗菌胶的理化性能，并且没有降低其抗菌性能，在动物实验中也表现出较好的抗菌效果。其抗菌性能主要源自以下三个方面：①三氯生是一种广谱抗微生物制剂，其对革兰氏阳性菌、阴性菌及病毒均有杀灭和抑制作用[18]。其杀菌机理是先吸附于细菌细胞壁，进而穿透细胞壁，与细胞质中的脂质、蛋白质反应，导致蛋白质变性，进而杀死细菌[19]。同时，由于三氯生不溶于水，不容易被溶解吸收，使得三氯生在抗菌胶中缓慢释放，达到长效抗菌的效果。②氰基丙烯酸酯也具有一定的抗菌能力。研究表明它对革兰氏阳性菌有抗菌作用，但对革兰阴性菌无抗菌作用[20]。③抗菌胶固化后能有效地隔绝异物，防止伤口的二次污染。同时，每次更换抗菌胶时，创面内的异物及细菌甚至是坏死组织可粘在胶上被携带走，达到类似清创的效果。综合本研究结果，6%纳米二氧化硅改性的抗菌胶具有较好的抗金黄色葡萄球菌性能。

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An Antimicrobial Study on Cyanoacrylate Antimicrobial Adhesive Modified by 6% Nano-silica

CHEN Wen1, LIANG Xiang-dang1, SUN Geng2, CAI Hong-fei3, LIU Shi-luan1, FANG Zhuo-qun1

(1. Department of Orthopedics, General Hospital of the PLA, Beijing 100853, China; 2. Department of Orthopedics, 252 Hospital of the PLA, Baoding, Hebei 071000, China; 3. Department of Thoracic Surgery, the First Hospital of Jilin University, Changchun 130021, China)

Objective To study the antimicrobial function of Cyanoacrylate antimicrobial adhesive modified by modified. Methods Antimicrobial function to staphylococcus aureus (ATCC29213) of cyanoacrylate antimicrobial adhesive modified 6% nano-silica was examined with filter paper method, while unmodified antimicrobial adhesive was used as a control group, and the diameter of the inhibition zone was detected. The rat models of external injury were established, and then the wounds were treated with 6% nano-silica antimicrobial adhesive and gauze bandage respectively. The general conditions of wounds were observed, and routine blood tests and pathological sections were performed to calculate white blood cell count (WBC). Results The diameter of inhibition zone in antimicrobial adhesive modified 6% nano-silica group on 5thd after treatment was (28.61±0.91) mm, while the diameter in control group was (28.24±2.69) mm, but the difference was not statistically significant (P<0.05). The blood routine tests and pathological sections showed that 6% nano-silica or antimicrobial adhesive had a lower infection rate than that by gauze bandage (P<0.05). Conclusion The Cyanoacrylate antimicrobial adhesive modified by 6% nano-silica has a good antimicrobial function (resistant staphylococcus aureus).

Cyanoacrylates; Antimicrobial adhesive; Nanostructures； Silicon dioxide； Triclosan

军事医学创新专项计划重点项目(13CXZ032)；科技部国际合作专项课题(2014DFA31230)

100853北京,解放军总医院骨科(陈文、梁向党、刘诗滦、房卓群)；071000河北 保定，解放军252医院骨科(孙赓)；130021 长春，吉林大学第一医院胸外科(蔡宏飞)

R-332

A

2095-140X(2015)03-0037-04

10.3969/j.issn.2095-140X.2015.03.009

2014-12-24 修回时间:2015-01-30)