硝酸银溶液协同改性中心静脉导管覆涂材料的应用性能测试

王志军 孙玲玲 栾旭辉 陈珊珊 张娜 孙圣

摘 要：针对传统中心静脉导管材料抗菌性能和生物相容性较差的问题，提出一种新型医用载银中心静脉导管改性，并对其综合性能进行研究。结果表明，在聚多巴胺中心静脉导管表面的纳米银颗粒成功负载。硝酸银浓度为0.01 mol/L制备的载银中心静脉导管材料（0.01 Ag-DH/CVC）在较低载银含量的条件下表现出良好的抑菌性能和生物相容性，不会对细胞活性和细胞的形态产生影响。制备的载银中心静脉导管用于临床护理应用，在穿刺成功率和并发症发生率方面均明显优于传统PICC导管，表现出良好的医用性能。

关键词：

中心静脉导管；抗菌性能；载银涂层；聚多巴胺；医用性能

中图分类号：R318.08；TQ460.34

文献标志码：A文章编号：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

由于中心静脉导管使用环境的特异性，进入人体血管后，快速形成蛋白层吸附细菌，并形成生物膜，影响伤口的恢复。提升中心静脉导管抗菌性和生物相容性是目前较为重要的研究课题。如以纳米银为主要原料制备了载银医用抗菌材料［1-2］。通过在多孔钛表面沉积纳米银，构建载银涂层提升材料的抗菌性能［3］。对近年来医用导管相关感染的现状进行了综述，并提出在生物医用导管上构建抗菌表面以防止植/介入类导管相关感染［4］。但目前关于提升中心静脉导管材料的研究较少，基于此，试验以文献［5］的方法为参考，通过聚多巴胺和纳米银颗粒对中心静脉导管材料协同改性，提升静脉中心导管的综合性能，尤其是医学护理应用效果。

1 试验材料与方法

1.1 材料与设备

主要材料：无水乙醇（AR润洋新材料科技）；中心静脉导管（标准级库克医疗科技）；Tris-HCl 缓冲溶液（AR 跃腾生物技术 ）；多巴胺盐酸盐（AR前衍化学科技）；硝酸银（AR 雄大化工 ）；WST-1 试剂（AR沪震实业）。

主要設备：YCW-130A型恒温振荡器（捷呈实验仪器）；BK-180J型超声波清洗机（恒泰清洗设备）；KJG型电热烘箱（皖苏干燥设备）；Nexsa型 X 射线光电子能谱仪（瑟奇科技）；SU3600型扫描电镜（维翰光电科技）；RTS2型显微共焦拉曼光谱仪（卓立汉光仪器）。

1.2 载银中心静脉导管的制备

（1）依次使用无水乙醇和去离子水对中心静脉导管（CVC）进行超声清洗处理，超声时间为10 min；

（2）将一定量多巴胺盐酸盐粉末溶于10 mmol/L，pH值为8.5的Tris-HCl 缓冲溶液中，配置成质量浓度为2 mg/mL的多巴胺盐酸盐溶液；

（3）将经过超声清洗的CVC放入多巴胺盐酸盐溶液振荡改性，振荡时间为1 d。在超声机的作用下进行清洗，然后在电热烘箱的作用下烘干，烘干温度为60 ℃，得到多巴胺改性中心静脉导管（DH/CVC）；

（4）将烘干后改性中心静脉导管分别放入浓度为1、0.1和0.01 mol/L的硝酸银溶液中，常温震荡4 h进行载银处理；

（5）超声清洗后电热烘干，得到载银中心静脉导管，根据硝酸银浓度的不同，分别记为1 Ag-DH/CVC，0.1 Ag-DH/CVC和0.01 Ag-DH/CVC。

1.3 性能测试

1.3.1 X射线光电子能谱（XPS）分析

通过光电子能谱仪进行XPS分析［6-7］。

1.3.2 拉曼光谱分析

通过显微共焦拉曼光谱仪对载银中心静脉导管材料的拉曼光谱进行分析。

1.3.3 抑菌性能测试

（1）在装有 50 mL Luria-Bertani（LB）培养液的锥形瓶中放入50 μL冻存的金黄色葡萄球菌菌液，37 ℃振荡活化处理1 d；

（2）将载银中心静脉导管材料裁剪为6 mm的圆片状，完全浸泡在酒精中进行消毒，浸泡时间为60 min；

（3）在琼脂板表面均匀涂覆300 μL菌液，然后放入经过消毒的载银中心静脉导管材料，置于培养箱中恒温培养，培养温度和时间分别为37 ℃和24 h，对抑菌圈直径进行测试。

1.3.4 细胞相容性测试

将中心静脉导管材料裁剪为6 mm×6 mm×1 mm的片状，然后浸泡在医用酒精中进行消毒处理，消毒时间为60 min。消毒完成后自然晾干，放入24孔板中。将吹打均匀的含量为1×104个/mL的MC3T3-E1 细胞悬液接种至24孔板中，与导管材料共同培养至指定时间，吸弃原本培养基。

细胞活性分析，放入0.3 mL含10%WST-1试剂的培养基孵育3 h，之后通过摇床振荡5 min使溶液充分混合，通过酶标仪测量 450 nm 波长下的吸光度（OD）值，表征细胞活性。

2 结果与讨论

2.1 形貌及结构分析

通过XPS对中心静脉导管的聚多巴胺覆涂情况和载银效果进行分析，结果见图1。

由图1可知，未经过处理的中心静脉导管的XPS曲线上存在明显的氟元素特征峰，这就说明中心静脉导管是由含氟聚合物制作而成。经过聚多巴胺覆涂后，中心静脉导管的氟元素特征峰消失，出现新的氮元素特征峰，且碳元素和氧元素的特征峰明显增强。这就说明经过聚多巴胺改性后，在中心静脉导管上成功覆涂了一层均匀的聚多巴胺膜，且该膜的厚度已经超过了XPS对有机物基底检测深度的7.5 nm［8-9］。在Ag-DH/CVC的XPS曲线上，除聚多巴胺的特征峰外，还可观察到明显的银元素特征峰，这就说明银元素成功负载在覆涂有聚多巴胺的中心导管上，即成功制备出载银中心静脉导管［10-12］。

2.2 拉曼光谱分析

通过拉曼光谱对聚多巴胺膜与纳米银颗粒的鳌合作用进行分析，结果见图2。

由图2可知，聚多巴胺中心静脉导管在1 330 cm-1和1 595 cm-1处存在较弱的苯环伸缩和变形振动峰。载银后，这2个特征峰得到明显增强，且随载银量的增加，该峰强度增加的也较为明显。以上变化证明了聚多巴胺中的醌基和酚羟基与聚多巴胺膜生物原位还原得到的纳米银颗粒间存在较强的金属鳌合作用［15］。这就避免了载银膜层在生理环境下释放银离子时，纳米银出现脱落［16-17］。

2.3 抑菌性能分析

通过对载银中心静脉导管抑菌圈的测定，表征材料的抑菌性能，结果见图3。

由图3可知，随载银中心静脉导管材料中载银量的增加，材料抑菌圈直径也逐渐增加，表现出良好的抑菌性能。此时需要特别注意的为0.01Ag-DH/CVC材料的抑菌圈虽然低于1Ag-DH/CVC和0.1Ag-DH/CVC材料，但抑菌圈直径仍旧超过15 mm；且本试验选择的菌液浓度远高于实际体内环境的细菌浓度［18］。故0.01Ag-DH/CVC材料抑菌效果良好，可满足中心静脉导管使用要求。综上，本试验制备的载银中心导管可以在较低载银含量的条件下表现出良好的抗菌性能。

2.4 生物相容性分析

将载银中心静脉导管材料与MC3T3-E1细胞共同培养，通过对450 nm处的吸光度（OD）值进行测试，确定细胞活性，进而表征材料的生物相容性。测试结果见图4。

由图4可观察到，培养时间为1 d时，3组样品的OD值并没有明显差异，随培养时间的增加，细胞活性开始出现明显的差异。当培养时间增加至7 d后，细胞活性开始出现较明显的差异。其中1Ag-DH/CVC和0.1Ag-DH/CVC材料的OD值并没有明显差异，而0.01Ag-DH/CVC材料的OD值明显高于其余2种材料，约为0.8 mm， 这就证明了1Ag-DH/CVC和0.1Ag-DH/CVC材料存在一定的细胞毒性，0.01Ag-DH/CVC材料具备较好的细胞相容性。

2.5 临床应用比较

2.5.1 一般资料

选择2022年1月至2023年1月在本院接受PICC 治療的患者80例，随机分为试验组和对照组。所有患者均满足相关诊断标准，且不具备其他基础疾病，患者及家属知情且签署同意书。

2.5.2 测试方法

术前对患者进行常规检查确定患者基线资料一致，且无异常。试验组导管为本试验制备的载银中心静脉导管，对照组选择常用PICC导管，其余试验材料均一致。2组置管后均采取相同的PICC置管护理包括置管周围护理、操作后护理及PICC管的护理。

2.5.3 评价指标

通过穿刺成功率和护理并发症发生率进行评价。

2.5.4 统计学分析

应用 SPSS 25.0 统计软件进行分析，以P＜0．05为差异有统计学意义。

2.5.5 试验结果

（1）穿刺成功率，穿刺成功率测试结果见表1。

由表1可知，试验组穿刺1针成功率和总成功率均明显高于对照组，差异具有统计学意义P<0.05。

（2）护理并发症发生率，对患者护理并发症发生率进行比较，结果见表2。

由表2可知，本试验制备的载银中心导管置入后，并发症发生率仅为5%，明显低于传统PICC导管，差异具有统计学意义P<0.05。

3 结语

（1）XPS结果表明，经过聚多巴胺和硝酸银溶液协同改性后，在中心静脉导管上成功覆涂了一层均匀的载银聚多巴胺膜，即成功制备出载银中心静脉导管;

（2）微观形貌结果表明，硝酸银的浓度会对材料表面负载的纳米银离子数量产生影响，但并不会对纳米银离子的粒径产生影响;

（3）拉曼光谱结果表明，聚多巴胺与纳米银颗粒间存在较强的金属鳌合作用，避免了载银膜层在生理环境下释放银离子时出现纳米银颗粒脱落的情况;

（4）试验制备的3种载银量中心静脉导管均表现出良好的抑菌性能，可以持续有效的对细菌产生抑制作用;

（5）载银中心静脉导管载银量较多的情况下，会对细胞的活性和细胞的形态产生影响，存在一定的细胞毒性，故适合的载银中心静脉导管材料为0.01Ag-DH/CVC材料;

（6）将制备的载银中心静脉导管用于临床护理中，其穿刺成功率和并发症发生率方面均明显优于传统PICC导管，表现出良好的医用性能。

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收稿日期：2023-11-23；修回日期：2024-02-22

作者简介：王志军（1990-），

女，本科，主管护师，主要从事老年临床护理及置管护理研究；E-mail：

1056279320@qq.com。

基金项目：北京市科技攻关项目（项目编号： BJXD2022GJ573）。

引文格式：

王志军，孙玲玲，栾旭辉，等.硝酸银溶液协同改性中心静脉导管覆涂材料的应用性能测试［J］.粘接，2024，51（3）：82-85.