經(jīng)抗菌素修飾的Brindley電極體外抗菌活性的可行性研究

唐發(fā)兵，徐瑞生

(1.三臺縣人民醫(yī)院，四川 綿陽 621100；2.無錫市第三人民醫(yī)院，江蘇 無錫 214000)

Brindley技術(shù)是重建脊髓損傷后膀胱功能障礙較為成熟的一種方法，它是英國學者Brindley通過大量動物實驗研發(fā)的具有自主控制性排尿的臨床技術(shù)，到目前為止全球已超過3 000例患者應用其幫助排尿，其文獻報道的臨床效果也令人鼓舞[1-8]。在目前神經(jīng)干細胞技術(shù)還未應用于臨床之前，該技術(shù)可作為治療骶上脊髓損傷后尿失禁的首選方法。其中Brindley電極是Brindley技術(shù)的核心組成部分，其失敗的主要原因是電極本身的實效及電極被細菌黏附后出現(xiàn)感染。通常電極的失敗可通過系統(tǒng)檢查得以修復；但電極感染后必須取出電極，才能控制感染，其原因是植入物與周圍的結(jié)締組織或纖維組織之間常會形成潛在腔隙，它允許細菌在其中自由移動，而抗生素和身體防御因子卻很難滲透進去[9]。為了預防感染，經(jīng)典的方法是在電極外硅橡膠絕緣體上涂上少許抗生素，但其抗菌活性只能維持較短時間[9]。鑒于此筆者設計了經(jīng)抗菌素修飾的Brindley電極，并初步探討其抗菌活性。

1 材料與方法

1.1主要實驗器材：Bringdley電極外層絕緣硅橡膠套(由英國XX公司提供)；測試菌種：大腸桿菌標準菌株8 099、表皮葡萄球菌標準菌株ATCC12228(由軍事醫(yī)學科學院提供)；氯仿(由無錫市藥品采購站提供)；醫(yī)用恒溫箱；利福平、克林霉素、三氯生、夫西地酸鈉，MH培養(yǎng)皿。

1.2抗菌素修飾的硅橡膠的制作過程：①選擇的抗菌素分別是利福平、克林霉素和三氯生，把三者溶于有機溶劑氯仿中，分別得到濃度(W/V)為0.2%、1%、1%。把硅橡膠片放在上述溶液中，時間設定為1 h、溫度為37℃，即待硅膠片膨脹到原始兩倍大時取出，用75%乙醇輕沖洗，去除其殘留的氯仿，風干，直到其恢復原來大小。將其放入試管中，用高壓蒸汽滅菌(W121℃；T 15 min)。②在無菌條件下，將4.5 g夫西地酸鈉粉劑放入經(jīng)滅菌的10 ml液態(tài)硅膠中，均勻攪拌后，均勻涂在滅菌后的硅膠片上。

1.3實驗過程：實驗分成兩組，分別為試驗組：含有利福平-克林霉素-三氯生的硅橡膠片9片；對照組：用涂抹方法含有鹽酸夫西地酸鈉的硅橡膠片9片。分別取兩組用于實驗的硅橡膠片各一片，放于接種了實驗菌株(濃度為106cfu/ml)的MH瓊脂板上，再把瓊脂板放于恒溫箱中時間設定為24 h，T37℃，24 h后取出培養(yǎng)皿，使用游標卡尺測量抑菌圈(抑菌圈直徑減去硅橡膠本身直徑)大小。再把其硅橡膠片移到另一接種了相同菌株的瓊脂板上，但要確保同一面接觸瓊脂。重復上述操作，直到實驗終止。

2 結(jié)果

當以大腸桿菌作為實驗對象時，在第1個10天，試驗組抑菌圈大小為(22.21±0.75)mm，對照組為(6.10±2.60)mm，兩組的抑菌效應比較，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；在接下來的20天，對照組未顯示出抑菌效應，兩組不具有可比性；當以表皮葡萄球菌作為實驗對象時，在3個時間段，試驗組與對照組的抑菌效應比較，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表1。兩組對不同細菌的抑菌效果，見圖1。

組別大腸桿菌 第10天 第20天 第30天 表皮葡萄球菌 第10天 第20天 第30天 試驗組22.21±0.75--51.60±1.6648.55±2.4946.30±1.62對照組6.10±2.60--46.55±2.0040.80±2.1436.10±1.37P值<0.05<0.05<0.05<0.05

圖1 兩組對不同細菌的抑菌效果圖示

3 討論

在外科領(lǐng)域中，預防植入體內(nèi)管道感染常用措施是：圍手術(shù)期常規(guī)應用頭孢類抗生素和在植入物表面涂一層抗生素。但這些措施作用時間相對較短或?qū)植拷M織有刺激作用。考慮到這些Van Noort R等[10-12]最先介紹了對于硅橡膠材質(zhì)的引流管采用侵漬法，以氯仿作為膨脹劑，讓抗菌素能通過彌散進入硅橡膠內(nèi)部微孔，以達到植入體內(nèi)后期緩慢釋放效應，且硅橡膠本身機械性能并未明顯改善，目前的臨床結(jié)果也證實是有效的[13-15]。而對于本實驗需明確以下三個問題：

3.1關(guān)于Brindley電極：Brindley電極是由外層的硅橡膠和內(nèi)層的線圈組成，為了提高絕緣性能，線圈上涂有一層聚乙烯漆。考慮到如以電極整體作為實驗對象，在測試其經(jīng)抗菌素修飾后的抗菌活性較困難，所以為了方便體外測試其抗菌活性，實驗過程中，把外層硅橡膠單獨取下，將把其制作成厚0.45 mm，直徑為4.8 mm的硅橡膠片。

3.2關(guān)于實驗菌種的選擇：盡管目前為止全世界還沒有文獻系統(tǒng)報道Brindley電刺激術(shù)后感染菌種來源，但可以借鑒神經(jīng)外科安放腦室分流管術(shù)后感染的經(jīng)驗。據(jù)Bayston，R[11]等報道幾乎所有感染發(fā)生在管道插入過程中，而且細菌主要是來自皮膚的表皮葡萄球菌，考慮到Bringley手術(shù)傷口接近會陰部。筆者推測Bringley電極感染主要是以大腸桿菌為主的革蘭陰性菌和以表皮葡萄球菌為代表的凝血酶陰性的葡萄球菌。

3.3關(guān)于實驗抗菌素的選擇：在選擇有效抗生素時除需考慮到一般原則如藥物的抗菌譜、藥物毒理學；還應重點考察藥物在硅橡膠中的彌散特性能，基于此氨基糖苷類和糖肽類就不在考慮之列?，F(xiàn)有的體外實驗和臨床應用已證實利福平和鹽酸克林霉素兩者組合較其他抗生素單用或其他組合具有明顯優(yōu)勢[16-18]。為了擴大抗菌譜筆者還選擇了三氯生，它是一種外用高效抗菌消毒劑，它可以殺滅金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等細菌及白色念珠菌等真菌；其殺菌機理是：先吸附于細菌細胞壁上，進而穿透細胞壁，與細胞質(zhì)中的脂質(zhì)、蛋白質(zhì)反應，導致蛋白質(zhì)變性，進而殺死細菌。筆者在觀察單一抗菌素處理的硅橡膠片時發(fā)現(xiàn)了耐藥菌種的出現(xiàn)，當然是在排除了細菌污染。如表皮葡萄球菌對于含有利福平的硅橡膠片在9天內(nèi)就能看見耐藥菌出現(xiàn)。避免耐藥菌種的出現(xiàn)，筆者采用三者藥物的聯(lián)合方法。因為這樣至少有兩種藥物在發(fā)揮作用。其原因可用雙藥物原則進行闡述。Zhiao X等[19]報道兩種藥物應用時，如果細菌存活，它必須在相隔甚遠的兩個基因組中同時發(fā)生兩個基因的突變， 而這種事件發(fā)生的幾率是十分低的。本實驗也說明了這一點，見圖1，雖然試驗組的抑菌效應始終處于起伏變化中，但抑菌效應無明顯下降，而對于對照組而言，其抑菌效應基本是處于持續(xù)減弱，直到實驗終止。

本實驗通過動態(tài)地觀察抗菌劑對每種靶細菌的抗菌持續(xù)時間，從實驗結(jié)果可以得出試驗組抗菌活性明顯優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。筆者認為其優(yōu)勢在于：首先，進入硅橡膠內(nèi)的抗菌素能從微孔中恒定地釋放出來，達到長期抗菌活性，直到其抗菌素量小于細菌的MIC；其次，抗生素并非與軟組織相接觸，不會被組織液帶入血液，從而降低局部抗菌素計量；最后，雙藥物原則在本實驗也發(fā)揮得淋漓盡致。但這一結(jié)果除了與抗菌劑本身抗菌活性影響外，還受藥物分子在瓊脂板上彌散性能的影響。在抗菌譜一致的情況下，彌散性能強的分子，在瓊脂板上抑菌圈的范圍必定較大。

本實驗的不足之處在于，通過這個實驗并不能得出體外這種靜態(tài)下觀察到的結(jié)果與體內(nèi)的結(jié)果會一直。雖然Bassetti S等[20]通過動物實驗證實體外抑菌區(qū)的大小可作為一個有用的篩選試驗評價新的抗感染涂料的抗菌活性。

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