《The Journal of Arthroplasty》：The In Vitro Performance of Surgical Irrigation Solutions in Preventing Biofilm Formation on Implants
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本研究系统评估了九种商用关节置换术中使用的灌洗液对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌生物膜形成的抑制效果，并检测了其对人类真皮成纤维细胞的毒性及恢复能力。结果显示，PHMB-synergy和BZK溶液在四种植入材料（钴铬合金、钛合金、不锈钢和聚乙烯）上均显著降低病原体生物膜形成，其中PHMB-synergy稀释液在第五天显示出细胞恢复潜力，而BZK溶液仍存在细胞毒性。结论表明，术中使用特定灌洗液预处理可有效减少植入物表面生物膜形成，从而降低假体关节感染风险。
Fahimeh Tabatabaei | Rebecca McMahon | Larry Estlack | Tiffany Fawn Sanchez | Sergio Medina | Nina Bionda
Rochal Technologies，Sanara MedTech的研发部门，德克萨斯州圣安东尼奥
摘要
背景
全关节置换术（TJA）在美国广泛开展。尽管已经研究了多种术中冲洗溶液，但对其在多种植入材料上预防生物膜形成的效果进行全面的体外比较仍然有限。本研究评估了九种市售冲洗溶液在临床相关条件下预防两种常见病原体——金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌在四种常用骨科植入材料上形成生物膜的有效性。同时，还通过评估暴露后的人类真皮成纤维细胞的恢复情况来评估其细胞毒性。
方法
共评估了九种溶液：聚六亚甲基胍（PHMB）协同溶液、苯扎氯铵（BZK）溶液、PHMB-甜菜碱溶液、葡萄糖酸氯己定溶液、聚维酮碘溶液、次氯酸溶液、柠檬酸溶液、三重抗生素溶液（杆菌肽、头孢唑啉、庆大霉素）以及生理盐水。测试实验室对溶液的成分不知情。不锈钢、钴铬合金、钛合金和超高分子量聚乙烯试样（每组四个）分别用每种溶液预处理两分钟。抽吸后加入模拟滑液中的细菌。在37°C下孵育24小时后，回收并定量附着细菌。对于细胞相容性测试，将成纤维细胞暴露于选定的溶液中两分钟，然后在新鲜培养基中孵育。使用比色代谢活性测定法在第一天和第五天评估细胞活力。
结果
PHMB协同溶液和BZK溶液在预防生物膜形成方面最有效，这两种溶液在所有材料上都能将细菌水平降低6.0个对数单位以上。其他溶液的效果因材料和细菌菌株而异。PHMB协同溶液在1:10稀释度下可在第五天支持成纤维细胞的恢复，而BZK溶液在同一稀释度下仍具有细胞毒性。
结论
用某些冲洗溶液进行两分钟的预处理（反映临床使用情况）可以显著减少骨科植入材料上的生物膜形成，可能有助于预防TJA手术中的假体周围关节感染。
引言
全关节置换术（TJAs）由于人口老龄化而越来越普遍。在美国，每年大约进行79万例膝关节置换术和45万例髋关节置换术。虽然TJAs能有效缓解疼痛并提高生活质量，但手术部位感染（SSIs）和假体周围关节感染（PJIs）仍然是主要并发症。初次置换术中PJI的发生率为1%至2%，而在翻修手术中这一比例可高达20%，导致发病率增加、住院时间延长和费用上升。到2030年，仅感染性翻修手术的费用就可能达到16.2亿美元[1,2]。
假体周围关节感染是由植入物表面的生物膜形成病原体引起的；这些生物膜对抗生素具有抗性，难以根除[3]。常见的植入材料——钴铬合金、钛合金、不锈钢和聚乙烯——容易受到定植，这凸显了需要采取术中策略来预防生物膜的重要性。术中用抗菌或抗细菌溶液冲洗可以清除碎片并减少这一关键时期的植入物污染[4]。
在关节置换手术后，广泛使用各种冲洗溶液作为综合感染预防方案的一部分，特别是为了预防PJI。这些溶液通常含有聚维酮碘（PVP-I）、葡萄糖酸氯己定（CHG）、过氧化氢、次氯酸钠、醋酸、次氯酸（HOCl）和聚六亚甲基胍（PHMB）等消毒剂，或苯扎氯铵（BZK）等表面活性剂。除了这些商业配方外，还可以使用术中自制的溶液，通常包括杆菌肽等抗生素或其他在手术过程中混合的成分[5]。虽然已有几项研究考察了冲洗溶液的安全性和有效性，但进一步关注不同植入材料上生物膜预防性能的实验室比较仍然具有价值[6,7]。
本研究的主要目的是比较九种市售冲洗溶液在预防两种常见PJI病原体——金黄色葡萄球菌（革兰氏阳性细菌）和铜绿假单胞菌（革兰氏阴性细菌）在四种常用骨科植入材料上形成生物膜的效果。除了评估生物膜预防效果外，该研究还评估了冲洗溶液的细胞毒性作用以及人类真皮成纤维细胞的恢复潜力，重点关注那些表现出良好抗菌活性的溶液。
部分摘录
细菌菌株
每种细菌菌株的标准接种物——耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA；USA300）和铜绿假单胞菌（ATCC 27312）——从过夜培养物中制备，并在模拟滑液（Biochemazone；不含防腐剂的BZ183）中稀释至1.0 × 106菌落形成单位（CFU）/mL的浓度。使用模拟滑液来模拟关节置换术的生理条件，为评估生物膜形成潜力提供了一个临床相关的模型
冲洗溶液的比较
与生理盐水对照组相比，各组之间的细菌计数存在统计学上的显著差异（图2）。基于柠檬酸、次氯酸或PVP-I的溶液未能预防生物膜的形成，其细菌负荷与生理盐水对照组相似。
无论细菌种类如何，CHG溶液、PHMB-甜菜碱溶液、BZK溶液和PHMB协同溶液组的细菌计数在统计学上相似（P > 0.05），并且显著低于
讨论
保持无菌环境对于预防PJI至关重要，尤其是在初次关节置换术中。我们的体外模型旨在通过在细菌接种前将市售冲洗溶液应用于植入物表面来评估早期生物膜预防效果。使用模拟滑液更接近地再现了手术中的关节内环境，从而增加了研究的临床相关性[8]。
在测试的九种溶液中，PHMB协同溶液和BZK溶液
结论
本研究表明，用某些冲洗溶液进行两分钟的预处理（反映临床使用情况）可以显著减少骨科植入材料上的生物膜形成，可能有助于预防TJA手术中的假体周围关节感染。
CRediT作者贡献声明
Fahimeh Tabatabaei：撰写——初稿、监督、方法学、概念构思。Rebecca McMahon：撰写——审阅与编辑、监督、资源管理、方法学、概念构思。Larry Estlack：撰写——审阅与编辑、方法学、研究。Tiffany Fawn Sanchez：撰写——审阅与编辑、方法学、研究、数据管理。Sergio Medina：撰写——审阅与编辑、方法学、研究、数据管理。Nina Bionda：撰写——审阅与编辑
致谢
本研究的生物膜预防评估是在一家临床前CRO（iFyber LLC，纽约伊萨卡）进行的，采用随机、盲法方式。我们还要感谢Sanara MedTech的临床科学与医学事务团队对手稿的审阅和反馈。
