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微生物在医疗器械上定植并形成生物膜，严重影响医疗安全。研究人员开展了银纳米颗粒（AgNPs）基生物材料对铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）影响的研究。结果显示该材料可抑制细菌黏附、生物膜形成，且形成的生物膜脆弱。这为预防医疗器械相关感染提供新方向。
在医疗领域，医疗器械的使用虽然常常能挽救生命，但也伴随着严重的问题。微生物很容易污染医疗器械，在其表面定植，进而形成一种被称为生物膜的复杂结构。生物膜由聚集在生物或非生物表面的微生物组成，它们被包裹在一层黏糊糊的细胞外聚合物基质（EPS）中。一旦生物膜形成，就很难被清除，它能够耐受高浓度的抗菌剂，还能逃避宿主的免疫反应，导致医疗器械相关感染，给患者带来极大痛苦，也增加了医疗成本。目前，针对已形成的生物膜的治疗手段非常有限，因此，开发具有抗菌和抗生物膜特性的新型生物材料迫在眉睫。
国外的研究人员开展了一项关于银纳米颗粒（AgNPs）基生物材料对铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）影响的研究。该研究成果发表在《Biofilm》上，具有重要的意义。它为预防医疗器械相关感染提供了新的思路和方法，有望推动新型抗菌生物材料的开发和应用，从而减少患者的感染风险，提高医疗质量。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，通过等离子体（放电）过程制备 AgNPs 基生物材料，该方法避免使用有害化合物，且能实现 AgNPs 在材料表面的均匀分布。其次，运用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）等技术对材料进行结构表征。此外，利用静态和动态实验，借助剪切应力流动室模拟实际环境，研究铜绿假单胞菌与材料的相互作用。
结构表征
研究人员制备的 AgNPs 基生物材料由单层 AgNPs 沉积在热生长于硅基底的薄 SiO2层上。SEM 和 AFM 分析显示，AgNPs 在平面上分布均匀，平均粒径为 18.9±6.6nm，呈近似球形。ICP-OES 分析表明，材料在静态条件下会逐渐释放 Ag+离子，30 分钟时释放量为 75.0±7.5μg/L，90 分钟时为 114.5±6.9μg/L。
静态条件下的黏附和生存能力
在静态条件下，研究人员将铜绿假单胞菌 PAO1-Tn7-gfp与 AgNPs 基生物材料和 SiO2样本接触 30 和 90 分钟。结果发现，与 SiO2样本相比，AgNPs 基生物材料显著降低了浮游细菌的数量，30 分钟时就有明显减少，90 分钟时减少更明显。同时，在 AgNPs 基生物材料表面，培养 30 和 90 分钟后均未检测到可培养的黏附细菌，而在 SiO2样本上有黏附细菌。这表明 AgNPs 基生物材料对浮游细菌有快速杀菌作用，且能限制活黏附细胞的数量。
动态条件下的黏附强度、脱离和生存能力
在动态条件下，研究人员利用剪切应力流动室评估细菌与材料的相互作用。实验前，先让细菌在材料表面沉降 / 黏附 90 分钟。结果显示，接触 30 分钟后，98.6±2.8% 的细菌在 AgNPs 基生物材料上受损或死亡，而在 SiO2样本上大部分细菌仍存活。施加最低剪切应力（0.01Pa）时，AgNPs 基生物材料上约 50% 的初始沉降 / 黏附细胞脱离，而 SiO2样本上大部分细胞仍黏附。随着剪切应力增加，AgNPs 基生物材料上的细菌逐渐脱离，5.0Pa 时全部脱离；SiO2样本上的细菌也有减少，但最高剪切应力下仍有 25.7±11.9% 的细菌黏附。
动态条件下的生物膜形成
研究人员在动态条件下，使用低营养培养基（MBB），以 0.3Pa 的壁面剪切应力培养细菌 72 小时，研究生物膜的形成。结果显示，在最初 24 小时，SiO2样本上细菌聚集生长明显，而 AgNPs 基生物材料上未检测到黏附细菌。48 小时时，SiO2样本上形成相对致密的生物膜，AgNPs 基生物材料上仅有少量活黏附细菌。72 小时后，SiO2样本上形成厚且结构良好的生物膜，AgNPs 基生物材料上只有分散的细胞，没有三维结构。AFM 分析也证实了两种材料表面生物膜结构的差异。
动态条件下 72 小时生物膜的抗性
研究人员对在 AgNPs 基生物材料和 SiO2样本上形成的 72 小时生物膜施加逐渐增加的壁面剪切应力，研究其抗性。结果显示，SiO2样本上的生物膜在最高剪切应力（16.7Pa）下仍基本保持完整，细胞活力也得以维持；而 AgNPs 基生物材料上的生物膜在较低剪切应力下就开始逐渐脱离，16.7Pa 时全部脱离，表明其对增加的壁面剪切应力非常敏感，抗性差。
研究结论表明，AgNPs 基生物材料对铜绿假单胞菌的黏附、生物膜形成和抗性有显著影响。该材料能有效抑制细菌黏附，延缓生物膜形成，且形成的生物膜结构松散、对剪切应力敏感。这一研究成果为预防医疗器械相关感染提供了重要依据，推动了新型抗菌生物材料的发展。然而，研究也存在一些局限性，如 AgNPs 可能从 SiO2表面脱离、易受污染影响杀菌效果等。未来的研究可以进一步优化材料设计，如将 AgNPs 嵌入 SiO2基质中，以提高材料的稳定性和抗菌性能，为临床应用提供更有效的解决方案。
