明胶-还原氧化石墨烯/单宁酸纳米复合涂层抑制血液透析导管铜绿假单胞菌生物膜的研究

为解决血液透析导管相关生物膜感染难题，研究人员开发了负载多粘菌素的Gelatin-rGO/TA纳米复合涂层。通过XRD、FTIR、UV-Vis等技术证实其晶体结构和分子交联特性，FE-SEM显示TA在rGO表面均匀分布。该涂层对铜绿假单胞菌的MIC为1-10 μg，4小时杀菌效率超85%，生物膜抑制率达88%，分子对接证实TA可阻断群体感应通路。该研究为抗植入感染医疗器械设计提供了新策略。

　　

血液透析是终末期肾病患者维持生命的关键治疗手段，但导管相关血流感染（CRBSI）始终是临床面临的严峻挑战。其中，铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）因其强大的生物膜形成能力和群体感应（Quorum Sensing）系统介导的耐药性，成为最难控制的病原体之一。传统抗生素治疗不仅易引发不良反应，更难以穿透生物膜的物理屏障。如何通过材料学手段改造导管表面特性，使其兼具生物相容性与抗菌功能，成为突破这一医学瓶颈的新思路。

国际伊斯兰大学伊斯兰堡分校的研究团队创新性地将生物大分子明胶（Gelatin）、纳米材料还原氧化石墨烯（rGO）和植物活性成分单宁酸（TA）进行复合，并负载多粘菌素（Colistin），开发出Colistin/Gel-rGO/TA纳米复合涂层。通过X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、场发射扫描电镜（FE-SEM）等技术证实，TA通过酚羟基与rGO形成稳定交联，明胶的引入显著提升了材料在导管表面的成膜性。该研究发表于《Journal of Drug Delivery Science and Technology》，为抗感染医疗器械设计提供了新范式。

关键技术方法
研究采用巴基斯坦医学科学研究所提供的铜绿假单胞菌临床分离株。通过XRD分析晶体结构，FTIR验证分子间相互作用，动态光散射（DLS）测定粒径分布，UV-Vis监测药物负载效率。抗菌实验测定最小抑菌浓度（MIC），流式细胞术定量杀菌效率，分子对接模拟TA与群体感应蛋白的结合模式。

结果与讨论
材料表征
XRD图谱显示rGO/TA在2θ=26°出现石墨特征峰，证明TA未破坏rGO晶体结构。FTIR中1705 cm^-1处羧基峰位移表明TA通过氢键与rGO结合。FE-SEM显示TA均匀包覆rGO片层，形成三维多孔网络。

抗菌性能
针对铜绿假单胞菌的MIC低至1 μg/mL，4小时接触后流式检测显示活菌比例不足15%。生物膜抑制实验显示，涂层使细菌粘附密度降低88%，显著优于单独使用多粘菌素（p<0.01）。

分子机制
分子对接揭示TA的没食子酰基可与LasR蛋白（群体感应关键调控因子）的ARG₆₁形成氢键，结合能为-8.7 kcal/mol，有效阻断毒力因子表达通路。

结论与意义
该研究首次将天然多酚TA与纳米碳材料rGO协同应用于抗感染涂层设计，突破性地实现了三重抗菌机制：物理屏障（rGO片层阻隔）、化学杀伤（多粘菌素释放）和信号干扰（TA阻断群体感应）。临床转化后，每年可降低30%-50%的导管相关感染率，节省巨额医疗支出。作者Sehrish Abbas等强调，这种"绿色"纳米复合策略可扩展至其他植入器械，为后抗生素时代的抗感染材料开发指明方向。