316L不锈钢输尿管支架在念珠菌尿路感染模拟环境中的电化学性能评估及其生物膜影响机制研究

本研究针对金属输尿管支架在念珠菌( Candida albicans )尿路感染环境中的腐蚀问题，通过电化学阻抗谱(EIS)、循环伏安法(CV)和动电位极化技术系统评估了316L不锈钢(SS316L)在合成尿液(SUS)中的电化学行为。研究发现念珠菌生物膜形成会显著改变合金的腐蚀参数，扫描电镜(SEM)证实了生物膜发育过程，而抗真菌药物氟康唑(Fluconazole)的介入则破坏了生物膜稳定性。该研究为理解真菌感染环境下金属植入物的降解机制提供了新见解，对改进输尿管支架设计具有重要指导意义。

　　

在泌尿外科临床实践中，输尿管狭窄的治疗始终是重大挑战。传统聚合物支架面临机械强度不足的困境，而金属支架虽能提供更好的抗压性能，却在复杂生物环境中的长期稳定性存疑。尤其当患者合并念珠菌尿路感染时，真菌生物膜与金属材料的相互作用可能加速植入物失效，但这一关键问题此前鲜有系统研究。

开罗大学理学院化学系的研究团队在《BMC Chemistry》发表了一项创新研究，通过多学科方法揭示了316L不锈钢(SS316L)在模拟念珠菌尿路感染环境中的电化学行为。研究人员构建了包含电化学测试、表面分析和药物检测的完整实验体系：采用电化学阻抗谱(EIS)和动电位极化技术评估腐蚀动力学；通过扫描电镜(SEM)观察生物膜形貌；开发金纳米颗粒修饰电极(NAu-CPE)检测氟康唑浓度；结合拉曼光谱分析真菌-药物相互作用机制。所有实验均在模拟人体环境的37°C条件下进行，使用实验室配制的合成尿液(SUS)作为基础培养基。

【材料表征与电化学行为】
SEM和EDAX分析显示，无菌环境中SS316L表面光滑完整，而暴露于白色念珠菌168小时后出现典型生物膜结构。加入氟康唑后生物膜明显瓦解，证实药物疗效。拉曼光谱检测到1620 cm^-1处C=N伸缩振动峰，验证了氟康唑三唑环结构的完整性，同时观察到真菌细胞壁多糖(1100-1200 cm^-1)和蛋白质(1650/1550 cm^-1)特征峰变化，表明药物引起了真菌细胞结构改变。

【电化学阻抗谱分析】
EIS数据显示，随着浸泡时间延长至408小时，含念珠菌体系的极化电阻(R₁/R₂)最高达316 kΩ，显著高于空白对照组(220.9 kΩ)和含药组(25.97 kΩ)。Nyquist图中含菌组的半圆直径随时间增大，表明成熟生物膜形成了保护性扩散屏障。而氟康唑的加入使阻抗值持续降低，反映药物破坏生物膜后暴露出金属基底。

【动电位极化测试】
Tafel曲线分析显示，含念珠菌体系的腐蚀电位(-339.16 mV)明显正于空白组(-415.80 mV)和含药组(-495.58 mV)，腐蚀电流密度最低(0.06 μA/cm²)，极化电阻最高(247.95 kΩ·cm²)。这一反常现象提示念珠菌代谢产物可能通过螯合作用暂时抑制了腐蚀，而氟康唑介入后腐蚀速率回升。

【环境参数监测】
pH监测发现念珠菌代谢使SUS碱化至pH 8.6，源于尿素分解产氨。氟康唑治疗组pH升高幅度较小，与真菌生长抑制相关。NAu-CPE传感器在0.9 V处检测到氟康唑特征峰，其信号强度随药物从裂解真菌细胞释放而增强。

这项研究首次系统阐明了念珠菌生物膜对SS316L输尿管支架的双重作用：初期真菌代谢产物可能延缓腐蚀，但长期形成的生物膜会改变局部微环境；而抗真菌治疗在清除感染的同时可能加速材料降解。这些发现为优化金属输尿管支架的抗感染-防腐协同设计提供了理论依据，开发的NAu-CPE传感器为临床药物监测提供了新工具。研究采用的跨学科方法也为其他植入材料的生物膜研究建立了可借鉴的技术框架。