《RSC Advances》：Ciprofloxacin-loaded poly(lactic acid) coating on polyurethane ureteral stents: surface structure, antibacterial performance and encrustation resistanceOpen Access
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聚氨酯（PU）输尿管支架的表面修饰为限制细菌定植和结壳提供了一条实用途径。本研究通过浸涂法将载环丙沙星（CIP）的聚乳酸（PLA）涂层沉积于PU输尿管支架上，并对涂层形貌、粘附力、抗菌活性、抗结壳性能和生物相容性进行了评价。优化条件——5% PLA、2.5%
聚氨酯（PU）输尿管支架的表面修饰为限制细菌定植和结壳提供了一条实用途径。本研究通过浸涂法将载环丙沙星（CIP）的聚乳酸（PLA）涂层沉积于PU输尿管支架上，并对涂层形貌、粘附力、抗菌活性、抗结壳性能和生物相容性进行了评价。优化条件——5% PLA、2.5% CIP以及4 mm s?1的提拉速度——可获得约20 μm厚的连续涂层。傅里叶变换红外光谱（FTIR）显示，在1620 cm?1附近存在与CIP相关的吸收峰，且该吸收峰随CIP标称含量的增加而增强。紫外-可见光谱测量显示，在人工尿液和磷酸盐缓冲液（PBS）中均可实现14 d的每日CIP释放，且在酸性人工尿液中的释放量更高。暴露1 h后，CIP涂层支架产生的活菌落数低于未涂层PU支架和商用Ag涂层支架，尤其对大肠杆菌效果显著。2.5% CIP/PLA涂层还能在40 d静态人工尿液浸泡和草酸钙小鼠植入模型中减少晶体沉积。HK-2细胞实验和另一项20 d正常小鼠植入队列的膀胱组织学检查表明其局部组织相容性良好。这些结果将涂层配方和结构与介质依赖性的CIP释放、抗菌活性和抗结壳性能联系起来，支持对该涂层支架开展进一步的临床前评估。
论文解读：载环丙沙星聚乳酸涂层修饰聚氨酯输尿管支架的研究
一、研究背景与目的
输尿管支架（ureteral stent）在泌尿系统疾病中广泛使用，但植入后常出现并发症，其中支架结壳（encrustation）最为常见，可导致支架取出困难、增加肾损伤风险，严重时甚至危及生命。因此，对输尿管支架表面进行抗菌改性具有重要临床意义。医用聚氨酯（PU）因柔韧性和成熟的临床应用而被选为支架材料。目前市售抗菌输尿管支架多掺入银、铜、锌等金属离子作为抗菌剂，但金属离子在体内的有效性仍存争议，且即使在低浓度下也表现出显著细胞毒性，并可能与胚胎毒性相关，限制了其进一步应用。环丙沙星（CIP）是广谱氟喹诺酮类抗菌药，聚乳酸（PLA）是可生物降解载体，二者结合可在泌尿环境中实现持续局部递送。已有研究涉及抗菌输尿管支架和可降解聚合物载体，但缺乏将涂层制备工艺、结构表征与释放、抗菌、抗结壳性能系统关联的完整框架。因此，本研究旨在建立CIP/PLA涂层在PU支架上的“组成—加工—结构—释放—性能”一体化关系，为新型抗菌输尿管支架的开发提供材料学依据。论文发表在《RSC Advances》。
二、主要技术方法
本研究采用定制浸涂装置在医用PU输尿管支架（5.0 Fr，24 cm）上沉积PLA/CIP涂层，并在保护性气氛下操作。关键方法包括：扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线光谱（EDS）表征表面与截面形貌及元素组成；X射线光电子能谱（XPS）分析结壳层成分；傅里叶变换红外光谱（FTIR）验证药物掺入；紫外-可见光谱法测定14 d每日CIP释放量；依据GB/T 20944.1-2007标准进行抗菌测试；40 d静态人工尿液浸泡结合称重、SEM/EDS/XPS评价抗结壳性；HK-2细胞共培养评价细胞相容性。体内实验使用两个独立小鼠队列：草酸钙结石模型队列和正常小鼠队列，均采用8周龄雄性C57BL/6小鼠，每组每时间点3只。
三、研究结果
3.1 涂层结构表征：通过宏观评价和横切粘附测试，确定最佳涂层条件为5% PLA、不超过2.5% CIP、提拉速度4 mm s
?1。SEM显示涂层与基底紧密贴合，厚度约20 μm，表面呈颗粒状，且未发生脱落。
3.2 涂层组成与释放行为：FTIR谱图显示，1620 cm
?1处CIP相关吸收峰随标称CIP含量增加而增强，证实CIP掺入PLA基体。UV-vis测量显示，在PBS和人工尿液中均可持续释放14 d，人工尿液中前3 d释放量上升后下降，呈现介质依赖性。
3.3 抗菌性能：依据GB/T 20944.1-2007，以大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）为测试菌，与商用Ag涂层支架比较。1 h暴露后，CIP涂层支架的活菌落数显著低于未涂层PU和Ag涂层组，尤其对大肠杆菌效果最强，1.5%和2.5% CIP组菌落数接近零；对金黄色葡萄球菌也有明显降低，但效果弱于大肠杆菌，呈浓度依赖性。
3.4 抗结壳性能与沉积物组成：40 d静态人工尿液浸泡实验中，2.5% CIP/PLA涂层支架沉积量最少，抗结壳率达73.62%，高于商用Ag涂层支架。SEM、EDS和XPS分析表明，沉积物含Ca、Na、K、P等元素，主要为磷酸盐、碳酸盐及少量草酸盐。
3.5 细胞相容性评价：HK-2细胞与支架共培养12、24 h后，细胞形态、EdU荧光强度（IOD）及Nrf2和HO-1的mRNA和蛋白表达均无显著差异，表明该涂层未引起明显的细胞毒性或氧化应激反应。
3.6 体内评价：在草酸钙结石模型小鼠中，2.5% CIP涂层支架在6 d和20 d时的质量增加显著低于PU支架，SEM显示其表面沉积更少；正常小鼠队列的膀胱H&E染色显示，6 d和20 d时各组的膀胱黏膜形态和上皮完整性均无明显差异，表明局部组织相容性良好。
四、讨论与结论
讨论部分指出，浸涂优化和FTIR、释放数据共同支持CIP掺入PLA基体并实现持续释放。CIP的抗菌作用归因于其对细菌DNA旋转酶和拓扑异构酶IV的抑制，而Ag涂层则依赖金属离子损伤细菌结构。抗结壳性能的改善可能与持续药物释放和涂层界面改变有关，但抗菌作用、PLA降解和溶液化学的各自贡献尚无法完全分离。细胞和动物实验均显示良好局部相容性。研究局限包括未独立测量总载药量和残余载药量，未在动态尿液条件下评估长期生物膜和耐药行为，未来需进一步完善。
研究结论可概括为：通过浸涂法在PU输尿管支架上制备了CIP/PLA涂层。在测试配方中，5% PLA、2.5% CIP和4 mm s
?1提拉速度产生了连续、粘附性好的涂层。FTIR显示在1620 cm
?1附近存在浓度依赖的CIP相关吸收带，UV-vis测量显示在人工尿液和PBS中14 d内均有每日CIP释放。暴露1 h后，CIP涂层支架产生的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌活菌落数显著低于对照组，对大肠杆菌效果最强。该涂层在40 d人工尿液浸泡和草酸钙小鼠模型中还减少了晶体沉积。EDS和XPS确定沉积物为含Ca、K、Na的磷酸盐、碳酸盐和草酸盐。HK-2实验和另一正常小鼠队列的20 d膀胱组织学表明局部组织相容性良好。通过将涂层配方和加工与结构、释放、抗菌活性和抗结壳性联系起来，该研究为CIP/PLA涂层PU输尿管支架的进一步临床前开发提供了材料学依据。
