活性屏等离子表面改性技术制备纳米银涂层不锈钢的体外抗菌性能

背景:既往利用活性屏等离子技术制备的银涂层大都不涉及纳米领域,形成的银涂层为“薄膜样”,被覆基质表层且表面银颗粒分布不均,其长效抗菌能力受到挑战。目的:采用活性屏等离子体表面改性(ASPSM)技术制备可“埋入”不锈钢(SS)基质内部的纳米银涂层,观察其抗菌能力。方法:以不锈钢为基体,采用ASPSM技术制备纳米银涂层,其中通过调整轰击时间(1,2,4 h)制备3组涂层样品,分别记为1 h-Ag-ASPSM@SS、2 h-Ag-ASPSM@SS和4 h-Ag-ASPSM@SS,通过抑菌环实验、革兰染色分析3组涂层的抗菌能力。以不锈钢为基体,制备庆大霉素联合万古霉素抗生素涂层样品,记为ACNs。将不锈钢、2 h-Ag-ASPSM@SS、ACNs分别插入金黄色葡萄球菌或铜绿假单胞菌悬液中,采用涂布平板法分析样品长效(84 d)抗菌能力。将骨髓间充质干细胞分别与不锈钢、2 h-Ag-ASPSM@SS、ACNs共培养,进行CCK-8、活死染色与细胞上清乳酸脱氢酶活性检测。取连续暴露于金黄色葡萄球菌悬液12周后的不锈钢、2 h-Ag-ASPSM@SS、ACNs,采用滚平板法评估材料表面残留活菌量,采用万古霉素药敏纸片法评估材料表面残留活菌耐药性。结果与结论:①随着轰击时间的延长,样品表面纳米银的直径与含量逐渐增加,其中2 h-Ag-ASPSM@SS在形成了均匀球形纳米颗粒的情况下表面银含量较高。②抑菌环实验、革兰染色显示,相较于1 h-Ag-ASPSM@SS、4 h-Ag-ASPSM@SS,2 h-Ag-ASPSM@SS对金黄色葡萄球菌与铜绿假单胞菌有更好的抑制效果。与两种细菌共培养42,84 d后,2 h-Ag-ASPSM@SS组洗脱液涂布平板上的活菌数量显著少于不锈钢组、ACNs组;与金黄色葡萄球菌共培养84 d后、与铜绿假单胞菌共培养42 d后,ACNs组洗脱液涂布平板上的活菌数量多于不锈钢组。③CCK-8、活死染色与细胞上清乳酸脱氢酶活性检测显示,2 h-Ag-ASPSM@SS无明显的细胞毒性,ACNs具有明显的细胞毒性。④与金黄色葡萄球菌共培养12周后,2 h-Ag-ASPSM@SS组表面残留活菌量少于不锈钢组,ACNs组表面残留活菌量多于不锈钢组;与不锈钢组比较,ACNs组表面残留活菌株对万古霉素的敏感性显著下降(P<0.001),2 h-Ag-ASPSM@SS组表面残留活菌株对万古霉素的敏感性无明显变化(P>0.05)。⑤结果表明,ASPSM技术制备的纳米银涂层提高了不锈钢表面纳米银含量的沉积效率,并且具有持久的抗菌特性、良好的细胞相容性。