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  輸尿管支架管是泌尿外科常用的引流植入物，目前所有患者均需經(jīng)歷二次手術(shù)取出支架。支架取出手術(shù)增加患者的痛苦和經(jīng)濟(jì)支出，另一方面，在支架管植入期間有26.7%的患者會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)管相關(guān)尿路感染。研究發(fā)現(xiàn)高達(dá)90%的支架管表面有病原體黏附，其中55%以生物膜形式存在。因此，制備力學(xué)性能優(yōu)良、降解行為可控、生物相容性高且能長(zhǎng)期抗生物膜的可降解輸尿管支架具有重大意義。生物膜形成的關(guān)鍵是蛋白的黏附，而觸殺型抗菌表面多為聚陽(yáng)離子，容易在靜電力作用下與帶負(fù)電的蛋白結(jié)合，致使抗菌表面的失效。

  王璐教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種纖膜結(jié)構(gòu)可降解輸尿管支架管，通過(guò)多巴胺的自聚合在支架管表面構(gòu)建微納米級(jí)仿生突起，進(jìn)一步交聯(lián)超支化聚酰胺-胺大分子提高支架的親水性和表面電位，構(gòu)建超親水聚陽(yáng)離子表面。在體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中，支架管展現(xiàn)出高效持久的抗生物膜性能及良好的生物相容性。

圖1 纖膜結(jié)構(gòu)輸尿管支架管的制備、表面改性及抗生物膜機(jī)制示意。

  采用PGA和PGLA復(fù)絲纖維編織管狀織物，熱處理得到纖膜結(jié)構(gòu)支架管。將多巴胺在支架管表面自聚合形成微納米級(jí)仿生突起，進(jìn)一步交聯(lián)超支化聚酰胺-胺大分子構(gòu)建超親水聚陽(yáng)離子表面。在尿液環(huán)境中，氨基基團(tuán)優(yōu)先與水分子結(jié)合形成水合層，防止蛋白及細(xì)菌尸體的黏附。

圖2 支架管表面纖膜結(jié)構(gòu)及微納米突起結(jié)構(gòu)電鏡圖。

  支架管由毫微米級(jí)微型單元的纖維束構(gòu)成，可防止降解碎片過(guò)大引起輸尿管堵塞。纖維及膜表面經(jīng)多巴胺自聚合后形成微納米顆粒，進(jìn)一步交聯(lián)超支化聚酰胺后顆粒粒徑增長(zhǎng)。

圖3 體內(nèi)植入后，支架管表面細(xì)菌計(jì)數(shù)、電鏡觀察及活/死細(xì)菌染色圖片。

  與商用聚氨酯支架管及未經(jīng)處理的纖膜結(jié)構(gòu)可降解支架管相比，超親水抗菌支架管展現(xiàn)出明顯的抑制細(xì)菌粘附及生物膜形成的效果。

  該研究以Biodegradable Anti-Biofilm Fiber-Membrane Ureteral Stent Constructed with a Robust Biomimetic Superhydrophilic Polycationic Hydration Surface Exhibiting Synergetic Antibacterial and Antiprotein Properties為題，發(fā)表于國(guó)際期刊《small》，該論文共同第一作者是東華大學(xué)紡織學(xué)院博士生高立恒，劉星星和上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院副主任醫(yī)師徐明曦，通訊作者為東華大學(xué)王璐教授，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院副主任醫(yī)師達(dá)駿和王一惟。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/smll.202006815

  下載：Biodegradable Anti-Biofilm Fiber-Membrane Ureteral Stent Constructed with a Robust Biomimetic Superhydrophilic Polycationic Hydration Surface Exhibiting Synergetic Antibacterial and Antiprotein Properties