[发明专利]一种减少机械通气期间气管导管内壁细菌定植的光催化消毒方法

说明书

技术领域

本发明属于光催化消毒技术领域，更具体涉及一种减少机械通气期间气管导管和气管套管内细菌定植、细菌生物被膜形成的光催化消毒方法。

背景技术

生物材料的应用在极大促进医学诊疗技术飞速发展的同时，也增加了细菌入侵宿主的途径。由生物材料引起感染(biomaterial centered infections，BCI)的病例近年来逐年上升。其中，呼吸系统医用级别聚氯乙烯(PVC)气管导管长时间置入后的发生的感染，特别是，呼吸机相关肺炎(ventilator associated pneumonia，VAP)成为重症监护病房内患者致死的主要原因，这在机械通气患者中的发生率为18％～60％，病死率超过50％。导管内的定植细菌会导致90％的机械通气患者反复发生感染，通过这条途径由某些病原体(如铜绿假单胞菌)所引起VAP的病死率甚至高达70％～80％；对于那些气管切开需长期置入PVC气管套管的患者，细菌感染更是难以避免。据报道，生物材料作为异物不仅影响宿主的免疫机制，也影响诱发感染的最低细菌数量，主要原因是生物材料为游离细菌提供粘附的位点，促进了细菌粘附和细菌生物膜(Bacterial Biofilm，BF)的形成，BF中的细菌在形态结构、理化特性、抗生素抗性及对抗机体免疫防御等方面与普通浮游生长的细菌有显著的不同，这使PVC气管导管表面的BF成为BCI致病菌重要的、持续的来源，是导致VAP临床治疗极为困难的的一个重要原因。因此有效控制和清除PVC导管表面BF的形成是防治VAP的重要方面。

相当多的注意力和研究已集中于通过使用抗菌剂，比如在导管表面涂敷抗生素防止导管表面细菌的定植(美国专利4895566、4107121号)。也有使用无抗生效果的抗菌化合物的，如欧洲专利EP1104311使用银作为抗菌剂以达到相同的目的。但是，这些方法较为昂贵且生产程序复杂，另外推荐使用的抗生素也存在诸多对机体的毒副作用，并有促进细菌耐药性形成的可能性。

近年来TiO₂材料在化学中已经被广泛的研究。它化学性质稳定、无毒、抗菌谱广、抗菌时间长且具有良好的生物相容性。TiO₂作为纳米薄膜可以很好地附着在陶瓷、玻璃、塑料等各种材料的表面，在光照或光照激发后表现出催化氧化性能和超亲水性，这两个性质已经被成功地应用于有机污染物的光催化氧化消除(空气净化、污水处理和抑菌及杀菌)和自清洁、超亲水性涂层材料的制造。TiO₂光催化剂及其掺杂TiO₂复合物在PVC材料表面的成膜并制备出表面具有抑菌和高亲水性的纳米薄膜，可提供强氧化还原能力，氧化破坏细菌的化学结构导致其丧失生物活性，使细菌难以存活和繁殖。但是光催化所必需的光照不可避免的会导致气道组织损伤，严重制约了临床上利用光催化技术对置入气道内的导管表面进行消毒的应用前景。

发明内容

本发明目的在于提供一种机械通气期间可对气管导管内进行光催化消毒的方法，该方法可以预防和控制机械通气期间气管导管表面细菌的定植、细菌生物被膜的形成和避免光照可能导致的气道损伤；处理简单、成本低廉、速度快、效率高、抗菌时间长，无毒副作用。

本发明的减少机械通气期间气管导管内壁细菌定植的光催化消毒方法，其特征在于：使用表面镀纳米TiO₂膜气管导管或套管进行机械通气，通气期间通过侧发光紫外光纤向导管内引入紫外光，进行光催化灭菌；所使用的光纤前端设置一个保护套，避免光线直接向前照射。

本发明的显著优点是：

1)采用本发明可将光催化技术应用于预防和控制机械通气期间气管导管内细菌定植和细菌生物被膜形成，处理简单、成本低廉、速度快、效率高、抗菌时间长，只需通过侧光纤对表面镀膜气管导管内表面进行紫外光光照即可。通气期间使用侧发光紫外光纤对导管内面进行紫外光照射；所使用的光纤插入深度为距导管插入端1.5～3cm，光纤前端设置一个保护套，避免了光线直接向前照射可能导致的气道损伤，同时也提供了激发光催化剂薄膜光催化作用的必要光照条件。本发明基于光催化剂在光激发下能产生电子-空穴对，可以破坏和分解细菌和病毒，产生的少量水及二氧化碳对人体不会造成毒副作用的原理。与使用易于导致细菌耐药的抗生素、有一定毒副作用的消毒剂方法相比，所发明的方法有明显的优越性，是一种理想的预防和控制机械通气期间导管表面细菌定植及细菌生物被膜形成的方法。