J BIOMED MATER RES A：研究表明硒可控制移植物表面葡萄球菌生长

布朗大学工程师的一项最新研究发现：硒纳米颗粒涂层可以显著减少聚碳酸酯表面的葡萄球菌生长。聚碳酸酯是导尿管或者气管内导管之类的移植物的常见材料。

硒是人体内含有的一种金属元素，这种元素的价格不高。人们之前已经知道这种金属具有抗菌作用；不过，没有在医疗器械材料表面涂布过这种金属。在这项最新研究中，布朗大学的工程师报道：当他们在聚碳酸酯（导尿管或者气管内导管）表面包被上硒纳米颗粒后，葡萄球菌的数量显著下降，有些甚至减少了90%。

工程和整形外科教授Thomas Webster 说：“我们想阻止细菌形成生物膜。” Thomas Webster的研究领域是怎样使用纳米技术提高医学植入物的植入效果。他是这篇在线发表于生物医学材料研究杂志A(the Journal of Biomedical Materials Research A)的研究文章的资深作者。

众所周知，生物膜是非常难治疗的细菌菌落，它们常常可以抵抗抗生素药物的抗菌作用。

Webster 说：“把生物膜的形成时间拖得越长，甚至直接抑制生物膜的形成，免疫系统就越可能将这些菌落彻底清除。在这些植入物的表面镀上一层硒，就可以使气管内导管在患者体内的植入时间增加一些。”

Webster说：同时，由于硒实际上是一种推荐的营养素，涂层上硒的浓度不会对人体产生伤害。另外，与目前常用的在医疗器械表面加上银涂层的技术相比，硒的价格更便宜，生物相容性更好。

Webster已经研究硒纳米颗粒好多年了，大部分精力集中在硒的抗癌效果上。当他开始考虑硒的抗菌活性时，他咨询了哈斯布罗儿童医院的儿科医师Keiko Tarquinio。身为儿科副教授的Keiko Tarquinio一直渴望找到减少移植物表面的生物膜的方法。

关于硒的研究

在该研究中，Webster和第一作者Qi Wang制作了2种不同大小的硒纳米颗粒，然后使用快速而简便的方法，将硒纳米颗粒溶液涂布在了聚碳酸酯表面。在一些碳酸酯表面，他们沿着一片矩形区域刮去了一部分硒纳米颗粒涂层。这样做不仅是为了检测涂层的耐久性，还可以检测一下硒纳米颗粒密度降低后的抗菌能力。

Wang和Webster使用电子显微镜和原子力显微镜观察有涂层的聚碳酸酯（既包括包被了硒纳米颗粒的聚碳酸酯，也包括涂层密度降低的聚碳酸酯）上的纳米颗粒密度，以及多少硒包被面积暴露在外，可以和细菌发生相互作用。

他们的发现之一是：刮去部分纳米颗粒后，小纳米颗粒比那些稍大的纳米颗粒与碳酸酯结合的更好。

做好这些后，他们就已经为下面要进行的关键实验步骤做好了准备。随后他们将聚碳酸酯（包括一些没有包被纳米颗粒的聚碳酸酯）暴露于培养的葡萄球菌。在那些包被了硒纳米颗粒的聚碳酸酯中，有些包被的是大颗粒的纳米颗粒，有些包被的是小颗粒的纳米颗粒；有些涂层表面的纳米颗粒密度由于刮擦的影响有所降低，有些则保持涂布后的密度。

与没有硒涂层的对照组相比，在暴露于葡萄球菌24小时，48小时和72小时之后，四种硒涂层均可以有效的降低葡萄球菌的密度。涂布了不同大小纳米颗粒，而且涂层没有受到破坏的聚碳酸酯的抗菌效果均是最好的：在实验开始24小时之后，将葡萄球菌浓度降低了90%，在72小时的时候，将葡萄球菌浓度降低了85%。在那些涂层受到部分损坏的两种聚碳酸酯中，涂布较小纳米颗粒的聚碳酸酯的抗菌效果更好。

暴露于任何一种涂层的聚碳酸酯的葡萄球菌数量，均在暴露48小时达到峰值。这可能是细菌在这时候可以最好的利用体外培养基的缘故。细菌浓度在72小时之后显著下降。

Webster说：下一步会进行动物实验。他说：在体内试验中，既可以模拟细菌将有更多的可用食物的情况，又可以模拟细菌将会面临的免疫反应，因此可以更好的测试硒涂层的抗菌效果。

这次试验可能最终影响硒纳米颗粒涂层的商业前景。之前的布朗大学研究生在离校前萌发了了把纳米颗粒用于涂层的商业创意，此后，他们的公司Axena Technologies从布朗大学获得了这项技术的授权。