[發明專利]一種基于深紫外LED的生物膜細菌滅活方法

有效

• 申請號: 202111393733.2
• 申請日: 2021-11-23
• 公開（公告）號: CN114191578B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 樊嘉杰;陳威;曹逸興;張國旗
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: A61L2/10
• 分類號: A61L2/10;B08B3/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 陸惠中

本發明公開了一種基于深紫外LED的生物膜細菌滅活方法。具體包括：(1)深紫外輻射處理：使用深紫外LED照射骨科假體材料上的生物膜；(2)外科脈沖沖洗處理：外科脈沖沖洗骨科假體材料；所述步驟(1)和(2)的順序可以顛倒。本發明所述的方法能夠高效清除骨科假體材料上的生物膜，與抗生素治療方法相比，不易復發；本方法操作簡單，方法中涉及的設備均為醫院中常用設備，易于操作。

技術領域

本發明涉及生物膜治療領域，尤其涉及一種生物膜細菌滅活方法。

背景技術

人工關節置換術將具有特定功能與構造的關節假體植入重度關節炎患者體內，替換原有受損嚴重的關節結構，部分或者全部恢復關節的功能。人工關節置換術主要分為兩種：人工髖關節置換術、人工膝關節置換術。人工髖關節置換術能夠有效改善晚期骨性關節病、股骨頸骨折、粗隆間骨折、髖關節發育不良、嚴重股骨頭壞死等疾病患者的髖關節功能，消除患者髖關節疼痛、活動受限等。人工膝關節置換術目前已被公認為安全且有效的治療終末期膝關節退行性骨關節病、類風濕性關節炎、創傷性關節炎等疾病的治療措施。

常用的人工關節材料主要有金屬材料、高分子材料、陶瓷材料和復合材料。其中，金屬材料的機械強度高，韌度高，易于加工，常用來制作結構復雜和受力較大的關節假體，典型的金屬材料主要有316L型不銹鋼、鈦、鈦合金、鈷鉻鉬合金以及鈷基合金。

現有文獻數據顯示，初次人工全髖關節置換術后假體周圍感染的發生率約在0.5％～3.0％，而二次置換術后發生假體周圍感染的可能性高達4.0％～6.0％。

生物膜(biofilm,BF)在假體周圍感染的發病機制和持久性起著重要的作用。生物膜是一種微生物衍生的復雜菌落，指細菌、真菌等嵌入自身分泌的胞外聚合物內形成的含多細胞的三維結構群體，并且具有改變生長速度和基因轉錄表型的能力。與自由漂浮的細菌、真菌即浮游細菌、真菌相比，形成生物膜細菌、真菌顯示出影響致病微生物鑒定和抗微生物治療的特征。

傳統的細菌、真菌感染是用抗生素來治療的，抗生素可以抑制感染部位的發展以及殺死細菌、真菌，但是，當細菌、真菌以生物膜形式存在時，抗生素不能進入生物膜有效殺滅細菌、真菌，抗生素的長期使用還會導致耐藥性增加。目前，研究人員正在嘗試使用新型的殺菌方式代替抗生素，已有報道證明紫外線輻射、光動力治療、藍光、近紅外光等治療方式可以滅活微生物以及生物膜、真菌。

生物膜的治療更具挑戰性，其對抗生素的濃度耐受性可提高100-1000倍，抗生素無法進入生物膜內殺死細菌。清創手術也不能有效徹底清除假體表面的生物膜，導致清創手術成功率不到30％。

發明內容

針對現有技術中生物膜治療方法的缺陷，本發明公開了一種深紫外線結合外科脈沖沖洗處理，以清除骨科假體材料上的生物膜的方法，具體步驟包括：

(1)深紫外輻射處理：使用深紫外LED照射骨科假體材料上的生物膜；

(2)外科脈沖沖洗處理：外科脈沖沖洗骨科假體材料；

或者先執行步驟(2)，再執行步驟1。

進一步地，深紫外LED的波長為200-350nm。

進一步地，深紫外LED輻射劑量≥840mJ/cm²。

進一步地，沖洗時所使用的液體為0.9％的氯化鈉溶液。

進一步地，沖洗的水量為500mL/min。

進一步地，沖洗的出水壓力為5psi。

進一步地，沖洗時間≥10min。

進一步地，產生生物膜的微生物包括金黃色葡萄球菌，表皮葡萄球菌，大腸桿菌，真菌等菌種。

進一步地，所述的假體材料選自金屬材料、高分子材料、陶瓷材料或復合材料。