CN106669021B - 一种细菌生物膜处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种细菌生物膜处理装置，该装置为装满电解质溶液(5)的绝缘密闭容器，工作电极(3)贯穿绝缘密闭容器的表面，在密闭容器的内部装有银‑氯化银参比电极(1)、对电极(2)、硅胶片(4)，其中银‑氯化银参比电极(1)完全浸入在电解质溶液(5)中，且与对电极(2)、工作电极(3)、硅胶片(4)或密闭容器均不接触；对电极(2)和工作电极(3)紧贴分布于硅胶片(4)的对称两侧，且对电极(2)和工作电极(3)不接触，接通电源后，以工作电极(3)的外表面接触细菌生物膜进行处理。本发明细菌生物膜处理装置利用电化学还原微量氧气产生持续低浓度过氧化氢处理细菌生物膜，处理过程能耗低、经济环保。

Description

一种细菌生物膜处理装置
技术领域
本发明是一种细菌生物膜处理装置，涉及一种可用于生物医药等方面的装置，属于生物医用材料领域。
背景技术
长期以来，人们对细菌学的研究主要关注游离细菌，直到1978年加拿大皇家学会Costerton教授首次提出“生物膜”的概念。与浮游细胞相对应，细菌生物膜是指细菌在生长过程中，为适应环境而吸附于物体表面形成的一种具有保护性的特殊生长模式，其结构包括细菌和自身分泌的胞外基质。据统计，自然界中80％的细菌都会发展成细菌生物膜。细菌生物膜可以通过呼吸道、导管、支架手术等多种途径广泛存在于人体各部分，从而引发各种感染。特别是，大量出现的细菌生物膜在伤口形成引发感染引起了人们的关注。
细菌生物膜存在于慢性伤口继而引发感染，采取传统抗生素治疗，颇具争议。因为当细菌形成生物膜后，其耐药性可以比游离态细菌增加1000～1500倍，对于有细菌生物膜存在但未出现感染症状的慢性伤口，全身抗菌治疗其药效会降低25％～30％。不仅常规的抗生素治疗无法奏效，而且不当使用抗生素反而会促进菌膜形成。目前，多数研究主张将传统抗生素与抗菌膜制剂联合治疗对抗细菌生物膜。在临床实际操作中，只有先对伤口进行有效清创和处理，后续膜制剂才能有效发挥作用。而伤口清创也是临床上清除细菌生物膜的常用方法之一。及时地初期外科处理和清除坏死组织和异物能有效避免金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌等细菌定植。临床常用保守性锐器清创、超声雾化水流技术清创、负压辅助闭合技术清创等。文献报道称较低强度和频率的超声能增强庆大霉素对铜绿假单胞菌、大肠杆菌的杀菌效果，处理6h即可完全杀灭14h龄的细菌生物膜(Ultrason Sonochem,2014,21:15-22.PLoS One,2014,9:e98425.)。超声波虽然清除细菌生物膜效果明显，但存在损伤正常组织和细胞的潜在危险。
通过氧气的电化学还原合成过氧化氢是上世纪80年代发展起来的绿色合成工艺，整个过程能量消耗低、经济环保。利用电化学还原微量氧气产生持续低浓度过氧化氢，以过氧化氢处理细菌生物膜，为临床上清除细菌生物膜提供了新的思路和途径。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种细菌生物膜处理装置，该装置利用电化学还原微量氧气产生持续低浓度过氧化氢，以过氧化氢处理细菌生物膜，该装置能量消耗低、经济环保，不存在损伤正常组织和细胞的潜在危险。
技术方案：本发明提供了一种细菌生物膜处理装置，该装置为装满电解质溶液的绝缘密闭容器，工作电极贯穿绝缘密闭容器的表面，在密闭容器的内部装有银-氯化银参比电极、对电极、硅胶片，其中所述的银-氯化银参比电极完全浸入在电解质溶液中，且与对电极、工作电极、硅胶片或密闭容器均不接触；所述的对电极和工作电极紧贴分布于硅胶片的对称两侧，且对电极和工作电极不接触，接通电源后，以工作电极的外表面接触细菌生物膜进行处理。
其中：
所述的工作电极与电解质溶液的接触面积比对电极与电解质溶液的接触面积大。
所述的硅胶片与对电极的大小相同。
所述的以工作电极的外表面接触细菌生物膜进行处理是通过恒电位仪进行控制。
所述的工作电极是聚合物-碳纳米管复合纳米纤维膜修饰的玻碳电极。
所述的聚合物-碳纳米管复合纳米纤维膜修饰的玻碳电极为聚氨酯-碳纳米管复合纳米纤维膜修饰的玻碳电极、聚苯醚砜-碳纳米管复合纳米纤维膜修饰的玻碳电极或聚苯胺-碳纳米管复合纳米纤维膜修饰的玻碳电极。
所述的工作电极的电位相对于银-氯化银参比电极为-500mV～-800mV。
所述电解质溶液为麦芽糖糊精水溶液，物质的量浓度为5mM～50mM。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有一下优点：
1、本发明利用电化学还原生成过氧化氢处理细菌生物膜，该装置能量消耗低、经济环保，临床应用可操作性强。
2、本发明装置产生的持续低浓度过氧化氢，有效杀灭生物膜细菌，对正常细胞和组织无不良影响。
附图说明
图1为细菌生物膜处理装置示意图；
图中有银-氯化银参比电极1、对电极2、工作电极3、硅胶片4、电解质溶液5。
具体实施方式
本发明提供了一种细菌生物膜处理装置，该装置为装满电解质溶液5的绝缘密闭容器，工作电极3贯穿绝缘密闭容器的表面，在密闭容器的内部装有银-氯化银参比电极1、对电极2、硅胶片4，其中所述的银-氯化银参比电极1完全浸入在电解质溶液5中，且与对电极2、工作电极3、硅胶片4或密闭容器均不接触；所述的对电极2和工作电极3紧贴分布于硅胶片4的对称两侧，且对电极2和工作电极3不接触，接通电源后，以工作电极3的外表面接触细菌生物膜进行处理。
其中，工作电极3是聚合物-碳纳米管复合纳米纤维膜修饰的玻碳电极，电解质溶液5为麦芽糖糊精水溶液，物质的量浓度为5mM～50mM。该装置接通电源后，以工作电极3的下表面接触细菌生物膜，进行处理。相对于参比电极1电位的工作电极3电位为-500mV～-800mV。
实施例1
由银-氯化银参比电极1、对电极2、工作电极3和硅胶片4组成细菌生物膜处理装置，对电极2和工作电极3置于硅胶片4两侧。工作电极3是聚氨酯-碳纳米管复合纳米纤维膜修饰的玻碳电极，电解质溶液5为麦芽糖糊精水溶液。细菌于固态培养基平板37℃培养24h，挑取单菌落于液体培养基37℃培养24h，加入0.25％葡萄糖促进钛片上细菌生物膜生长，生物膜成熟后，以氯化钠洗片2次，去除未结合的悬浮细菌。将本发明装置连接恒电位仪后，以工作电极3的下表面接触细菌生物膜，进行处理，调节相对于参比电极1电位的工作电极3电位为-500mV～-800mV。处理前后的生物膜表面分别采用LIVE/DEAD Bacterial Viabilitykit L-7012进行染色处理，37℃孵育30分钟后，生理盐水清洗表面残留物，由激光扫描共聚焦显微镜随机观察，通过Image-Pro Plus 6.0软件对图像进行计算，并统计得到生物膜细菌存活率，细菌浓度以CFU/cm2计，结果见下表。
表1细菌生物膜在不同浓度电解质溶液处理后的细菌存活率
麦芽糖糊精水溶液浓度 金黄色葡萄球菌 鲍曼不动杆菌
5mM 39.3±5.1％ 42.3±2.6％
10mM 37.5±4.0％ 23.6±3.7％
20mM 35.1±6.7％ 65.4±4.5％
30mM 32.8±3.3％ 69.6±4.1％
40mM 71.6±7.2％ 91.2±6.6％
实施例2
由银-氯化银参比电极1、对电极2、工作电极3和硅胶片4组成细菌生物膜处理装置，对电极2和工作电极3置于硅胶片4两侧。工作电极3是聚苯醚砜-碳纳米管复合纳米纤维膜修饰的玻碳电极，电解质溶液5为10mM麦芽糖糊精水溶液。大肠杆菌于液体培养基37°C培养24h，加入0.25％葡萄糖促进培养基中钛片上大肠杆菌生物膜生长，生物膜成熟后，以氯化钠洗片2次，去除未结合的悬浮细菌。将装置连接恒电位仪后，以工作电极3的下表面接触钛片，调节相对于参比电极1电位的工作电极3电位为-500mV。处理后的钛片表面生物膜细菌的存活率为52.3±6.5％。
实施例3
由银参比电极1、对电极2、工作电极3和硅胶片4组成细菌生物膜处理装置，工作电极3是聚苯胺-碳纳米管复合纳米纤维膜修饰的玻碳电极，电解质溶液5为15mM麦芽糖糊精水溶液。将装置连接恒电位仪后，以工作电极3的下表面接触硅水凝胶表面的表皮葡萄球菌生物膜，调节相对于参比电极1电位的工作电极3电位为-800mV。处理后的硅水凝胶膜表面生物膜细菌浓度由6.82x106±0.05x106CFU/cm2降至1.91x 106±0.04x 106CFU/cm2。
实施例4
由银参比电极1、对电极2、工作电极3和硅胶片4组成细菌生物膜处理装置，工作电极3是聚氨酯-碳纳米管复合纳米纤维膜修饰的玻碳电极，电解质溶液5为50mM麦芽糖糊精水溶液。将装置连接恒电位仪后，以工作电极3的下表面接触聚乳酸纳米纤维膜表面的金黄色葡萄球菌生物膜，调节相对于参比电极1电位的工作电极3电位为-600mV。处理后膜表面生物膜细菌存活率为21.4±2.5％。

Claims (8)

1.一种细菌生物膜处理装置，其特征在于：该装置为装满电解质溶液(5)的绝缘密闭容器，工作电极(3)贯穿绝缘密闭容器的表面，在绝缘密闭容器的内部装有银-氯化银参比电极(1)、对电极(2)、硅胶片(4)，其中所述的银-氯化银参比电极(1)完全浸入在电解质溶液(5)中，且与对电极(2)、工作电极(3)、硅胶片(4)和绝缘密闭容器均不接触；所述的对电极(2)和工作电极(3)紧贴分布于硅胶片(4)的对称两侧，且对电极(2)和工作电极(3)不接触，接通电源后，以工作电极(3)的外表面接触细菌生物膜进行处理。
2.如权利要求1所述的一种细菌生物膜处理装置，其特征在于：所述的工作电极(3)与电解质溶液(5)的接触面积比对电极(2)与电解质溶液(5)的接触面积大。
3.如权利要求1所述的一种细菌生物膜处理装置，其特征在于：所述的硅胶片(4)与对电极(2)的大小相同。
4.如权利要求1所述的一种细菌生物膜处理装置，其特征在于：所述的以工作电极(3)的外表面接触细菌生物膜进行处理是通过恒电位仪进行控制。
5.如权利要求1所述的一种细菌生物膜处理装置，其特征在于：所述的工作电极(3)是聚合物-碳纳米管复合纳米纤维膜修饰的玻碳电极。
6.如权利要求5所述的一种细菌生物膜处理装置，其特征在于：所述的聚合物-碳纳米管复合纳米纤维膜修饰的玻碳电极为聚氨酯-碳纳米管复合纳米纤维膜修饰的玻碳电极、聚苯醚砜-碳纳米管复合纳米纤维膜修饰的玻碳电极或聚苯胺-碳纳米管复合纳米纤维膜修饰的玻碳电极。
7.如权利要求1所述的一种细菌生物膜处理装置，其特征在于：所述的工作电极(3)的电位相对于银-氯化银参比电极(1)为-500mV～-800mV。
8.如权利要求1所述的一种细菌生物膜处理装置，其特征在于：所述电解质溶液为麦芽糖糊精水溶液，其物质的量浓度为5mM～50mM。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104394923A (zh) * 2012-03-30 2015-03-04 密执安大学评议会 一氧化氮递送装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Biofilm removal by low concentrations of hydrogen peroxide;BJORN E CHRISTENSEN 等;《Biofouling》;19900815;第2卷;第165-175页

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