《Journal of Hospital Infection》：In vitro and
in situ analysis of a novel copper-based antimicrobial surface coating designed to reduce the microbial bioburden of high touch surfaces in a hospital environment.
编辑推荐：
抗菌涂层iC-nano?在体外可有效抑制常见病原体，实地测试显示医院厕所门把手等高生物负载区域应用后微生物载量减少44%，但存在美观问题。建议优先针对此类关键区域实施涂层技术。
加文·阿克斯-约翰逊（Gavin Ackers-Johnson）|约瑟夫·M·刘易斯（Joseph M. Lewis）|帕特里夏·基伦（Patricia Killen）|维克托·贝利多-冈萨雷斯（Victor Bellido-Gonzalez）|拉拉·马罗托-迪亚兹（Lara Maroto-Diaz）|德莫特·莫纳汉（Dermot Monaghan）|杰森·艾特（Jason Eite）|里克·斯宾塞（Rick Spencer）|阿明·尤努斯（Ameen Yunus）|丹妮尔·麦克劳克林（Danielle McLaughlan）|艾米·多伊尔（Amy Doyle）|蒂姆·尼尔（Tim Neal）|斯泰西·托德（Stacy Todd）|亚当·P·罗伯茨（Adam P. Roberts）
英国利物浦热带医学院热带疾病生物学系
结构化摘要
医院环境在医疗相关感染中起着至关重要的作用。现有的清洁协议成本高昂且劳动强度大，同时还存在合规性、效率以及清洁剂对环境影响的诸多问题。
我们开发了一种纳米结构涂层iC-nanoTM，具有显著的抗菌活性。经过评估的73种不同配方在体外实验中显示出不同的抗菌效果。其中效果最好的涂层在15分钟内就能显示出高效抗菌性，并且对所有ESKAPE(e)病原体都有效，除了粪肠球菌（Enterococcus faecium），这种病原体需要更长的接触时间才能被有效清除。
在活跃的医院环境中进行的分析显示，使用该涂层处理后的表面上的细菌菌落形成单位（CFUs）减少了44%，不过效果大小的估计存在一定的不确定性（95%置信区间为0.98至3.13倍）。厕所门把手处的细菌数量最多，而周三采集的样本中的细菌数量比周一减少了45%（95%置信区间为0.32至0.91倍）。虽然该涂层的耐久性和抗菌性能保持稳定，但一个主要问题是其外观在长期使用后可能会显得脏污，这可能会影响用户的使用习惯。
通过这项研究，我们展示了抗菌表面涂层的前景。我们认为，未来的干预措施，无论是改进清洁协议还是使用特殊涂层，都应该首先关注细菌菌落形成单位最多的区域，如厕所门把手。相比之下，患者登记处的交互较少，因此优先级较低。
引言
医疗相关感染（HAIs）对患者、访客和医疗专业人员都构成风险；它们给医疗服务提供者带来经济负担，并导致发病率和死亡率上升（1）。世界卫生组织估计，在高收入国家，7%的患者在住院期间至少会感染一次医疗相关感染；而在低收入和中等收入国家，这一比例高达15%（2）。抗菌素耐药性（AMR）进一步加剧了这一问题。2019年，抗菌素耐药性直接导致了127万人死亡，并对全球公共卫生造成了495万例死亡病例（3）。
医院环境在医疗相关感染的发生中起着关键作用，机会性细菌容易在无生命表面上存活（4）。将新患者安排在之前有感染者或携带者使用过的房间内，会大大增加进一步传播的风险（5）。类似的问题也存在于抗菌素耐药性方面。由于医疗环境中的治疗和清洁程序，抗菌剂和消毒剂长期存在，这为细菌耐药性的产生创造了强烈的选择压力（6, 7, 8, 9）。
旨在减少医疗相关感染、患者定植和环境生物负荷的干预措施，包括化学、机械和人为因素相结合的清洁方法，通常能取得良好的效果（10）。然而，这些方法也带来各自的挑战。传统的清洁方法使用多种化学消毒剂和洗涤剂，如季铵化合物、过氧化氢和含氯溶液（11）。这些杀菌剂对人体具有不同程度的毒性，可能导致不良反应和职业病，并且其残留物会在地表水和地下水中被检测到（12）。尽管现在有越来越多的产品可用于表面消毒，包括自动化设备、浸渍湿巾和新型消毒剂，但这些方法在许多环境中难以长期维持（13）。
实现完全无菌的环境几乎是不可能的；即使经过强力消毒剂处理，微生物仍会重新定植（14）。因此，具有持续抗菌效果的自我消毒表面越来越受到关注。可以将金属纳米颗粒（如银、铜、金、锌、钛和铝）涂覆在表面上以达到这一目的。这些纳米颗粒通常通过破坏细菌细胞壁来直接杀死细菌，导致离子和代谢物的泄漏。金属离子还会干扰细胞内的基因转录和蛋白质合成等过程（15）。
铜在无光、干燥和水环境中都具有抗菌活性，因此是医疗环境中的理想选择（16, 17）。然而，其使用也带来安全性和环境方面的问题。过量的铜离子释放可能导致细胞毒性和水生生物毒性，尤其是在促进渗出的条件下（18）。尽管目前缺乏综合评估抗菌效果、毒理学风险、环境持久性和材料耐久性的标准，但铜是唯一被加拿大卫生部和美国环境保护署批准为自我消毒材料的固体抗菌材料（19, 20）。
本研究的目的是通过体外实验室实验和医院现场测试，探讨新型铜基涂层在门把手/面板和透明触摸屏上的抗菌效果。
方法
我们开发了新型铜基表面涂层，旨在结合广谱抗菌性和优异的机械耐久性。采用工业批量物理气相沉积系统，并使用两台平面磁控管生产这些涂层（21）。通过磁控溅射技术，将铜、锌、铝和钛等金属合金纳米涂覆在表面上（21）。
涂层分析在利物浦热带医学院进行（21）。
涂层的体外分析
评估了73种不同的涂层配方（图1），发现它们对金黄色葡萄球菌（S. aureus）的生长抑制效果各不相同，有些配方能在1小时内完全杀死细菌，有些则没有任何效果。表现最好的两种涂层iCn-010和iCn-013在15分钟内就显著减少了金黄色葡萄球菌的菌落形成单位（减少了99.4%），进一步测试显示它们对所有ESKAPE(e)病原体同样有效（补充图A1）。
结论
我们的研究开发出了具有广谱抗菌效果的新型表面涂层，能有效对抗ESKAPE(e)病原体。对涂覆门把手的现场分析显示，细菌菌落形成单位减少了77%。厕所门把手处的细菌数量最多，但这种差异与其他位置的差异在统计上存在不确定性。
新型涂层的研发工作……
作者贡献声明
里克·斯宾塞（Rick Spencer）：撰写、审稿与编辑、监督、资源管理、项目管理、方法设计、研究实施、资金筹集、概念构思。
阿明·尤努斯（Ameen Yunus）：撰写、审稿与编辑、方法设计、研究实施、概念构思。
德莫特·莫纳汉（Dermot Monaghan）：撰写、审稿与编辑、监督、资源管理、项目管理、方法设计、研究实施、资金筹集、概念构思。
杰森·艾特（Jason Eite）：撰写、审稿与编辑、监督、资源管理、项目管理。
伦理批准
无需伦理批准。
资金声明
本研究得到了Innovate UK（项目编号10026942）和UKRI通过Strength in Places Fund（拨款编号SIPF 36348）的支持，该基金隶属于Infection Innovation Consortium（iiCON）。
利益冲突声明
作者声明没有利益冲突。
致谢
我们感谢利物浦热带医学院和皇家利物浦大学医院的管理人员在更换门把手方面的支持。
