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这篇综述聚焦植入导管抗菌表面近 5 年进展。介绍了导管相关感染（CRIs）危害，将抗菌表面改性策略分为被动、主动等 5 类，阐述其特点、研究成果，探讨面临挑战与前景，为研发抗菌导管提供全面参考。
一、引言
导管相关感染（CRIs）严重威胁人类健康，带来沉重经济负担。例如，98% 的尿路感染与导管有关，美国每年花费约 25 亿美元；中心静脉导管（CVCs）使用常引发感染、血栓等并发症，重症监护病房中超过 80,000 例 CVC 相关并发症，死亡率达 12 - 25% 。
医疗器械表面与细菌感染密切相关，医疗导管多由聚合物材料制成，易滋生细菌和真菌。细菌附着在导管表面形成生物膜，不仅保护细菌，还阻碍抗菌药物作用，是 CRIs 的主要原因。目前临床使用抗凝剂和抗生素治疗，但存在不良反应和细菌耐药问题。因此，研发多功能生物活性导管抑制细菌定植、减少并发症意义重大。
过去几十年，抗菌表面和生物膜感染研究备受关注，多种新策略取代传统抗生素使用。然而，聚焦植入导管表面改性及作用机制的综合研究较少。本文总结近 5 年医用抗菌导管表面抗菌策略进展，按抗菌机制分类，分析优缺点，展望未来趋势，为探索更好抗菌策略提供参考。
二、构建医用导管抗菌表面的典型策略
蛋白质利于细菌黏附并促进生物膜形成，生物膜又会诱导血小板聚集，加重血栓积累。因此，赋予导管抗凝和抗菌性能很有必要。根据不同机制，抗菌导管可分为被动、主动、主动 - 被动结合、刺激响应和其他类型。
（一）被动抗菌导管
被动抗菌导管通过构建超亲水或超疏水表面防止细菌或凝块黏附。亲水材料如聚乙二醇（PEG）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、两性离子聚合物、聚丙烯酸（PAA）等，能形成紧密水化层，阻止细菌非特异性吸附。例如，具有两性离子结构的苯并苯酮衍生抗菌剂可形成水化层，在感染部位碱性磷酸酶作用下高效杀菌 。超疏水表面具有低表面能，可减少细菌黏附位点，如氟聚合物能有效防止细菌黏附，且细胞相容性良好。但在处理复杂污染物时，这些方法存在缺陷，长期使用可能无法有效抑制细菌生长、增殖和生物膜形成。
（二）主动抗菌导管
主动抗菌导管利用抗生素、杀菌剂、一氧化氮、离子释放抗菌金属等直接杀死附着细菌。这些分子通过物理吸附、浸入聚合物基质或络合作用应用于生物材料。例如，研究团队利用阴离子表面活性剂和阳离子 ε - 聚 - L - 赖氨酸的静电作用制备水不溶性抗菌涂层；仿生粗糙纳米二氧化硅可作为杀菌剂载体增强抗菌效果 。但该方法存在释放不受控、缺乏长效性的问题，且生物活性表面可能因体液中蛋白质覆盖而失活。
（三）主动 - 被动结合抗菌导管
主动 - 被动结合的抗菌涂层被认为是 “理想” 的抗菌涂层，既能防止初始细菌黏附，又能杀死表面附近细菌。可在涂层制备过程中通过共混或共价连接防污和抗菌聚合物实现。如团队设计的涂层，在干燥条件下具有杀菌作用，在水环境中具有抗黏附性，生物相容性良好。
（四）刺激响应抗菌导管
细菌感染会导致微环境变化，如温度升高、pH 改变、相关酶释放和谷胱甘肽浓度变化等，利用这些变化可设计智能响应涂层材料。例如，光动力疗法（PDT）和光热疗法（PTT）可控制活性氧（ROS）释放杀菌，ROS 能破坏细菌细胞活性物质；还有基于 pH 响应、温度响应等的抗菌涂层，能在感染时及时释放抗菌物质或产生抗菌效果。
三、医用导管抗菌表面构建的最新进展
（一）被动策略构建抗菌表面
受昆虫硬壳启发，有研究报道了一种用于 CVCs 的长效高效防污涂层。通过原位自由基聚合在导管上接枝聚 2 - 甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（pMPC）分子刷，形成超亲水表面，在磷酸盐缓冲盐水（PBS）中浸泡 30 天仍保持良好抗菌和抗凝性能 。两性离子聚合物因具有良好水化性能，广泛用于抗菌黏附、抗血栓和抗凝涂层设计，部分还具有可控自适应抗菌潜力 。此外，超疏水涂层也可用于防污，通过构建微 / 纳米结构减少液体与基底接触面积，如模仿荷叶和蚊子复眼结构设计的留置导管涂层，不仅超疏水，还能负载药物，抗菌效果显著 。
（二）主动策略构建抗菌表面
研究人员提取制备银纳米颗粒用于医疗导管涂层，证明其具有抗菌和抗生物膜形成功能；将铜离子接枝到壳聚糖上可赋予导管抗凝和抗菌功能 。但传统方法面临金属离子或抗生素泄漏问题。基于维生素 U 基序制备的烷基化锍多肽，对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）具有超高选择性和抗菌性能 。此外，阳离子抗菌聚合物、混合抗菌剂、水不溶性抗菌化合物、改进的水凝胶涂层、仿生粗糙纳米颗粒和天然物质复合材料等多种主动抗菌策略也取得进展 。
（三）主动和被动结合策略构建抗菌表面
合成的由肝素钠和季铵硅表面活性剂组成的多功能涂层复合物，能附着在任何形状的医疗器械上，具有自适应抗血栓和抗菌感染能力，稳定性好，显著降低血栓黏附，抗菌谱广 。还有多种结合策略的抗菌涂层研究成果，如三嵌段蛋白（MZAgP）涂层、复合水凝胶涂层等，都展现出良好的抗菌、抗污和生物相容性等性能 。
（四）刺激响应策略构建抗菌表面
利用细菌感染导致的酸性微环境，构建 pH 响应涂层。如一种聚合物刷，在中性条件下防止细菌初始黏附，感染时释放负载的蜂毒肽（MLT）杀菌；还有基于儿茶酚 - 硼酸酯络合化学的 pH 响应抗菌水凝胶，在酸性条件下杀菌，碱性条件下降低细胞毒性 。细菌感染引起的温度变化也可用于构建温度响应涂层，实时监测感染。此外，光动力疗法（PDT）、光热疗法（PTT）、基于金属 - 有机框架（MOFs）等多种刺激响应抗菌策略不断涌现 。
（五）其他策略构建抗菌表面
除上述直接构建抗菌涂层的策略，还有一些改善涂层性能的方法。如具有 C/SiO2保护层的涂层可在人尿中抵抗溶解 14 天；基于自适应液体门控膜的导管具有抗凝和定位药物释放功能；设计的主链可降解强黏合剂（BDRA）具有强黏附性、良好生物相容性和可降解性 。
四、结论与展望
植入导管上细菌黏附和生物膜形成导致的血栓和血流感染仍是严峻临床问题。抗菌聚合物涂层在防止细菌黏附和定植方面展现出巨大潜力。被动抗菌涂层可形成物理屏障，但抗菌效果和长效性不足；主动抗菌涂层能提高表面杀菌活性，但可能因蛋白质黏附失效；主动 - 被动结合涂层优化了抗菌性能；刺激响应抗菌涂层针对耐药菌威胁，提供更专业抗菌效果，且有利于早期监测和治疗 。
目前，许多非抗生素策略如 PDT、化学动力学疗法、PTT 和超声动力学疗法等因安全有效受到广泛研究，其协同效应可克服单一疗法局限性，更高效杀死细菌。然而，抗菌涂层临床应用仍面临挑战，包括长期抗菌效率、制造成本、生产工艺和生物安全性等问题。未来需进一步加强早期细菌感染的监测和诊断，深入理解细菌黏附和生物膜形成的结构 - 性能关系，开展体内实验和临床前研究，推动抗菌聚合物涂层的临床转化，开发新型抗菌涂层和优化医疗材料。
