通过扫描电子显微镜(SEM)对未使用或静脉内插入2-20天的Hydromer涂层聚氨酯(Erythroflex)导管进行了研究。研究了未固定和固定（磷酸盐缓冲液中的2%戊二醛）以及空气或临界点干燥(CPD)样品。导管段溅射涂层约。20nm金，并在20kV的加速电压下进行研究。检查样品的表面沉积、Hydromer层的厚度和结构，以及粘附和嵌入细菌的发生。
在未使用的样本中，Hydromer外层显示出划痕和裂缝，以及粘附的异物。在使用过的样品中，该层肿胀，有裂缝（如“driedearth”），偶尔可见无定形物质和球状细菌粘附。在一些样品中也注意到该层的损坏，甚至完全消失。
在未使用的样本中，内部（管腔）Hydromer层是干净的并且有轻微的波浪状。在使用过的导管中，它更厚，可能肿胀，带有小的、孤立的或结块的突起，就像“月球景观”。偶尔也可见到粘附的血小板和无定形物质。
结果表明，Hydromer在其干燥和潮湿形式中都是易碎材料。因此，涂有Hydromer的导管既不能储存在软包装中，也不能通过Seldinger技术插入。研究结果不支持这样的观点，即Hydromer涂层可以防止血栓形成或原位导管的管腔内阻塞。
一、简介
涂有聚-N-乙烯基吡咯烷酮(P-NVP)的聚氨酯导管在被水性液体润湿时具有非常低的摩擦系数。在一些研究中，此类导管（例如CardioSearchHydromerErythroflex）与较低的摩擦系数有关。在体外和体内，血小板粘附和血栓形成的程度均优于聚氯乙烯、有机硅弹性体和聚氨酯等常规材料。因此，Crowley和Borrow得出结论，由于高血栓形成活性，不应使用Hydromer未经处理的聚氨酯催化剂。CardioSearch还假设Hydromer像海绵一样，从体液中吸取水分，在血液和猫加热器之间提供有效屏障。因此，血小板不应如此容易粘附，并减少纤维蛋白袖的形成，并且还应该预料到附壁或闭塞性血栓。
也有关于P-NVP用作抗血栓涂层的负面特性的报道。亲水性聚合物在干燥状态下是易碎的，并且可能出现在干燥的P-NVP层中的裂缝和裂纹可能代表用作血液凝固刺激物的高表面能区域。P-NVP也极易溶于水，与未涂层的相比，P-NVP涂层的硅橡胶导管表面对血浆蛋白（特别是纤维蛋白原）的吸附程度更高。因此，后一个事实对血管内导管使用时P-NVP涂层的短期和长期抗血栓形成作用提出了质疑。
本文报告了对未使用和使用过的P-NVP涂层静脉导管(Hydromer-Erythroflex)进行的SEM研究，以更好地了解上述发现与这些装置临床使用的相关性。
二、材料和方法
未使用的CT--D-Hydromer-Erythroflex静脉导管的10毫米样本（用剃须刀片切割）如下处理：
未使用的导管被存放在她的塑料袋或原始的硬泡罩包装中。使用Seldinger技术将它们插入上腔静脉。导管用等渗盐水润湿以促进插入。它们被放置2到20天。在移除之前，用手术刀扩大插入部位皮肤中的孔口。5根导管中的两根，留置2天和6天，在撤药后用20ml等渗盐水冲洗。用剃刀刀片切割这些导管的一部分并在没有固定的情况下风干。其他部分固定并风干。其他3根导管，留置6，7和20天，用20毫升空气冲洗，固定，临界点干燥。
通过将样品浸入2%磷酸盐缓冲的戊二醛(pH=7.3)中24小时进行固定。固定的样品用无菌蒸馏水仔细冲洗。冲洗后，一些样品在干燥器中风干3天，而另一些则脱水以进行临界点干燥。通过将样品通过一系列分级的乙醇溶液进行脱水（50%、70%、80%、85%、90%，每次20分钟；95%，30分钟；99.5%，30分钟的2次变化）。使用Polaron临界点干燥器用液态二氧化碳进行临界点干燥1小时。
干燥后，使用液态碳胶将样品安装在短柱上，并在配备有水冷台的溅射涂层机（EdwardsSlSO，EdwardsHighVacuum，Crawley，Sussex，GB）中涂上约20nm的金。溅射以3个间隔进行，每个间隔30秒。
在准备的所有步骤中，样品都经过非常小心的处理，以防止意外的表面损坏。
在扫描（SE）模式下使用的组合扫描和透射电子显微镜（JEOLCX）对样品进行研究，加速电压为20kV。检查了外表面和内表面以及横截面的平面视图。以相同的放大倍数拍摄选定的、有代表性的标准化区域。
对在体内保存20天的导管尖端进行细菌学诊断培养。发现表皮葡萄球菌定植。
三、结果
01.未使用的样品
Hydromer-Eryhtroflex导管由一个核心（Erythroflex承载聚合物）组成，其中嵌入了硫酸钡的电子致密晶体。通常发现这些晶体位于聚合物的“空隙”中，使其具有“瑞士奶酪”般的外观。外层和内层涂有P-NVP(Hydromer)（图1）。
Fig.1.UnusedHydromer-Erythroflexcatheter.Cross-section.Unfixed,air-driedspecimen.Notethe"core"("carrying-polymer",i.e.,Erythroflex)andtheouter(straightarrow)andinner(curvedarrow)Hydromerlayers.
储存在柔韧塑料袋中的未使用样品的Hydromer外层被大量异物覆盖，并出现很深的裂缝和裂纹，偶尔会延伸到核心聚合物（图2a、b、c）。在硬包装中保存的样品中，粘附的异物数量非常少，划痕只是表面的（图2d）。发现内部的Hydromer层是干净的并且有轻微的波浪状（图3a、b）。
Fig.2a.Unusedspecimenstoredinaplasticbag.Outersurface,flatoverview.Unfixed,air-driedspecimen.Notediscontinuitiesandcracks(largearrow)inthesurface,andforeignbodies(smallarrows)adheringtoit.
Fig.2b.Unusedspecimenstoredinaplasticbag.Cross-section.Unfixed,air-driedspecimen.NotetheouterHydromerlayercoveredbyforeignbodies(arrow)andthe"cheese-like"appearanceofthecorepolymer.
Fig.2c.Unusedspecimenstoredinaplasticbag.Cross-section.Unfixed,air-driedspecimen.Deepfissure(arrow)intheouterHydromerlayer,extendingdowntothe"core".
Fig.2d.Unusedspecimenfromoriginalpackage.Outersurface,flatoverview.Unfixed,air-dried.Notesuperficialscratches,butnoforeignbodies.Whitedotsrepresentbariumsulfatecrystalsembeddedinthecore,undertheHydromerlayer.
Fig.3a.Unusedspecimenfromoriginalpackage.Innersurface,flatoverview.Unfixed,air-driedspecimen.Noteslightlywavy,butbasicallycleanandevenHydromerlayer.
Fig.3b.Unusedspecimenfromoriginalpackage.Unfixed,air-dried.Slantingsection.Clean,innerHydromerlayer.ThearrowstartsfromtheslantingsectionoftheinnerHydromerlayerandendsatitsluminalsurface.
02.使用过的样品
通过横截面的SEM判断，核心的结构在未使用和使用过的样品中表现相似。
Hydromer外层比未使用的样品厚。在风干（图4a）和CPD样本（图4b）中，裂缝也更频繁，使它们看起来像“干土”。留置7天后，表面很少有异物，而在取自20天导管球状结构的样品上观察到无定形物质（图4c）。Hydromer层在大多数样品中至少有5-6m，即使在那些留置20天的样品中，但在某些情况下，可以看到其斑片状退化（图4d），甚至完全消失（图4e）。
Fig.4a.OuterHydromerlayerafter2daysinplace.Flatoverview.Fixed,air-driedspecimen.NoteswollenHydromerlayerwithcracks,like"driedearth".
Fig.4b.OuterHydromerlayerafter6daysinplace.Flatoverview.Fixed,critical-pointdried.Notecracksinthesurfacegivingitanappear-ancelike"driedearth".
Fig.4c.OuterHydromerlayerafter20daysinplace.Flatoverview.Fixed,critical-pointdried.Notetheamorphoussubstance(bigarrow)andcoccoidstructures(smallarrows)adheringtothesurface.
Fig.4d.OuterHydromerlayer(cross-section)after6daysinplace.Fixed,air-dried.NotedegradationoftheHydromerlayer(arrow).
Fig.4e.OuterHydromerlayer(cross-section)after6daysinplace.Fixed,air-dried.NotedisappearanceofHydromerlayerandexposureofuncoated"core"-polymer(arrows).
在一些样品中，内部的Hydromer层呈现出小的凸出突起，单独或成群出现，使其呈现“月球景观”外观（图5a）。发现血小板粘附在一个样品的内表面（图5b）。在大多数样品中，Hydromer内层出现肿胀（图5c），其厚度始终与未使用的样品相同或大于未使用样品的厚度，即使在留置20天后也是如此。由于附着在表面上的无定形物质的存在，一些样品的管腔横截面积显着减小（图5d）。
Fig.5a.Hydromerlayer(viewofinnersurface)Fixed,air-dried.Notesmall,bulgingprotrusionsgivingthesurfacea"lunarlandscape"appearance(arrow).
Fig.5b.InnerHydromerlayerafter7daysinplace.Flatoverview.Fixed,critical-pointdriedspecimen.Noteplatelets(arrows)adheringtothesurface.
Fig.5c.InnerHydromerlayer(cross-section)after2daysinplace.Fixed,air-dried.NotetheswollenHydromerlayer(arrow).
Fig.5d.InnerHydromerlayer(slantingsection)after20daysinplace.Fixed,criticalpointdriedspecimen.NotetheHydromerlayer(smallarrow),andtheamorphoussubstanceadheringtoit(bigarrow)reducingcatheterlumen.
03.制备方法
使用所有方法，都可以看到光滑和均匀的Hydromer层（特别是在管腔壁上），以及表面形态发生变化的区域，出现裂缝、厚度减少和剥落。在可能的伪影中，可以提到“气泡”的出现，在固定的风干样品中在电子束下爆裂，以及在CPD样品中出现“蜂窝”状的Hydromer薄片图案。
对于Hydromer层本身以及附着在其上的晶体和蛋白质的研究，未固定和风干的样品显示出最一致的形态。然而，如果导管表面与有形成分（如血细胞）之间的关系和细菌进行研究，发现固定是必要的，在这种情况下，固定必须与有效的干燥方法相结合，如临界点干燥。
四、讨论
01.Hydromer涂层导管的SEM研究
未使用的样品。Hydromer表面在干燥状态下很脆。这可能是外层出现裂纹、划痕和深裂缝的原因，尤其是存放在柔韧塑料袋中的样品。薄而干燥的Hydromer层就像涂在柔性基底（聚氨酯芯）上的坚硬的“糖釉”。因此，当导管弯曲或受到其他形式的创伤时，该层会破裂。
大量异物的粘附，特别是粘附在Hydromer外层上，可以通过其表面的电荷（可能为负）来解释。异物可能代表从包装上脱落的灰尘颗粒，甚至是在制备过程中从层中分离出来的Hydromer碎片（切割样品）。所示的异物并非源自涂层过程。Hydromer内层干净、均匀的表面支持了这一观点。它没有与包裹接触，也没有在样品的准备和安装过程中受到任何创伤。
用过的样品。插入人体静脉的导管的外部和内部Hydromer层似乎分别从血液和输液中吸收了水分。Hydromer外层的剥落，使它看起来像“driedearth”，被认为是从潮湿状态恢复到脱水状态的结果。这是制备生物样品时经常看到的众所周知的现象（Albrecht等人；Hayat）。
粘附在Hydromer外层的无定形物质可能代表血浆蛋白，这一假设得到了平行研究的支持，其中Hydromer涂层导管在37°C下在无菌人血浆中浸泡6天表现出相似的形态（Curelaru等人，待发表）。在体内已存在20天的标本的Hydromer上附着并嵌入其中的球状结构被认为代表表皮葡萄球菌，因为这种细菌是从导管尖端培养的。
似乎在留置至少20天后，Hydromer的外层和内层的主要部分的厚度都保持不变。在一些样品中，观察到具有比插入前更薄的层的小区域。这可能是由于Hydromer溶解到用于脱水的乙醇中。P-NVP极易溶于水以及极性和非极性溶剂（Hoffman等人）。在一些样品中发现的更局部的损伤区域似乎是由直接机械作用引起的。插入过程中的操作是最可能的原因，因为导管是用湿布手动润湿的。外层也可能在穿过身体的皮肤和组织时受损。
内表面显示出不明物质的沉积，使其具有类似“月球景观”的外观。这种物质可能代表输液沉淀物（来自Vamin溶液的氨基酸和来自Intralipid的脂肪），但也可能存在细菌，血液中的某些成分也可能存在。后者的一个例子是血小板的存在，见于一个标本。血小板沉积的发现表明Hydromer减少（Borrow和Crowley）但不能完全抑制血小板粘附到导管上。该材料在某种程度上也可能是由于某些细菌产生的细胞外纤细物质，例如如凝固酶阴性葡萄球菌2、绿脓杆菌和真菌，如白色念珠菌。
02.方法上的考虑
P-NVP是溶胀形式的凝胶状物质，缺乏突出的电子致密材料。然而，在溅射涂层期间，金优选沉淀在这种结构上。这解释了Hydromer上只有稀有金颗粒的沉积。因此，在平面视图中，干净的Hydromer涂层表面显示出“透视”效果，其中导管芯的硫酸钡晶体是可见的。发现用生物固定剂（例如戊二醛）进行固定会导致一些与Hydromer本身的形态有关的不良结果。这在未使用的样本和已在溶液（例如生理盐水）中保存6天的样本中都可以看到。固定和风干在层中引起“气泡”，在电子束下爆裂。这可能是由于在Hydromer中仍然存在流体的情况下干燥不充分造成的。固定和临界点干燥也使Hydromer图像与未使用、未固定、干燥的样品大不相同：层更薄，表面通常类似于“蜂窝”。这些伪影可能是由于戊二醛固定和脱水（包括浸入乙醇和液态CO2中）的综合化学和物理效应造成的。
然而，为了保护静脉留置标本上存在的血细胞和细菌，固定是必要的。如前所述，它应与临界点干燥相结合，以获得完全干燥。临界点干燥的一个严重缺点是，在乙醇溶液的所有变化中，在脱水过程中粘附的颗粒可能会被冲洗掉，而使用空气干燥时则不会丢失任何东西。
关于合适的制备方法，结论应该是目前还没有生物使用的Hydromer涂层聚合物的SEM最佳制备方案。因此，建议熟悉每种制备方法产生的典型伪影，并使用一种以上的方法，将从每种制备方法中获得的有效信息组合成更完整的图像。
03.实际影响
储存。在柔韧袋中储存的样品中观察到的水凝胶层损坏强烈表明，Hydromer涂层导管应保存在硬质包装中。
导管通畅性。Hydromer涂层在留置时不能防止中心静脉导管的闭塞。这也已在一项临床研究中得到证实。
Hydromer涂层表面的低/血栓形成性。据称，Hydromer涂层的静脉导管具有非常低的血栓形成程度。在一项关于通过人类贵要静脉和头静脉插入HydromerErythrofle导管的初步研究中，我们发现纤维蛋白套管占据了超过50%的静脉腔，根据导管拔出时拍摄的3次“拉出”静脉图判断。因此，看起来Hydromer涂层导管实际上是血栓形成的。存在于水凝胶-血液界面处的杂质、Hydromer的裂缝和可能的剥落可能导致形成刺激血浆蛋白和血小板粘附的nidi。为了更好地了解这些导管的实际临床特性，我们的机构目前正在进行一系列随机、双盲研究。
插入导管的方法。Seldinger技术似乎不太适合插入Hydromer涂层导管。使用这种技术，内Hydromer层可能会被导丝损伤，而外层可能会在插入过程中受到操作损伤。弯曲导管可能会导致Hydromer破裂，并且用手术手套接触表面可能会导致异物沉积在涂层物质上。在其他实验中，我们发现干式Hydromer涂层导管在穿过0.3毫米厚的乳胶膜时产生与普通聚氨酯相似的阻力（0.62对0.68N），而湿式导管Hydromer摩擦力大大降低（0.04N）。在临床上，似乎不可能插入干燥的Hydromer涂层软聚氨酯导管。因此，有必要对导管进行预润湿，尽管它可能会使Hydromer变得更加脆弱，并且在穿过组织的过程中可能会被损坏。
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富临塑胶