生物膜实践与应用课件.ppt
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- 生物膜 实践 应用 课件
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1、1 生物膜理论与实践生物膜理论与实践 手术人员手术人员 35%35%口口、鼻鼻、手手手术器械手术器械 10%10%空气空气 5%5%手术部位细菌来源手术部位细菌来源*:Christopher T.Drake,Ann.Surgery 1977.病人病人皮肤皮肤 50%50%2骨科手术最关键的是防止感染骨科手术最关键的是防止感染 髋关节置换术:如感染,死亡率髋关节置换术:如感染,死亡率50%3 生物膜形成生物膜形成细菌污染细菌污染种植种植细菌负荷增加细菌负荷增加感染感染手术薄膜手术薄膜细菌繁殖细菌繁殖 SSISSI感染的过程感染的过程皮肤准备皮肤准备无薄膜无薄膜/薄薄膜起边膜起边所有接触伤口周围皮
2、肤的物品所有接触伤口周围皮肤的物品细菌移行条件细菌移行条件血液血液刺激刺激薄膜回缩薄膜回缩异体植入物异体植入物关节置换关节置换支架支架等等病人危险因素病人危险因素MRSA/MRSE菌落菌落糖尿病糖尿病肿瘤肿瘤免疫力低下免疫力低下高龄高龄创伤创伤肥胖肥胖手术史手术史植入植入物物 手术手术无植入物无植入物 手术手术引起感染的细引起感染的细菌菌=100/g引起感染的细菌引起感染的细菌=1,000,000/g细菌在植入物上形成生物膜细菌在植入物上形成生物膜4 切口深部组织的切口深部组织的SSIu 感染发生在手术后感染发生在手术后:30 天以内(无植入物)天以内(无植入物)或或1 年以内(有植入物)年以
3、内(有植入物)感染与外科手术有关感染与外科手术有关5 植入物与生物膜关系植入物与生物膜关系u 植入物,大大增加感染发生植入物,大大增加感染发生u 活细菌,容易附着于植入物活细菌,容易附着于植入物u 抗菌素和人体免疫系统无法到达植入物表面抗菌素和人体免疫系统无法到达植入物表面 u 植入物上少量细菌不易杀灭,逐渐形成生物膜植入物上少量细菌不易杀灭,逐渐形成生物膜u 一旦生物膜形成,需一旦生物膜形成,需2000多倍抗菌素用量杀灭细菌多倍抗菌素用量杀灭细菌u 通常只能去除植入物,无其它有效治疗方法通常只能去除植入物,无其它有效治疗方法u 死亡率高:死亡率高:5-60%6 器械上生物膜器械上生物膜u 影
4、响清洗过程,很难清洗彻底,尤其是软式内镜影响清洗过程,很难清洗彻底,尤其是软式内镜u 腐蚀器械,影响器械功能腐蚀器械,影响器械功能u 影响消毒灭菌因子的穿透,导致消毒灭菌失败影响消毒灭菌因子的穿透,导致消毒灭菌失败u 降低化学灭菌剂的活性降低化学灭菌剂的活性u 持续性释放微生物污染,导致病人感染持续性释放微生物污染,导致病人感染 78 内镜感染控制内镜感染控制 生物膜形成是内镜感染的重要原因生物膜形成是内镜感染的重要原因美国内镜规范美国内镜规范910 生物膜定义生物膜定义u 生物膜(或叫生物被膜)生物膜(或叫生物被膜)Bacterical Biofilm-BF:集聚的细菌和细胞外物质,紧紧地粘
5、附在表面并不容集聚的细菌和细胞外物质,紧紧地粘附在表面并不容 易被去除易被去除 一些微生物,在水中或水溶液或体内(如:血流)生一些微生物,在水中或水溶液或体内(如:血流)生 长时,有能力粘附表面,然后包埋在多聚糖基质中。长时,有能力粘附表面,然后包埋在多聚糖基质中。基质含细胞,活和死的微生物和多聚糖,阻止抗菌剂如基质含细胞,活和死的微生物和多聚糖,阻止抗菌剂如 灭菌剂、消毒剂和抗菌素到达微生物灭菌剂、消毒剂和抗菌素到达微生物 AAMI ST79(Donlan,2002)11 生物膜生物膜u多数细菌是附着在有生命或无生命物体表面多数细菌是附着在有生命或无生命物体表面 u首次发现于溪流首次发现于溪
6、流 u在温湿度、营养合适的任何表面在温湿度、营养合适的任何表面u 99%的细菌生活在生物膜内的细菌生活在生物膜内u1978 Costerton等首先提出了等首先提出了BF理论理论uBF是细菌在物体表面形成的高度组织化的多细胞结构是细菌在物体表面形成的高度组织化的多细胞结构u同一菌株的同一菌株的BF细菌和浮游生长细菌具有不同的特性细菌和浮游生长细菌具有不同的特性u对抗生素和免疫防御机制的抗性很强,导致严重的临床问题对抗生素和免疫防御机制的抗性很强,导致严重的临床问题u20世纪世纪70年代末,作为独立学科发展年代末,作为独立学科发展u1990年,蒙大拿州立大学建立了世界上第一个生物膜工程中心年,蒙
7、大拿州立大学建立了世界上第一个生物膜工程中心u目前国内外越来越重视目前国内外越来越重视 12牙科器械牙科器械隐形眼镜隐形眼镜航海航海水管系统水管系统生物膜在生活中无处不在生物膜在生活中无处不在花瓶内部的粘液花瓶内部的粘液城市输水管路城市输水管路牙科器械与管路牙科器械与管路快餐店的制冰机快餐店的制冰机饮水机饮水机牙菌斑牙菌斑隐形眼镜隐形眼镜生活中的生物膜生活中的生物膜13 生物膜结构特点生物膜结构特点u 细菌细菌:致病、异物致病、异物u 水份含量:水份含量:97%u 分泌的胞外多聚物包括:分泌的胞外多聚物包括:-胞外多糖胞外多糖(典型特征典型特征)extracellular polysaccha
8、ride,EPS -糖蛋白糖蛋白u EPS在细菌形成生物膜结构、免疫逃避和毒力发挥中起重在细菌形成生物膜结构、免疫逃避和毒力发挥中起重 要作用要作用u 吸附:营养物质,代谢产物,细菌裂解产物吸附:营养物质,代谢产物,细菌裂解产物u 含有:蛋白质、多糖、含有:蛋白质、多糖、DNA、RNA、肽聚糖、脂和磷脂等、肽聚糖、脂和磷脂等14 细菌被大量的胞外多糖包绕形成微菌落,各个微菌落之细菌被大量的胞外多糖包绕形成微菌落,各个微菌落之间充满水通道,是细菌获取营养和排除代谢废物的通道间充满水通道,是细菌获取营养和排除代谢废物的通道Marc habas等人等人成熟生物膜从外到内:成熟生物膜从外到内:生物膜层
9、生物膜层 连接层连接层 条件层条件层 基质层基质层 生物膜结构生物膜结构15细菌生物膜的观察细菌生物膜的观察 扫描电子显微镜扫描电子显微镜16细菌生物膜的观察激光共聚显微镜技术细菌生物膜的观察激光共聚显微镜技术17 生物膜形成生物膜形成1.细菌粘附:细菌粘附:形成形成BF第一步第一步 -在鞭毛作用下移行至异物(如医疗在鞭毛作用下移行至异物(如医疗 设备、机械瓣膜、内置导管)或死设备、机械瓣膜、内置导管)或死 亡组织(如坏死亡组织(如坏死 骨片)表面骨片)表面 -在菌毛作用下粘附固着在菌毛作用下粘附固着2.BF发展规律:发展规律:-生长和繁殖生长和繁殖 -分泌大量分泌大量EPS(胞外多糖)(胞外
10、多糖)-EPS可粘结单个细菌形成细菌团块,既微菌落可粘结单个细菌形成细菌团块,既微菌落 -大量微菌落使大量微菌落使BF加厚加厚 -细胞启动胞间信号系统,产生胞间信号细胞启动胞间信号系统,产生胞间信号18 生物膜形成生物膜形成3.BF的成熟:的成熟:-结构不均匀,类似蘑菇形状的微菌落组成结构不均匀,类似蘑菇形状的微菌落组成 -菌落之间围绕着输水通道,可以运送养料、菌落之间围绕着输水通道,可以运送养料、酶、代谢产物和排出废物,形成原始的循酶、代谢产物和排出废物,形成原始的循 环系统环系统 -因菌种、营养、附着表面和环境条件不同,因菌种、营养、附着表面和环境条件不同,形成疏松或致密以及厚薄不等的形成
11、疏松或致密以及厚薄不等的BF结构结构 -动态过程动态过程 -由纯菌种形成,也可由多菌种组成由纯菌种形成,也可由多菌种组成 -释放游离细菌,游离细菌粘附,形成新的循环系统释放游离细菌,游离细菌粘附,形成新的循环系统19生物膜的形成生物膜的形成l 细菌的可逆吸附;细菌的可逆吸附;l 细菌的不可逆吸附;细菌的不可逆吸附;l 细菌的生长和分裂;细菌的生长和分裂;l 胞外聚合物产生;胞外聚合物产生;l 其他生物附着;其他生物附着;20 生物膜与疾病关系生物膜与疾病关系u细菌可在人体组织如牙齿、牙龈、皮肤、肺、尿道及其它器官细菌可在人体组织如牙齿、牙龈、皮肤、肺、尿道及其它器官 的表面形成的表面形成BF,
12、引起诸如牙周病、龋齿、慢性支气管炎、败血,引起诸如牙周病、龋齿、慢性支气管炎、败血 病、血栓性静脉炎、难治性肺部感染和心内膜炎等疾病。病、血栓性静脉炎、难治性肺部感染和心内膜炎等疾病。u在血液、组织液和淋巴液等体液中一般不形成在血液、组织液和淋巴液等体液中一般不形成BF。u体液有适合细菌生长的有机营养成分。体液有适合细菌生长的有机营养成分。u体液中含有细菌,可在无生命物体表面体液中含有细菌,可在无生命物体表面 形成形成BF(如隐形眼睛、人工关节和心脏如隐形眼睛、人工关节和心脏 人工瓣膜等人工瓣膜等)。u植入物增加细菌形成生物膜植入物增加细菌形成生物膜u大约大约65%人类细菌性感染由人类细菌性感
13、染由 BF细菌引起的。细菌引起的。21 细菌生存的一种机制细菌生存的一种机制 抵抗力大大增强抵抗力大大增强 细菌集合体粘附于器物表面,并通过分泌的粘性细菌集合体粘附于器物表面,并通过分泌的粘性 基质形成菌落基质形成菌落 菌落个体之间进行信号传递,整体适应外部环境菌落个体之间进行信号传递,整体适应外部环境 生物膜特点生物膜特点22 生物膜对消毒、灭菌的影响生物膜对消毒、灭菌的影响 芽胞包裹的效果芽胞包裹的效果 灭菌过程灭菌过程 压力蒸汽压力蒸汽 干热干热 环氧乙烷环氧乙烷 121 121 54_芽胞芽胞 10秒秒 3.5小时小时 30秒秒芽胞在芽胞在CaCO3 结晶结晶 150分分 50小时小时
14、 2周周 _B subtilis spores 8*103,Doyle&Ernst(1967)Appl Micro 726-7302324 生物膜抵抗力生物膜抵抗力u 生物膜中细胞的生理、形态和代谢与游离细胞不同生物膜中细胞的生理、形态和代谢与游离细胞不同u 目前杀菌剂的实验只针对游离细胞,但是并没有针目前杀菌剂的实验只针对游离细胞,但是并没有针 对生物膜里抵抗力更强的细菌对生物膜里抵抗力更强的细菌u 一旦组织、植入物和仪器附着上生物膜,一般清洗一旦组织、植入物和仪器附着上生物膜,一般清洗 很难去除,必须结合其它方法很难去除,必须结合其它方法25 物品处理过程中的生物膜物品处理过程中的生物膜u
15、 医院供水管路:生物膜高发区医院供水管路:生物膜高发区26机器清洗后可以很好去除蛋白质和血液机器清洗后可以很好去除蛋白质和血液27机器清洗后碳水化合物和内毒素反而升高机器清洗后碳水化合物和内毒素反而升高28 清清 洗洗u 如果水的质量受到如果水的质量受到管线中生物膜影响管线中生物膜影响,手术,手术 器械会形成有机残留器械会形成有机残留u 自动清洗器应加强监测保证清洗效果自动清洗器应加强监测保证清洗效果u 水质很重要水质很重要,应该定期监测应该定期监测:AAMI TIR 34:4个必须步骤个必须步骤:步骤步骤1:饮用水质的评价饮用水质的评价 步骤步骤2:执行水处理过程执行水处理过程(如需要如需要
16、)步骤步骤3:保证适当水质用于不同阶段医疗器械再处理保证适当水质用于不同阶段医疗器械再处理 步骤步骤4:持续监测水质持续监测水质29 医疗用品处理过程中的生物膜医疗用品处理过程中的生物膜u 生物膜形成:从几小时到几天生物膜形成:从几小时到几天u 湿性储存:促进湿性储存:促进BF形成形成u 污染物变干:不易清洁污染物变干:不易清洁u 破损表面:细菌堆积破损表面:细菌堆积u 水质质量和清洁剂残留水质质量和清洁剂残留 u 主要出现生物膜的医疗器械:主要出现生物膜的医疗器械:-管腔器械:尤其是软式内镜等管腔器械:尤其是软式内镜等 -清洗器尤其是内镜清洗器清洗器尤其是内镜清洗器 -结构复杂不易清洗医疗器
17、械结构复杂不易清洗医疗器械 -带死腔物品带死腔物品 -植入物植入物 -牙科器械牙科器械 30自动清洗机的生物膜污染自动清洗机的生物膜污染红色与白色生物膜红色与白色生物膜黄色生物膜黄色生物膜31 内镜感染控制内镜感染控制 生物膜形成是内镜感染的重要原因生物膜形成是内镜感染的重要原因美国内镜规范美国内镜规范3271个胃肠镜中的个胃肠镜中的23%其菌量其菌量 105CFU(完成了所有的消毒程序完成了所有的消毒程序)33内镜自动清洗器内镜自动清洗器u自动内镜:爆发绿脓杆菌感染;原因:进水管道、自动内镜:爆发绿脓杆菌感染;原因:进水管道、气道或洗涤器容器气道或洗涤器容器-设计时难以恰当的消毒;形成生设计
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