目的:临床工作中不合理使用及滥用抗生素导致细菌的抗药性增强,并出现了“超级”多重耐药菌,给治疗带来极大的困难。医用导管在临床应用非常广泛,其中尿管相关性感染(CAUTI)在全球范围内为常见感染,仅次于呼吸道感染。泌尿系统感染在医院感染中的发生率约占40%,其中大部分患者发生的尿路感染与尿管留置关系密切,据统计留置导尿管的时间越长,患者不可避免都会发生菌尿症,可有或无临床症状。尿管相关性尿路感染是临床医生所面临的难题,抗感染治疗往往效果不佳,在于治疗上我们是抗细菌感染,而非抗生物膜感染。研究发现发生了尿路感染的患者其尿管壁都会覆盖不定型复合物(即细菌生物膜),生物膜是尿管相关性感染的关键致病因素之一。目前关于细菌生物膜的研究有多方面的报道,大多数基于生物学及化学方面着手研究,如生物膜的理化性质、研究装置、耐药机制等,但从人体尿液流体力学来探讨生物膜表达的研究甚少,本实验我们首次提出人体膀胱尿液流态为紊流切应力的概念,进而以前期细菌生物膜反应器为基础,构建模拟人体膀胱紊流切应力系统,探讨人体独特尿液流体力学角度构建仿人体膀胱探讨仿人体膀胱细菌生物膜反应器在静水压、恒流切应力、生理切应力、病理切应力不同应力刺激下细菌生物膜的生成及差异表达,并试图验证该应力系统。方法:基于流体力学原理及力学生物学知识,构建具有自主知识产权的体外仿人体膀胱紊流切应力模型,模拟仿人体膀胱在静水压、恒流切应力、生理切应力、病理切应力状态下(通过蠕动泵及搅拌棒的控速),以大肠埃希菌为研究模式菌,医用硅胶尿管(膜片替代)为载体,模拟对大肠埃希菌施加不同切应力刺激下,通过菌膜悬液图片计数菌落、菌膜悬液光密度值(OD值即吸光度值),菌膜激光共聚焦显微镜(CLSM)表征,菌膜扫描电镜(SEM)表征等方面分析生物膜的生成差异。结果:成功组建了仿人体膀胱模型细菌生物膜反应器的紊流切应力加载系统。通过生物膜菌落计数、OD值测定、CLSM联合SEM细菌生物膜表征,证实随着应力作用时间延长及应力施加作用增加,细菌生物膜生成显著增加,组间组内比较差异明显,验证了反应器较好的成膜性能,同时提出了尿流紊流切应力对生物膜的感染初期可能发挥了一定的作用。结论:尿管相关性尿路性感染的诊治虽然得到了广泛的关注和研究,但其感染及耐药机制仍不明确,因此导致感染难治,容易增加患者的病痛及心理压力,加重患者的经济负担,甚至会增加病死率。多数研究证实了细菌生物膜是尿管相关性尿路感染的致病因素。细菌生物膜的形成可依附于惰性或活性的生命体上,为一网状多聚体复合物,可在静态环境或动态环境下生长,其结构的复杂性和坚固性导致了抗菌药物渗入困难,抗菌药物是无法根除生物膜的,反而容易加重细菌的抗药性和细菌的变异性。尿管相关感染的特殊性在于膀胱尿液流体力学环境的不同性,这种流体力学导致了细菌生物膜的早期的黏附,本实验首次提出膀胱留置导管时体内尿流形成一种独特的非定常流应力环境,即紊流切应力,并初步证实了尿流紊流切应力在生物材料感染中发挥作用,但局限于目前的知识水平、试验条件及经费问题,确切机制有待进一步研究。