New materials enable new functions： a review of the research progress of new ureteral stents from a fuctional perspective

YANG Heyu，CHEN Weijun，XUE Yifeng （Department of Urology，Changzhou Jintan First People's Hospital，Changzhou 2132Oo，China）

ABSTRACT：As researchon material functionality inureteral stents continues to advance，novel ureteral stents notonly effectivelyreducethe incidenceofcomplications，butalsoexhibitarangeof inovative functionalities.Novelureteral stents with diverse functionalities have ben developed throughapproaches such asreplacing synthetic materials，aplying new coatings，and modifying existing stentstructures.These innovative designs include fiber-membrane composite stents，metalnanomaterial stents，drug-elutingcoated stents，and magnetic-tipstents.This articlereviews thecharacteristics andcurent research statusof ureteral stentsbasedon their specializedaplications，including the inhibitionof bacterial infections， aleviationofstent-related symptoms，reductionof peri-stentcalculi，asistance inthe treatmentof ureteral strictures，and other potential benefits.

KEY WORDS：ureteral stents; complications; new materials； stent-related symptoms

中圖分類號：R693.4 文獻標志碼：A DOI：10.3969/j.issn.1009-8291.2025.08.013

輸尿管支架作為泌尿外科常用的臨時置入物，在輔助治療尿石癥、減輕上尿路梗阻、促進輸尿管愈合以及預(yù)防輸尿管狹窄等方面發(fā)揮著不可替代的作用[1]。然而，傳統(tǒng)的輸尿管支架在取得良好臨床療效的同時，卻存在著諸如引起尿路感染、腰腹部不適、性功能障礙等并發(fā)癥，以及形成管周結(jié)石，受壓后易變形等不足，對治療效果和患者術(shù)后生活質(zhì)量造成了嚴重的影響。近年來，隨著輸尿管支架材料功能學(xué)的不斷發(fā)展，一系列通過更換合成材料、覆蓋新涂層、改裝現(xiàn)有的支架等方式被開發(fā)出來的新型輸尿管支架，在減少并發(fā)癥發(fā)生的同時，還展現(xiàn)出多種新功能，可滿足不同的臨床需求。本文根據(jù)新型輸尿管支架的功能進行分類，總結(jié)不同功能的輸尿管支架的特點和研究現(xiàn)狀。

1抑制細菌感染

在輸尿管支架相關(guān)并發(fā)癥中，尿路感染的發(fā)病率尤為突出，長期留置支架的患者更易引發(fā)復(fù)雜性尿路感染，并且預(yù)防應(yīng)用抗生素不能降低支架相關(guān)尿路感染的發(fā)生率[3-5]。研究表明，細菌粘附到支架表面后開始分泌細胞外基質(zhì)，并逐步形成細菌生物膜，而生物膜能夠降低細菌對抗生素的敏感性，促使細菌產(chǎn)生耐藥性[6。因此，當(dāng)前主要采用更換輸尿管支架原材料或在支架表面涂覆新涂層的方式來阻礙細菌和蛋白質(zhì)的粘附并抑制生物膜的形成[7-8]。GAO[9]等使用聚乙醇酸（glycolicacid，PGA）和聚（乙交酯-丙交酯）（polyglycolide-co-lactide，PGLA）制備出 PGA纖維-PGLA膜結(jié)構(gòu)的生物降解輸尿管支架（fiber-membrane structured ureteral stent，F(xiàn)MBUS），隨后將聚多巴胺（polydopamine，PDA）微粒接枝到FM-BUS表面，再結(jié)合超支化聚（酰胺-胺），進而設(shè)計出一種具有抗菌和抗蛋白吸附能力的輸尿管支架。FMBUS可形成堅固且致密的抗菌親水層，抑制革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的生長。該支架表面的陽離子氨基，對帶正電荷或負電荷的蛋白質(zhì)均表現(xiàn)出強烈的排斥力，能夠有效防止蛋白質(zhì)在支架表面堆積。

體內(nèi)實驗顯示，支架置入后4d內(nèi)對生物膜的抑制率超過 99%，2 周內(nèi)的抑制率可達 90% ，顯著降低了輸尿管炎癥的發(fā)生率。此外，利用具有廣譜抗菌特性的金屬銀來制備輸尿管支架也是預(yù)防尿路感染的方法之一[10]。例如，將銀納米顆粒（ Ag nanoparticles ，AgNPs） 均勻負載在石墨炔薄片表面后，與乳酸-羥基乙酸共聚物均勻混合，采用靜電紡絲結(jié)合高速收集器可制備出管狀輸尿管支架。該輸尿管支架可不斷地釋放出 Ag⁺ ，并結(jié)合自身的多孔微結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生持續(xù)的抑菌作用，顯著抑制細菌生物膜的粘附和形成[11]]。

除了利用新的材料制備抗菌輸尿管支架外，在臨床上常用的聚氨酯（polyurethane，PU）材質(zhì)的支架表面涂覆新的涂層以達到抗菌效果的相關(guān)研究也日益成熟。ECEVIT等[12]把硬脂酸、油酸和亞油酸3種不同的脂肪酸（fattyacid，F(xiàn)A）接枝到殼聚糖（chi-tosan，CS）聚合物鏈上后生成CS-FA衍生物，然后通過共價相互作用，將CS-FA衍生物涂覆于PU材質(zhì)的輸尿管支架表面，結(jié)果顯示所有涂有CS-FA衍生物的PU輸尿管支架均表現(xiàn)出明顯的抗細菌粘附作用和良好的生物相容性。

2改善支架相關(guān)癥狀（stent-relatedsymptoms，SRS）

部分患者在置入輸尿管支架后會出現(xiàn)膀胱刺激征、血尿、腰腹部不適等癥狀，這些因留置支架而產(chǎn)生的癥狀統(tǒng)稱為SRS。其中，雙J型輸尿管支架（雙J管）遠端對膀胱壁黏膜的反復(fù)刺激是引起下尿路癥狀和下腹部不適的主要原因之一[13]。為減少支架在膀胱中的反復(fù)摩擦，可將雙J管改良成豬尾巴縫線支架（pigtailsuturestent，PSS），即用2條能夠延伸到膀胱內(nèi)的FO.3縫線代替雙J管的遠端部分[14]。研究顯示，與傳統(tǒng)雙J管相比，PSS能顯著改善SRS并可有效緩解疼痛，且在輸尿管鏡碎石術(shù)后放置也能達到相同的效果[15-16]。此外，通過降低支架表面的摩擦力，也是改善 SRS 的方法之-[17]。TANG 等[18]發(fā)現(xiàn)基于聚乙烯吡咯烷酮（polyvinylpyrrolidone，PVP）水凝膠涂層的親水性能夠顯著減少支架與輸尿管組織之間摩擦的特點，將PVP、PU預(yù)聚物和多元醇組成的親水性潤滑涂料熱固化后制備出親水性涂層輸尿管支架。該支架良好的組織相容性和低摩擦特性，可以減少支架放置后的尿道上皮反應(yīng)，確保輸尿管支架在長期放置過程中的安全性和有效性，提高長期引流的效率。

輸尿管支架在置人體內(nèi)后還會造成輸尿管膀胱連接處關(guān)閉不全，導(dǎo)致膀胱內(nèi)壓力增高時尿液反流，使患者產(chǎn)生腰腹部脹痛等癥狀[19]，因此，抑制膀胱輸尿管反流也是改善 SRS的方法之一。LEE等[20]使用3D打印機制造出傘狀的可連接的抗反流二極管（extraluminalanti-refluxdiodes，EADs），由于使用了具有良好的柔韌性和生物相容性的材料，EADs很容易在壓力下產(chǎn)生形變。安裝在雙J管上后，尿液正向流動（從腎臟排出）時可推動EADs向支架收縮，使尿液可以順暢地沿著EADs外壁流動。相反，尿液反向流動（從膀胱反流）時，EADs則會撐開傘狀結(jié)構(gòu)，增大流動阻力，抑制尿液反流。體外排尿模型試驗顯示，EADs可牢固地安裝在雙J管上，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定。當(dāng)EADs為五瓣傘狀且附著在輸尿管膀胱交界處附近時抗反流效果最好，可減少 44% 的反流，即便是傳統(tǒng)的雙J管，在安裝EADs后也能有效阻正尿液反流，適用于SRS耐受性較差的患者[20]。

3減少管周結(jié)石

由于輸尿管支架長時間浸潤在尿液中，尿液中的晶體會逐漸在支架的表面和腔內(nèi)沉積、結(jié)殼形成管周結(jié)石。據(jù)報道，支架留置后6周內(nèi)結(jié)殼率為 26.8% ，6～12 周為 56.9% ，12 周以上可達 75.9%^[21] 。結(jié)殼后的輸尿管支架不僅會變脆，抗拉伸強度降低，也會增加取出時斷裂的風(fēng)險，還會對輸尿管上皮造成損傷[22]。目前預(yù)防管周結(jié)石的一種思路是利用晶體形成的天然抑制劑糖胺聚糖。糖胺聚糖作為尿液中的常見成分，其硫酸根和糖醛酸的負電荷可與 Ca²⁺ 相互作用，能有效抑制草酸鈣晶體的成核、生長和聚集[23]。然而，人類尿液中最為主要的糖胺聚糖是硫酸軟骨素和硫酸乙酰肝素，抑制作用最強的糖胺聚糖一—肝素（heparin，Hep）并不天然存在于尿液中。因此，AWONUSI等[24]基于聚-L-賴氨酸（poly-L-ly-sine，PLL）能夠負載帶負電荷分子的特性，與銅納米顆粒偶聯(lián)后制備出Hep/PLL-銅納米顆粒（Hep/PLL-CuNPs），隨后通過PDA將其固定在PU材質(zhì)的輸尿管支架上。實驗結(jié)果顯示，Hep/PLL-CuNPs可均勻分布在支架表面，在模擬生理條件下會不斷釋放Hep和 Cu²⁺ ，前者能夠減少晶體在支架表面的沉積，后者則通過破壞細菌的細胞壁，抑制奇異變形桿菌的生長，防止其分泌脲酶，升高尿液pH值，以形成有利于晶體沉積的環(huán)境。體內(nèi)試驗也證實，Hep/PLL-CuNPs涂層可有效降低鈣鹽和鎂鹽在支架上沉積，減少管周結(jié)石的形成。

另一種思路則是通過增加輸尿管支架表面的親水性以防止晶體沉積。例如，使用生物降解材料甲氧基聚乙二醇-聚（L-乳酸-γ-己內(nèi)酯）制備出的新型輸尿管支架在人工尿液中表現(xiàn)出較高的親水性。在動態(tài)尿液體外循環(huán)模型中，該支架的結(jié)殼量相較于疏水材料對照組明顯較少，并且置入大鼠膀胱內(nèi)7周后，分別減少 71% 鈣和 92% 鎂的沉積[25]。此外，使用低成本的蜂膠乙醇提取物或者等離子氣體對PU材質(zhì)輸尿管支架的表面進行改性，也能減少支架表面結(jié)殼的產(chǎn)生，降低相關(guān)炎癥反應(yīng)[26-27]，為制備新型輸尿管支架提供了多種材料的選擇。

4輔助治療輸尿管狹窄

隨著輸尿管鏡在臨床上的廣泛應(yīng)用，醫(yī)源性輸尿管損傷的發(fā)生率也在不斷上升，約占所有輸尿管損傷的 75%[28] ，因此，預(yù)防醫(yī)源性輸尿管損傷引起的輸尿管狹窄已成為當(dāng)今泌尿外科醫(yī)生亟待解決的問題。研究發(fā)現(xiàn)，輸尿管在受到損傷后會減少蠕動，并在輸尿管壁肌層形成瘢痕造成輸尿管狹窄[29]。在瘢痕形成期間，轉(zhuǎn)化生長因子-βl（transforminggrowthfactor-βl，TGF-βl）起著至關(guān)重要的作用，可通過絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activatedproteinkinase，MAPK信號通路誘導(dǎo)上皮細胞向成纖維細胞轉(zhuǎn)化，促使成纖維細胞大量增殖。為此，JIANG等[30]將可拮抗MAPK信號通路的藥物吡非尼酮（pirfenidone，PFD）包裹在具有緩釋能力的聚（乳酸-羥基乙酸）[poly（lactic-co-glycolicacid），PLGA]的NPs中，然后將PFD-PLGANPs包裹在PDA修飾的輸尿管支架中。相較于只能起到擴張作用的傳統(tǒng)輸尿管支架，PFD-PLGANPs支架可不斷釋放PFD并減少TGF- ^?β1 的表達和膠原沉積，進而抑制管壁纖維化，減輕輸尿管狹窄程度。

對于已經(jīng)存在的輸尿管狹窄，目前主要的治療方法有開放重建手術(shù)、輸尿管腔內(nèi)切開術(shù)、經(jīng)皮腎造瘺、輸尿管支架置入等[31]，但考慮到手術(shù)并發(fā)癥以及部分患者不能耐受手術(shù)，雙丁管置人已成為治療輸尿管狹窄的常規(guī)方法。然而傳統(tǒng)雙J管并發(fā)癥較多，需要每隔 3～6 個月更換1次，明顯影響了長期引流患者的術(shù)后生活質(zhì)量。為克服上述不足，金屬輸尿管支架應(yīng)運而生。其中，由鎳鈦合金制成的Allium支架是一種自擴張、大口徑的金屬支架，表面覆蓋穩(wěn)定的聚合物材料，可抑制尿路上皮增生和晶體沉積，保證了支架的通暢性，為長期輸尿管引流提供了一個有效的解決方案[32]。在一項回顧性研究中，Allium支架被用于各種原因引起的輸尿管狹窄，與術(shù)前相比，術(shù)后1、3、6和12個月患者的血肌酐、尿素氮和腎積水程度明顯下降，腎小球濾過率顯著升高，這表明Allium支架不僅具有良好的引流作用，還能長期留置以改善患者的腎功能[33]。

5其他新功能

上尿路尿路上皮癌（uppertracturothelialcarci-nomas，UTUC）患者受限于腎臟尿液的沖刷效應(yīng)和上尿路的低儲存容量，無法在上尿路進行腔內(nèi)灌注化療。為此，SORIA等[34]將能夠降低低級別UTUC患者復(fù)發(fā)和進展風(fēng)險的藥物絲裂霉素C（mitomycinC，MMC）引人輸尿管支架領(lǐng)域，同時涂覆多層絲素蛋白，用于控制MMC的釋放。體外試驗顯示，MMC在 ^12h 內(nèi)能完全釋放，并維持一定的濃度，為低級別UTUC患者的輔助治療提供了新的方法。

為了減輕患者拔出輸尿管支架時的痛苦和經(jīng)濟負擔(dān)，ZHENG等[35]利用鋅基合金的可降解性、銅離子的抗菌特性以及錳元素的加速降解作用，研制出具有長效抗菌效果且降解速率可控的新型Zn-2Cu-0.5Fe-xMn 合金輸尿管支架。該支架的降解速度隨Mn含量的增加而逐漸加快，可滿足臨床上對輸尿管支架降解速度的不同要求。此外，遠端具有磁性的輸尿管支架（magnetic-end double-J ureteral stent，MEDJUS）可被帶有磁性尖端的導(dǎo)管狀取管器吸引后直接移除，痛苦更小，對兒童也更為安全[36-37]。

課題組也發(fā)現(xiàn)遠端為獨特魚尾狀設(shè)計的Polarisloop支架在置人體內(nèi)后，會減少對輸尿管下端和膀胱三角區(qū)黏膜及黏膜下層的刺激，不僅能降低SRS的發(fā)生率，還能保護男性患者的勃起功能，改善患者術(shù)后的生活質(zhì)量[38]。

6 總結(jié)與展望

綜上所述，輸尿管支架相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生率較高，給患者帶來了較大的痛苦和經(jīng)濟負擔(dān)。然而，隨著材料功能學(xué)在輸尿管支架制備過程中的持續(xù)突破，具有控制尿路感染、改善患者帶管癥狀、減少結(jié)石形成、預(yù)防輸尿管狹窄等多種功能的新型輸尿管支架被逐漸開發(fā)了出來，不但取得了良好的臨床效果，還向著智能化的方向進一步發(fā)展，以滿足醫(yī)生和患者的各種需求[39]。伴隨著輸尿管支架相關(guān)研究的不斷開展，我們相信未來會有更多安全、有效的輸尿管支架被開發(fā)出來以造?；颊?。

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（編輯 郭楚君）