科学文献表明，附着在海边岩石上的藤壶会利用天然化学物质清除岩石表面的细菌，为它们粘上粘稠的“胶水”做准备。由于生物工程学教授亚伯拉罕·乔伊的实验室已经设计出一种能很好地粘附在潮湿表面上的合成聚合物，研究人员想知道他们是否可以使用这种材料在其他环境中松开细菌，包括人体组织和工业管道。

“我们在想，我们能否利用这个想法来模拟藤壶的行为，并测试材料，看看它们是否有类似的行为，”今年1月成为东北大学生物工程系主任的乔伊说。

他说：“当我们这样做时，我们很惊讶它对某些细菌生物膜非常有效。”

生物膜是可以在不同表面生长的微生物的集合，包括细菌和真菌。

他在《美国化学学会杂志》上合作撰写的一篇研究论文表明，这种聚合物能够去除几乎所有的生物膜，其中含有一种可导致抗生素耐药性感染的细菌——铜绿假单胞菌。

乔伊说：“这项研究告诉我们，我们可能有一种关于如何设计抗生素的新思维方式。”

他说，未来这种聚合物有可能以液体形式应用于慢性或愈合缓慢的伤口生物膜。它还可能在工业上用于清除管道和医疗设备中的细菌污染。

清除细菌栖息的生物膜

乔伊表示，这项研究实际上并不是要杀死细菌，而是要破坏细菌栖息的生物膜与细菌生存表面之间的相互作用。

“我们并没有考虑杀死细菌，”他说，“我们只是在问，‘如何才能去除生物膜呢?’”

“把生物膜想象成一所房子，把细菌想象成房子里的人。我们不会对房子里的人做任何事情。我们只是在处理房屋的外骨骼、脚手架或结构。我们只是让房屋变得更脆弱。”

乔伊说，许多种细菌在表面定居时都会形成生物膜。

他说，60%到80%的伤口都有生物膜，这给治疗带来了挑战，因为生物膜中的细菌处于休眠状态，对医院通常给予的口服抗生素混合物没有有效反应。这些抗生素旨在对代谢活跃的细菌起作用。

“你需要一些东西来清除生物膜，”乔伊说。

当这种情况发生时，细菌就会暴露出来并变得具有代谢活性，他说，“然后你的传统药物就可以开始发挥作用了。”

乔伊表示，下一步是将这种聚合物(一种聚酯)以液体形式涂抹到受感染的伤口上，看看它是否对活组织有效。

“如果成功的话，这将成为解决伤口生物膜的新方法，”他说。

针对葡萄球菌和大肠杆菌生物膜

但虽然他在研究中使用的聚合物可以去除水下表面99%的铜绿假单胞菌生物膜生物质，但它在去除葡萄球菌和大肠杆菌的生物膜方面却不那么有效。

乔伊表示，两种生物膜的成分不同，前者含有更多的碳水化合物，而后两者则更多地以蛋白质为基础。

“我们现在要做的是了解其确切的运作机制，”他说，“我们试图了解聚合物与生物膜的哪些成分真正发生了相互作用。”

“我们可以稍微改变一下聚合物的成分吗?我们可以设计出专门针对金黄色葡萄球菌生物膜的聚合物吗?”Joy问道。

“我们希望将来能定制出针对特定细菌的聚合物，”他说，“这样你就有了一个强大的工具，可以用来解决不同情况下的多种细菌问题。”

金发姑娘粘度

“材料的物理特性必须恰到好处，才能使其与生物膜的成分很好地相互作用，”乔伊说。

他说，可以把生物膜想象成草坪上的草，而聚合物则是使草松动的溶液，这样草叶就可以更容易地被拔出。

Joy的实验室以10度角涂抹聚合物溶液进行测试，她说：“如果聚合物的疏水性太强，或者太粘稠，它就会停留在那里。”“如果聚合物的亲水性太强，或者太稀，它就会被冲走，不会影响生物膜。”

他说：“我们希望这项研究能够引发关于设计抗生素的讨论，这些抗生素将考虑到生物膜的物理和机械特性。”

“我们当然会进行临床测试，但我认为它还为思考如何解决这个问题提供了一个新的框架。”

版权说明：本站所有作品图文均由用户自行上传分享，仅供网友学习交流。若您的权利被侵害，请联系我们

标签：