诺丁汉大学的科学家设计了一种类似于人类痰或痰的自组装活性材料，它支持微生物3D生物膜的生长。新平台将帮助研究人员更好地了解囊性纤维化患者肺部感染如何发展以及抗生素的影响。

“以简单的方式在实验室中创建复杂的3D生物膜的能力将带来实用的工具，以更好地了解这些生命结构如何形成以及如何更好地治疗它们，”研究负责人吴元浩医学博士说。“这项研究中开发的技术将彻底改变我们研究生物膜介导的感染的方式，并使用不同的体内类感染环境评估新型抗菌药物的有效性，”密歇根大学国家生物膜创新中心的MiguelCámara博士补充道。诺丁汉大学生命科学系。

研究人员在题为“将活材料共同组装为体外肺上皮感染模型”的论文中描述了他们在Matter中开发的活材料平台。该团队在报告中总结道：“我们的研究提供了一种能够生长功能性3D生物膜的活材料，可以在体外模拟体内这些系统的营养和机械特性。”该研究是与药学院和化学工程系的AlvaroMata博士合作进行的。

作者指出，生物膜是强大的活3D材料，在自然界中发挥着关键作用，但也会在现实世界中造成重大问题，例如医院表面的污染或我们对抗生素治疗的耐受性。然而，抗菌药物发现的最大挑战之一是缺乏反映自然环境复杂性的生物膜模型，例如囊性纤维化(CF)患者肺部遇到的生物膜模型。“……在体外生长3D生物膜很困难，主要是因为开发模拟细胞外环境固有结构和成分复杂性的基质存在局限性，”该团队进一步写道。

囊性纤维化患者无法清除肺部感染，肺部复杂的致病微生物群落积聚在厚厚的粘液中并形成3D生物膜。这些天然生物膜对抗生素具有很强的抵抗力，因此迫切需要开发能够在实验室中可靠地复制它们的体外模型，以便专家能够更好地了解它们的生物学特性，发现解决由此产生的问题的新方法。研究小组表示：“在体外重建这些生命结构对于了解它们的生物学特性并开发解决它们引起的问题的解决方案至关重要。”

体外模型的可用性将使新的治疗干预措施在进入临床前研究之前得到更一致的评估。这些模型也将成为回答有关多种微生物生物膜与其宿主之间导致慢性感染的相互作用的基础研究问题的关键。

活材料由嵌入活体成分(例如工程细胞和细菌)的细胞外基质材料(ECMM)组成，这些活体成分能够改变ECMM的结构和特性。在他们报告的研究中，研究人员设计了一种类似于CF患者天然痰的活材料，它可以以受控方式支持和生长3D多微生物生物膜，类似于CF肺部中发现的生物膜。

该团队通过将肽与人工培养基相结合来实现这一目标，该培养基已知可以重现自然痰液，并且很容易被感染。该活材料包含多种微生物群落以及促进细菌生长的关键营养和化学因素，并表现出模仿CF痰生物膜的物理特性。

作者进一步解释说，“人工痰液培养基(ASM)已被用来重建囊性纤维化(CF)患者肺部的环境，因为它包含天然痰液的关键营养成分，例如盐、DNA和关键蛋白质，例如作为粘蛋白，它能够使这些患者体内的细菌以生物膜的形式生长。”该材料已用于构建受感染的体外肺上皮模型，用于研究抗生素的影响。“所报告研究的主要目标是开发一种技术，允许对现实生活中的微生物群落进行实际和相关的调查，以进行实验室测试，“这是我们工作的最终目标和创新方面，”作者继续说道。

3D活材料支持三种主要CF病原体(铜绿假单胞菌PAO1-L、金黄色葡萄球菌SH1000和白色念珠菌SC5314)的生长并能够产生3D生物膜，无论是单独的还是作为该物种的多微生物群落。在他们报告的工作中，该团队使用该平台研究抗生素环丙沙星的作用。“总而言之，我们开发了一个‘生物合作’平台，利用复杂的生物流体(ASM)来设计一种活材料，可以重现3D生物膜的特征，并建立多微生物群落和活组织细胞的体外模型，”该团队指出。“我们证明了它支持3D多微生物生物膜生长的能力，并建立了跨界感染的肺上皮模型来研究抗生素环丙沙星的影响。”

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：