生物膜发现提出了预防危险感染的新方法

微生物生物膜 - 致密且粘稠的细菌垫，难以治疗并且可能导致危险的感染 - 通常形成于医疗设备中，例如用于导管的柔性塑料管或用于帮助患者呼吸的管。根据一些估计，每年有超过100万人感染美国医院的医疗设备感染，其中许多是由于生物膜造成的。德克萨斯大学奥斯汀分校的一项研究表明，一种可能的新方法可以防止这种生物膜的形成，从而大大减少相关的医院感染事件。

Vernita Gordon是物理学助理教授，也是今天出现在美国国家科学院院刊上的论文的高级作者，他发现了触发生物膜形成的关键机制。她接下来设想为医疗器械和其他表面制造涂层，以阻止触发并防止细菌聚集形成难处理的生物膜。

“在开始之前预防生物膜非常重要，”戈登说。“消灭自由漂浮的细菌要比生物膜更容易。”

某些患者特别容易受到生物膜相关感染。患有囊性纤维化，糖尿病和慢性阻塞性肺病的人经常会发生严重甚至危及生命的细菌感染，难以治疗，这在很大程度上是因为细菌 - 如铜绿假单胞菌 - 形成的生物膜能够抵抗宿主的免疫细胞和抗生素。

早期的研究表明，在假单胞菌细菌形成生物膜之前，它们必须感觉它们附着在表面上。但目前尚不清楚细菌的含义是什么。现在，根据这项新的研究，细菌会感觉到一种称为机械剪切的东西，这是一种拉伸，当细菌附着在表面上并且周围的液体移动和/或它自己拉动时就会发生。

什么是剪切?想象一下，你在河里，你正试图通过抓住底部的岩石并向前拉来将自己拉到水下。剪切是伸展身体的力量;这是你在抵抗水的阻力时在你的手臂和腿上的感觉。如果水静止并且你移动缓慢，你可能感觉不到很大的剪切力，或者如果河流快速移动而你正朝着相反的方向移动它可能会很高。放开岩石，只要“顺其自然”，你就不会感受到任何剪切力。

感应剪切告诉假单胞菌它不再是自由漂浮的，而是附着在表面上并触发它开始产生生物膜。戈登说，这一发现为生物医学工程师开始研究阻止细菌感知剪切的方法铺平了道路。到目前为止，为防止生物膜形成而开发的大多数策略使用两种方法之一：彻底杀死细菌或防止它们附着在表面上。

这两种方法都存在问题。抗微生物剂通常仅在某些情况下对某些类型的细菌起作用，并且如果易感细菌产生抗性，它们可能变得无效。由于细菌有很多方法可以附着在表面上，因此开发通用的防粘表面也很困难。

“我们建议的是，如果他们对机械提示作出反应，那么你可以制作第三类生物膜防护表面，”戈登说。“你可以调节表面的力学，使它们永远不会得到它们所附着的信号，而且它们从未开始制造生物膜。”

Gordon建议，为了获得最大效果，可以结合这三种方法设计表面。

由于报告的不一致和分析方法的差异，很难准确测量美国每年有多少人从医疗设备上形成的生物膜感染。估计范围很广 - 从185,000例感染(基于2014年疾病预防控制中心的研究)到280万例(根据2007年在“临床传染病”杂志中估计多达400万例医疗保健获得性感染(HAI)的研究和2008年的一项研究)生物技术和生物工程估计高达70%的HAI与医学植入物有关)。

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