一張致命的生物膜

　　細菌細胞聚集并產生凝聚彼此的一種粘稠物，這種像膠水一樣的結構允許細菌形成更復雜得有機體，這種生物膜幾乎無處不在，例如你家未清潔的淋浴噴頭、公園湖泊表面等等。它們的“好處”是保護細菌免受潛在藥物傷害，當生物膜入侵進入人體或殘留于手術縫合線和導管時，就變成了人類致命的敵人。在高度發達的美國，在醫院每年超過數千人死于生物膜相關手術感染和尿路感染。

　　“生物膜是一個巨大的醫學難題，它使細菌感染變得非常難處理，”文章通訊作者Andre Levchenko說。“細菌細胞如何從個體行為轉變為在集體結構中行動還不是很清楚。”

　　Levchenko實驗室與加州大學圣地亞哥分校的同事們合作，發現了生物膜形成的關鍵機制，也提供了一種可控和可再現的方法來研究這一過程。

　　研究人員設計和建造了一個微流控裝置和新型凝膠，在微流控裝置和凝膠中容納了一些引起泌尿道感染的泌尿系大腸桿菌。這些裝置模仿了感染期間的宿主細胞內環境，科學家們發現，細菌菌落會生長到被腔壁、纖維或凝膠擠壓的地方，這種擠壓力是生物膜形成的觸發條件。

　　“這很令人驚訝，”耶魯大學生物學研究所主任、生物醫學工程教授John C. Malone說。“細胞開始生產生物膜組分，突然變得非常耐藥，所有的一切都伴隨著細胞所處的生物應力之下，而這種應力來自它們與環境的機械相互作用。”

　　Levchenko說，有了這項發現，研究人員可以模擬其他細胞環境，在各種各樣的條件下探索生物膜的形成，這種設備還能以簡單、廉價和可重復的方式快速、精準、大量地生產生物膜，以便篩選能破壞這種生物保護結構并將其分解的藥物。

　　“進行藥物篩選實驗，必須開發合適的疾病模型，”他說。“現在，我們可以預測生物膜的形成位置和形狀了。”