生物膜發(fā)現(xiàn)提出了預(yù)防危險感染的新方法
微生物生物膜 - 致密且粘稠的細(xì)菌墊,難以治療并且可能導(dǎo)致危險的感染 - 通常形成于醫(yī)療設(shè)備中,例如用于導(dǎo)管的柔性塑料管或用于幫助患者呼吸的管。根據(jù)一些估計(jì),每年有超過100萬人感染美國醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備感染,其中許多是由于生物膜造成的。德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的一項(xiàng)研究表明,一種可能的新方法可以防止這種生物膜的形成,從而大大減少相關(guān)的醫(yī)院感染事件。
Vernita Gordon是物理學(xué)助理教授,也是今天出現(xiàn)在美國國家科學(xué)院院刊上的論文的高級作者,他發(fā)現(xiàn)了觸發(fā)生物膜形成的關(guān)鍵機(jī)制。她接下來設(shè)想為醫(yī)療器械和其他表面制造涂層,以阻止觸發(fā)并防止細(xì)菌聚集形成難處理的生物膜。
“在開始之前預(yù)防生物膜非常重要,”戈登說。“消滅自由漂浮的細(xì)菌要比生物膜更容易。”
某些患者特別容易受到生物膜相關(guān)感染。患有囊性纖維化,糖尿病和慢性阻塞性肺病的人經(jīng)常會發(fā)生嚴(yán)重甚至危及生命的細(xì)菌感染,難以治療,這在很大程度上是因?yàn)榧?xì)菌 - 如銅綠假單胞菌 - 形成的生物膜能夠抵抗宿主的免疫細(xì)胞和抗生素。
早期的研究表明,在假單胞菌細(xì)菌形成生物膜之前,它們必須感覺它們附著在表面上。但目前尚不清楚細(xì)菌的含義是什么?,F(xiàn)在,根據(jù)這項(xiàng)新的研究,細(xì)菌會感覺到一種稱為機(jī)械剪切的東西,這是一種拉伸,當(dāng)細(xì)菌附著在表面上并且周圍的液體移動和/或它自己拉動時就會發(fā)生。
什么是剪切?想象一下,你在河里,你正試圖通過抓住底部的巖石并向前拉來將自己拉到水下。剪切是伸展身體的力量;這是你在抵抗水的阻力時在你的手臂和腿上的感覺。如果水靜止并且你移動緩慢,你可能感覺不到很大的剪切力,或者如果河流快速移動而你正朝著相反的方向移動它可能會很高。放開巖石,只要“順其自然”,你就不會感受到任何剪切力。
感應(yīng)剪切告訴假單胞菌它不再是自由漂浮的,而是附著在表面上并觸發(fā)它開始產(chǎn)生生物膜。戈登說,這一發(fā)現(xiàn)為生物醫(yī)學(xué)工程師開始研究阻止細(xì)菌感知剪切的方法鋪平了道路。到目前為止,為防止生物膜形成而開發(fā)的大多數(shù)策略使用兩種方法之一:徹底殺死細(xì)菌或防止它們附著在表面上。
這兩種方法都存在問題??刮⑸飫┩ǔH在某些情況下對某些類型的細(xì)菌起作用,并且如果易感細(xì)菌產(chǎn)生抗性,它們可能變得無效。由于細(xì)菌有很多方法可以附著在表面上,因此開發(fā)通用的防粘表面也很困難。
“我們建議的是,如果他們對機(jī)械提示作出反應(yīng),那么你可以制作第三類生物膜防護(hù)表面,”戈登說。“你可以調(diào)節(jié)表面的力學(xué),使它們永遠(yuǎn)不會得到它們所附著的信號,而且它們從未開始制造生物膜。”
Gordon建議,為了獲得最大效果,可以結(jié)合這三種方法設(shè)計(jì)表面。
由于報告的不一致和分析方法的差異,很難準(zhǔn)確測量美國每年有多少人從醫(yī)療設(shè)備上形成的生物膜感染。估計(jì)范圍很廣 - 從185,000例感染(基于2014年疾病預(yù)防控制中心的研究)到280萬例(根據(jù)2007年在“臨床傳染病”雜志中估計(jì)多達(dá)400萬例醫(yī)療保健獲得性感染(HAI)的研究和2008年的一項(xiàng)研究)生物技術(shù)和生物工程估計(jì)高達(dá)70%的HAI與醫(yī)學(xué)植入物有關(guān))。
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