被稱為生物膜的粘性、難以清潔的細菌墊會導致各種問題，從醫(yī)療感染到排水管道堵塞和工業(yè)設備污染?，F(xiàn)在，普林斯頓大學的研究人員找到了徹底清除這些臭名昭著的污泥的方法。從機械工程和生物膜觀察的角度來看，研究人員表明，水會滲透到生物膜和表面的結合處，溫和的剝離可以導致完美的去除。這一結果與刮除或機械去除生物膜的傳統(tǒng)無效方法形成對比，傳統(tǒng)方法有時會留下仍然粘附的斑塊，這些斑塊會再生并再次被污染。
新的去除方法應該有助于阻止有害的生物膜，并控制有益的生物膜，這些生物膜越來越依賴于廢水處理、微生物燃料電池和其他應用?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)了一種簡單有效的方法來去除各種表面令人討厭的生物膜，”霍華德柊司普林斯敦實驗室、唐納德迪克森69和伊麗莎白w迪克森的副研究員景燕說。機械航天工程教授；以及邦妮巴斯勒，斯奎布分子生物學教授和霍華德休斯醫(yī)學研究所研究員。
這項工作，連接分子生物學、材料科學和機械工程，利用分子生物學和工程學之間的合作研究團體。閻是這篇論文的合著者，這篇論文描述了10月8日發(fā)表在《高級材料》上的研究結果，亞歷克斯莫羅是斯通實驗室的訪問學生，現(xiàn)在回到法國蒙彼利埃大學?！巴ㄟ^調查和定義細菌生物膜的材料特性，而不是它們的生物學特性，我們發(fā)明了一種分離整個生物膜的新方法，”該研究的合著者Bassler說。
這項研究的其他作者是霍華德a .的前生命科學教授內德溫格林；AndrejKo mrlj，機械和航空航天工程助理教授；Sepideh Khodaparast目前是倫敦帝國理工學院斯通實驗室的研究學者。薩姆布里蒂慕克吉，副研究員；博士后杰峰、佩拉紹；還有研究生陳逸飛。在他們的調查中，普林斯頓大學的研究人員轉向霍亂弧菌，它在海水、淡水和人類腸道中形成生物膜。測量結果表明，由其制備的生物膜顯示出與水凝膠非常相似的機械性能，這是Stone實驗室廣泛研究的。
完全表征的可操作水凝膠具有許多應用，特別是在生物醫(yī)學中，包括傷口敷料、藥物遞送和組織工程。生物膜和水凝膠主要由水組成(約90%)。它們有一個清晰的結構網絡，這使得它們柔軟、粘性和彈性。然而，它們的彈性有限。如果受到太多干擾，生物膜和水凝膠會破碎。這一弱點對生物膜的去除提出了挑戰(zhàn)。它還阻礙了有益膜在表面之間的有意轉移，例如，在工業(yè)環(huán)境中，以及在實驗室實驗中，以首先更好地理解生物膜。
為了學習如何避免這種分裂，普林斯頓團隊檢查了霍亂弧菌附著在各種表面類型上的生物膜。研究人員發(fā)現(xiàn)，生物膜的邊緣是防水的，它們附著的表面有時會吸水。基于這一認識，研究人員試圖通過將水驅入材料遇到的空間來推動生物膜和附著表面之間的楔形。這種技術被稱為毛細剝離，成功地產生了細長的裂縫，最終將生物膜與表面完全分離。水輔助剝離必須緩慢，以防止生物膜撕裂-類似于仔細去除貼紙-但結果表明，額外的時間是非常值得的。“我們的毛細血管剝離方法效果非常好，”閆說。
在實驗室外使用這種方法的一個障礙是，許多生物膜存在于已經含水的環(huán)境中，在這種環(huán)境中，毛細剝離似乎是不啟動的。對于這些情況，嚴和他的同事們提出了兩種可能的解決方案，以便在未來的研究中，對于最初在水下生長的生物膜，可以在嘗試去除之前，將膜及其粘附體從溶液中去除并干燥。或者，將氣泡引入生物膜-基質界面可以提供相同類型的毛細作用力?？偟膩碚f，這項新研究說明了多學科方法的價值，將不同領域聯(lián)系起來，提出關鍵的新見解。
生物學必須遵守物理定律，在很多情況下物理也是用來達到目的的。哈佛大學應用物理學副教授施穆爾魯賓斯坦說，他沒有參與這項研究?！斑@項研究的跨學科團隊結合了工程、理論和生物學，這對于復雜的生物膜問題來說確實是完美的。”普林斯頓的石頭呼應了魯賓斯坦的觀察，即這項研究的結果和對現(xiàn)實世界應用的承諾來自一系列學科。Stone說：“在Jing的領導下，學生和博士后在詳細了解生物膜的生物成分和宏觀力學性質之間的關系方面做了出色的工作。"我們已經證明生物膜可以完好無損地被剝離，并且可能以多種方式發(fā)展."這項工作得到了霍華德休斯醫(yī)學研究所、國家科學基金會和馬克斯普朗克研究所-亞歷山大馮洪堡基金會的支持。
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