Biofilm Streamers Clog Medical Devices

稱為生物膜的細菌群落可以通過形成阻擋血流的3維拖纜快速堵塞醫療設備,如支架,導管和水過濾器。 該發現將為未來防止生物膜引起潛在致命堵塞的方法提供信息。

流過管子的細菌在牆壁上形成綠色生物膜。 細菌標記為紅色,然後流過腔室,陷入粘性基質,形成阻塞通道的拖纜。 圖片來源:克努特Drescher的。

生物膜是細菌和其他微生物的複雜多層群落。 它們可以在諸如牙齒的生物表面上或在體內的醫療裝置上形成,例如導管和支架。 生物膜中的細菌對抗生素具有抗性,可引起嚴重感染。

一個研究小組由博士領導。 霍華德A.石和普林斯頓大學的邦妮L.貝斯勒出發去更好地了解生物膜的特性。 P. 在土壤,河流和污水以及醫療設備中形成生物膜。 該小組沒有使用標準的培養皿或燒瓶進行研究,而是開發了一種模擬現實生活條件的特殊流動系統。 他們用綠色標籤標記細菌,並在顯微鏡下觀察它們,因為它們流過一個有許多彎曲的窄管。 這項工作部分由NIH國家普通醫學科學研究所(NIGMS)資助。

細菌迅速生長和積累,在約40小時內在管壁上形成生物膜。 然而,這種生物膜的積聚並未極大地影響通過管的流動。

生物膜中的細菌通過它們產生的稱為細胞外聚合物的化合物基質彼此連接。 研究人員發現管壁上的細菌脫落了這種分子基質,在管中形成網狀結構。

研究人員將另一組細菌標記為紅色標籤,並在它們流經同一管時對其進行監測。 這些細菌被捕獲在網狀網中並形成3-D拖纜。 拖纜橋接管子彎曲之間的空間,在30分鐘內堵塞管子。

研究人員發現,這種細菌可以形成人工土壤和類似於水過濾器發現網飄帶。 生物膜飄帶也形成了12小時內裸金屬支架,橫跨在絲網的空白。 這些結果表明,生物膜拖纜在自然界常見,可以阻止在各種各樣的工業和醫療設置流動。

令我驚訝的是,生物膜拖纜造成完全堵塞的速度有多快,“斯通說。 並沒有警告事情即將發生。

研究人員還測試了被捆綁到生物膜過去的研究中形成的幾個基因。 當被刪除,僅基因的一個子集影響流動條件下形成生物膜。 這些結果強調了使用現實生活中的條件下測試用於預防和治療生物膜的方法的重要性。

文章來源:NIH研究事項