科學家發現在泌尿道感染期間，形成有組織的細菌可能是致命的

這是在Levchenko實驗室開發的新型凝膠裝置中形成生物膜的細胞影像，這是一種保護免受環境壓力和抗生素抗性來源的細菌細胞群。

通過嚴格限制抗生素的作用，在手術和泌尿道感染期間，形成有組織的細菌細胞群落（稱為生物膜）可能是致命的。耶魯研究人員剛剛接近了解這些生物膜是如何發展的，以及可能如何阻止它們。

當細菌細胞聚集並形成將它們粘結在粘稠物質中的結構時，形成生物膜。這種膠可以保護細胞免受外界影響，使它們形成複雜的準生物。生物膜幾乎無處不在，包括未洗過的淋浴間或湖泊表面。因為保護殼可以阻止潛在的治療，所以當生物膜侵入人體細胞或在手術中使用的縫線和導管上形成時，它們是最危險的。僅在美國醫院，數千人死於與生物膜相關的手術部位感染和尿路感染。

「生物膜是一個巨大的醫學問題，因為它們使細菌感染很難處理，」該研究的資深作者Andre Levchenko說，該研究於10月5日在Nature Communications上發表。

戰鬥生物膜特別困難，因為人們尚未充分了解細菌細胞如何從單獨行為過渡到集體結構中的存在。然而，Levchenko實驗室的研究人員與加州大學聖地亞哥分校的同事合作，最近發現了生物膜形成的關鍵機制，這也提供了一種以可控且可重複的方式研究該過程的方法。

研究人員設計並製造了微流體裝置和新型凝膠，這些裝置容納了致病性大腸桿菌細胞，這些細胞通常是尿路感染的原因。這些裝置模擬了人體細胞內的環境，這些細胞在感染期間容納入侵的細菌。科學家發現，細菌菌落會長到它們被腔壁，纖維或凝膠擠壓的程度。這種自我產生的壓力本身就是生物膜形成的觸發因素。

「這非常令人驚訝，但我們看到了你對生物膜所期望的所有東西，」Levchenko說，他是John C. Malone生物醫學工程教授和耶魯大學系統生物學研究所所長。「細胞產生了生物膜成分，突然變得非常抗生素。所有這些都伴隨著細胞處於生物應激狀態，壓力來自與環境的機械相互作用。」

Levchenko說，通過這一發現，研究人員可以使用各種模擬其他細胞環境的設備，探索無數環境和環境下的生物膜形成。他們還可以使用本研究中介紹的設備，以簡單，廉價和可重複的方式快速，精確地和大量生產生物膜。這將允許篩選可能破壞生物膜保護層並將其分解的藥物。

「當你想做這些藥物篩選試驗時，有這樣的疾病模型是必須的，」他說。「我們現在可以以完全可預測的方式在特定形狀和特定位置生長生物膜。」