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什么是生物膜?

2019年 06月 20日
什么是生物膜?

虽然您对生物膜这个词不太熟悉,但肯定在日常生活中见过(可能比想象的要多得多)。

生物膜由一种或多种微生物的菌落组成,它们一起在粘性胶状物质下形成并附着在各种表面上。生物膜菌落通常由细菌、真菌、原生生物等微生物构成。

生物膜最常见的例子是牙菌斑 - 不错,牙齿表面形成的黏液状细菌堆积实际上是细菌生物膜的一种。大多数人在不知情的情况下在口腔内携带这种类型的生物膜。

堵塞淋浴槽和洗涤槽排水口的泥状物质,以及在溪水、河流、池塘等岩石上让人滑倒的滑溜溜的涂层也是生物膜的一种。

哪儿可以发现生物膜?

口腔内部、排水沟和池塘有什么共同特征呢?潮湿。

任何含有水分、营养物质和任何表面的环境都可能吸引某种类型的生物膜。

由于生物膜只需要水就能存活并创造强大的菌落,所以它可以存在于地球上几乎所有的环境中,从超级温泉到人的身体内部。

生物膜可以在各种表面形成,包括地上和地下以及水下的天然材料、塑料、金属,甚至在人体内植入的医疗设备(如起搏器和导管)上。

天然植物和身体组织也是发现生物膜形成的常见环境。

生物膜是如何形成的?

生物膜的菌落可以由单一的细菌物种形成,但在自然环境中,生物膜几乎总是由多种物种组成,包括细菌、藻类、真菌、原生动物、酵母和碎片物质。

例如,在典型的牙菌斑(细菌生物膜)的个体样本中已经鉴定出 500 多种细菌。

在潮湿的环境中,当成群的细菌粘附在同一表面,排泄出粘稠的胶状物质,就会形成生物膜菌落。

当浮游微生物在适当的环境中接触表面并开始扎根时,形成过程就开始了。

第一步 – 附着(下图中的第一阶段),发生在微生物产生“胶水”,一种被称为胞外聚合物 (EPS) 的粘性物质的时候。EPS 由糖、蛋白质和核酸(例如 DNA )组成,这些物质聚集在一起形成“胶水”,使生物膜中的微生物粘在一起。

生物膜如何形成

最初附着阶段后是生长阶段,在此期间,越来越多的微生物和 EPS 层建立在现有层上(阶段 2),最终在表面形成复杂的球状三维结构(阶段 3)。

氧气和水流量等环境条件将决定生物膜菌落可以生长的程度(将由多少层组成)。

微生物团块可以一起从菌落中分离出来,或者单独的细胞突出来,寻找新的表面来建造家园。形成过程的最后一部分称为“播种扩散”(阶段 4)。

生物膜如何影响人类?

考虑到生物膜可以栖息的环境范围很广,这些菌落可能对人类生活的某些方面产生影响也就不足为奇。

我们来重点关注生物膜对人类健康和福祉的影响。

从轻微感染到肺炎等更严重的疾病,细菌和真菌生物膜与各种健康并发症有关。

生物膜会对人类健康造成相当严重的威胁,因为细菌力量庞大,常规抗生素已无法抵抗。

生物膜是“菌多力量大”的真实例子。随着越来越多的细菌聚集在一起形成生物膜,菌落会变得更强壮,对通常足以抵御人体内这些相同细菌的常见抗生素具有更强的抵抗力。

虽然我们完全有能力单独消灭这些细菌,但一旦它们结合成生物膜,就没有一种药物能与之抗衡。

科学家们推测,生物膜实际上对通常用于控制相同细菌主要消毒剂的抵抗力最高可达 1500 倍。

生物膜在医疗机构中尤其危险,因为细菌会接触到开放性伤口,使感染区域无法正常愈合。

此外,生物膜可以在体内植入的医疗设备上生长,例如人工心脏瓣膜和关节假体。这可能导致非常严重的感染。

细菌性生物膜也会引起感染性心内膜炎、肺炎等。老年人、糖尿病患者和免疫系统受损的人患病风险更高。

科学家们经过进一步研究生物膜,认识到这些菌群的强度后,推测导致人类疾病的细菌中 60~80% 实际上作为生物膜存在。

Ultra-Fresh 有助于防止生物膜

在制造步骤中将 Ultra-Fresh 抗菌添加剂添加到产品中时,经处理的物品更不易滋生细菌、霉菌以及藻类(某些情况下)。

另外,由于微生物不会沉积在经抗菌处理的表面上,因此能够防止附着和生物膜的形成。

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