研究团队开发出旨在阻止耐药细菌传播的表面

抗生素耐药性细菌感染正在成为一项重大的社会挑战。为了解决这个问题，研究人员正在研究能够杀死细菌而不会产生耐药性的新药，以及能够阻止细菌生物膜形成的新材料。后者是耐药性变异的来源，但众所周知，很难去除。

近日，波兰科学院物理化学研究所的研究人员发现，使表面呈现起伏状有助于限制耐药细菌的传播。

全球范围内抗生素的滥用大大加速了耐药菌的产生，耐药菌正在全球范围内迅速蔓延，取代对抗生素敏感的细菌。许多常见的致病菌菌株现在对多种抗生素都产生了耐药性，因此寻找对抗细菌感染的新方法势在必行。

为了寻找一种限制不良耐药细菌生长的方法，来自Dioscuri细菌物理和化学中心(IPCPAS)的研究人员研究了抗生素敏感和抗生素耐药大肠杆菌在不同表面上的行为。研究人员希望更好地了解这些细菌种群如何生长将有助于开发防止耐药性产生的新型抗菌涂层。

在自然界和人体中，细菌通常形成紧密结合、附着于表面的群落，称为生物膜。生物膜中的细菌受到部分保护，免受抗生素的侵害，因为生物膜结构致密，抗生素无法穿透生物膜。正如谚语“杀不死你的，会让你更强大”所说，这鼓励了抗生素耐药性细菌的进化，这些细菌会自发出现在生物膜中。

在感染等情况下接触抗生素后，最初出现的一些耐药细菌会开始繁殖，因为抗生素无法杀死它们。如果这一过程发生在平坦表面(例如导尿管表面)上生长的生物膜中，则没有什么可以阻止耐药细菌扩散并最终接管敏感细菌。

IPCPAS的研究人员现已证明，通过使表面起皱可以阻止这一过程。在最近发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇文章中，他们表明，即使是比生物膜厚度小得多的微小表面起伏也足以将抗性突变体的扩散限制在生物膜内的微小“区域”内。

BartłomiejWacław博士领导的团队在微流体装置中培养细菌生物膜，该装置由微腔组成，微腔的底部表面呈正弦函数形状的波纹状。每个微腔中都填充有一层生物膜，该生物膜由两种不同的细菌(敏感和抗性)组成，它们最初混合在一起。

接触抗生素后，耐药细菌的生长速度开始快于敏感细菌。然而，与平底室中的情况相反，波纹室中的耐药细菌并没有取代敏感细菌。相反，耐药细菌仍然局限于波纹图案口袋内的小区域。

“我们的结果表明，可以通过操纵表面几何形状来控制生物膜中的细菌种群动态。我们已经针对抗生素耐药突变体证明了这一点，这对医学具有潜在的重要意义。图案化表面的抗生物膜形成潜力已被研究。我们的研究为使用此类表面提供了另一个理由——它们还可以防止耐药细菌的传播，”Wacław博士说。

然而，Waclaw博士强调，现在说他所在团队进行的基础研究是否会转化为实际应用还为时过早。但他指出，“虽然这种方法肯定不会消除抗生素耐药性问题，但它可能有助于降低住院患者治疗失败的风险。这类患者通常需要插导尿管，这有很大的风险感染医院内抗生素耐药菌株。减缓此类细菌的传播可能意味着一些患者生死之间的差别。”

Waclaw博士还表示，他们的研究结果更具普遍性，适用于任何有害细菌菌株比其他菌株生长更快的情况。

他指出：“类似的效应可以用来稳定废水处理、生物燃料生产等工业过程中使用的微生物群落。”