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使用真菌清洁产品清洗顽固的生物膜

来自筑波大学的研究人员证明,一种来自酵母的生物表面活性剂可以溶解顽固的生物膜,提高化学清洁产品的功效。

潜伏在管道内和内置医疗设备表面的粘稠的细菌层,被称为生物膜,会造成从大规模产品污染到潜在致命的慢性感染等一系列问题。众所周知,生物膜很难消除。考虑到它们的主要功能之一是保护被包裹的细菌免受捕食、抗生素和化学清洗剂等威胁,这并不奇怪。

漂白剂、强氧化性清洁产品和被称为表面活性剂的石油化学衍生清洁剂与洗涤结合是去除生物膜的最有效方法。然而,漂白剂和刺激性化学品显然不适合在生物环境中使用,而表面活性剂虽然用于洗手液和化妆品等产品,但许多对环境有毒,可能会损害它们所使用的表面。

但在本月发表在同行评审期刊Langmuir上的一项研究中,筑波大学的研究人员发现了一种处理生物膜的新方法,即使用来自微生物本身的清洗剂。

某些念珠菌酵母菌在油脂发酵过程中可以自然地产生一种叫做槐脂的生物表面活性剂。联合首席作者Andrew Utada教授解释道。以往的研究表明,槐树脂类化合物具有一定的抗菌活性,但关于这些化合物对革兰氏阴性病菌铜绿假单胞菌组成的生物膜的影响,人们的看法不一。

像铜绿假单胞菌和大肠杆菌这样的革兰氏阴性细菌是医院获得性感染的主要原因,每年导致数千人死亡。通过使用微流体通道,研究人员发现槐脂类在破坏已建立的铜绿假单胞菌生物膜方面比常用的化学表面活性剂效果更好。

但令人惊讶的是,并没有证据表明槐树脂类真的能杀死细菌。因此,我们利用产生过量生物膜基质的突变铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)来研究生物膜扩散的潜在机制,发现sophorolids似乎削弱了生物膜与下表面之间的相互作用,破坏了生物膜本身的内部内聚性,从而导致破坏。

虽然生物表面活性剂是可生物降解的,而且对环境的危害比化学表面活性剂小得多,但它们的生产成本很高。为了解决这个问题,研究人员测试了槐脂类与广泛使用的化学表面活性剂十二烷基硫酸钠联合使用的效果,取得了令人鼓舞的结果。

综合测试显示槐树脂类和化学表面活性剂之间有协同作用,这两种药剂在浓度比单独使用时低100倍的情况下显示出更强的抗生物膜作用。博士候选人阮仲说。

虽然降低与生物表面活性剂生产相关的成本是长期目标,但这种消除生物膜的协同方法可能为持久性细菌生物膜介导感染的治疗打开新的大门。

参考:sophorolid生物表面活性剂与SDS的协同作用提高了对铜绿假单胞菌生物膜的破坏效率。作者:Bac V. G. Nguyen, Toshiki Nagakubo, Masanori Toyofuku, Nobuhiko Nomura and Andrew S. Utada, Langmuir, 2020年6月1日

DOI: 10.1021 / acs.langmuir.0c00643

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