微流控裝置模仿感染期間的宿主細(xì)胞內(nèi)環(huán)境，助力生物膜研究

細(xì)菌細(xì)胞聚集并產(chǎn)生凝聚彼此的一種粘稠物，這種像膠水一樣的結(jié)構(gòu)允許細(xì)菌形成更復(fù)雜得有機(jī)體，這種生物膜幾乎無(wú)處不在。它們的“好處”是保護(hù)細(xì)菌免受潛在藥物傷害，它使細(xì)菌感染變得非常難處理，當(dāng)生物膜入侵進(jìn)入人體或殘留于手術(shù)縫合線和導(dǎo)管時(shí)，就變成了人類致命的敵人。在高度發(fā)達(dá)的美國(guó)，在醫(yī)院每年超過(guò)數(shù)千人死于生物膜相關(guān)手術(shù)感染和尿路感染。

Levchenko實(shí)驗(yàn)室與加州大學(xué)圣地亞哥分校的同事們合作，發(fā)現(xiàn)了生物膜形成的關(guān)鍵機(jī)制，也提供了一種可控和可再現(xiàn)的方法來(lái)研究這一過(guò)程。

研究人員設(shè)計(jì)和建造了一個(gè)微流控裝置和新型凝膠，在微流控裝置和凝膠中容納了一些引起泌尿道感染的泌尿系大腸桿菌。這些裝置模仿了感染期間的宿主細(xì)胞內(nèi)環(huán)境，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌菌落會(huì)生長(zhǎng)到被腔壁、纖維或凝膠擠壓的地方，這種擠壓力是生物膜形成的觸發(fā)條件。

Levchenko說(shuō)，有了這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，研究人員可以模擬其他細(xì)胞環(huán)境，在各種各樣的條件下探索生物膜的形成，這種設(shè)備還能以簡(jiǎn)單、廉價(jià)和可重復(fù)的方式快速、精準(zhǔn)、大量地生產(chǎn)生物膜，以便篩選能破壞這種生物保護(hù)結(jié)構(gòu)并將其分解的藥物。

“進(jìn)行藥物篩選實(shí)驗(yàn)，必須開發(fā)合適的疾病模型，”他說(shuō)。“現(xiàn)在，我們可以預(yù)測(cè)生物膜的形成位置和形狀了?！?/p>