据悉，科学家在诺丁汉大学成功研发了一种自组装的生物材料，其形态酷似人类痰液，能够支持微生物三维生物膜的生长。这一新平台将有助于研究人员更好地了解囊性纤维化患者肺部感染的发展以及抗生素的影响。
主要研究人员Yuanhao Wu博士表示：“在实验室中简单地创建复杂的三维生物膜将带来实际工具，更好地理解这些生物结构的形成方式以及如何更好地治疗它们。”在诺丁汉大学生命科学学院国家生物膜创新中心的Miguel Cámara博士补充说：“本研究开发的技术将彻底改变我们研究生物膜介导感染以及评估不同体内感染环境下新型抗微生物药物的有效性的方式。”
这一生物材料平台的研发过程被详细描述在《Matter》杂志上的一篇名为《共同组装生物材料作为体外肺上皮感染模型》的论文中。研究小组在报告中总结道：“我们的研究提供了一种能够生长具有功能性的三维生物膜的生物材料，模拟了这些体内系统在体外的营养和机械特性。”该研究是与药学院和化学工程系的Alvaro Mata博士合作完成的。
生物膜是一种在自然界中起着关键作用的强有力的三维生物材料，但在实际世界中也会引起一些问题，比如在医院表面的污染或者我们对抗生素治疗的容忍性。然而，抗微生物药物发现领域最大的挑战之一是缺乏反映天然环境复杂性的生物膜模型，比如囊性纤维化（CF）患者肺部遇到的模型。研究小组进一步指出：“在体外生长三维生物膜是困难的，主要是因为在开发模拟它们细胞外环境固有结构和组成复杂性的基质时存在限制。”
囊性纤维化患者无法清除肺部感染，疾病引起的痰液中会积聚病原微生物并形成三维生物膜。这些天然的生物膜对抗生素非常有抵抗力，迫切需要开发能够可靠地在实验室中复制它们的体外模型，以便专家更好地了解其生物学，发现解决相关问题的新方法。研究小组强调：“在体外重新创造这些生物结构对于理解它们的生物学并制定解决方案至关重要。”
体外模型的可用性将使新的治疗干预方法在进入临床前能够更加一致地进行评估。这些模型还将对于回答关于多微生物生物膜与宿主之间相互作用导致慢性感染的基础研究问题至关重要。
生物材料由嵌入生物组分的细胞外基质材料（ECMMs）组成，如工程细胞和细菌，这些细菌能够修改ECMMs的结构和性质。在报道的研究中，研究人员设计了一种生物材料，类似于囊性纤维化患者的天然痰液，可以在受控的环境中支持和生长三维多微生物生物膜，类似于CF肺中发现的生物膜。
研究小组通过将肽合成与已知能够再现天然痰液的人工培养基相结合，该培养基易受感染。这种生物材料包含多种微生物社群以及促进细菌生长并展现与CF痰液生物膜相似的物理特性的关键营养和化学因子。
参考文献： “Co-assembling living material as an in vitro lung epithelial infection model.”
编辑：王洪
排版：李丽
评论 (0)