據(jù)悉，科學家在諾丁漢大學成功研發(fā)了一種自組裝的生物材料，其形態(tài)酷似人類痰液，能夠支持微生物三維生物膜的生長。這一新平臺將有助于研究人員更好地了解囊性纖維化患者肺部感染的發(fā)展以及抗生素的影響。

主要研究人員Yuanhao Wu博士表示：“在實驗室中簡單地創(chuàng)建復雜的三維生物膜將帶來實際工具，更好地理解這些生物結構的形成方式以及如何更好地治療它們?！痹谥Z丁漢大學生命科學學院國家生物膜創(chuàng)新中心的Miguel Cámara博士補充說：“本研究開發(fā)的技術將徹底改變我們研究生物膜介導感染以及評估不同體內(nèi)感染環(huán)境下新型抗微生物藥物的有效性的方式。”

這一生物材料平臺的研發(fā)過程被詳細描述在《Matter》雜志上的一篇名為《共同組裝生物材料作為體外肺上皮感染模型》的論文中。研究小組在報告中總結道：“我們的研究提供了一種能夠生長具有功能性的三維生物膜的生物材料，模擬了這些體內(nèi)系統(tǒng)在體外的營養(yǎng)和機械特性。”該研究是與藥學院和化學工程系的Alvaro Mata博士合作完成的。

生物膜是一種在自然界中起著關鍵作用的強有力的三維生物材料，但在實際世界中也會引起一些問題，比如在醫(yī)院表面的污染或者我們對抗生素治療的容忍性。然而，抗微生物藥物發(fā)現(xiàn)領域最大的挑戰(zhàn)之一是缺乏反映天然環(huán)境復雜性的生物膜模型，比如囊性纖維化（CF）患者肺部遇到的模型。研究小組進一步指出：“在體外生長三維生物膜是困難的，主要是因為在開發(fā)模擬它們細胞外環(huán)境固有結構和組成復雜性的基質(zhì)時存在限制?！?/p>

囊性纖維化患者無法清除肺部感染，疾病引起的痰液中會積聚病原微生物并形成三維生物膜。這些天然的生物膜對抗生素非常有抵抗力，迫切需要開發(fā)能夠可靠地在實驗室中復制它們的體外模型，以便專家更好地了解其生物學，發(fā)現(xiàn)解決相關問題的新方法。研究小組強調(diào)：“在體外重新創(chuàng)造這些生物結構對于理解它們的生物學并制定解決方案至關重要?！?/p>

體外模型的可用性將使新的治療干預方法在進入臨床前能夠更加一致地進行評估。這些模型還將對于回答關于多微生物生物膜與宿主之間相互作用導致慢性感染的基礎研究問題至關重要。

生物材料由嵌入生物組分的細胞外基質(zhì)材料（ECMMs）組成，如工程細胞和細菌，這些細菌能夠修改ECMMs的結構和性質(zhì)。在報道的研究中，研究人員設計了一種生物材料，類似于囊性纖維化患者的天然痰液，可以在受控的環(huán)境中支持和生長三維多微生物生物膜，類似于CF肺中發(fā)現(xiàn)的生物膜。

研究小組通過將肽合成與已知能夠再現(xiàn)天然痰液的人工培養(yǎng)基相結合，該培養(yǎng)基易受感染。這種生物材料包含多種微生物社群以及促進細菌生長并展現(xiàn)與CF痰液生物膜相似的物理特性的關鍵營養(yǎng)和化學因子。

參考文獻：?“Co-assembling living material as an in vitro lung epithelial infection model.”

編輯：王洪

排版：李麗