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生物膜的耐药性-微生物界的钉子户大战拆迁队

我们可以用拆迁队来比喻消毒剂中的活性成分,而微生物就是他们的驱逐对象。浮游态的微生物,他们居无定所,缺衣少食,软弱不堪。拆迁队来了,他们有的抡着锤子,有的扛着铁锨,有的拎着手铐,有的挥着皮鞭……

啊呸!不是这样的!为什么百度图片搜索拆迁队的第一个结果是这种画风?!都是被百度带歪了!我明明是个学术公众号!咳咳!在拆迁队的围攻下,浮游微生物这种散兵游勇完全不是对手,三下五除二就被全部放倒了。

可是一旦在表面形成生物膜,情况就完全不同了。微生物聚集到一起,安营扎寨,相互通信,报团取暖,同仇敌忾,誓要把微生物界的钉子户做到底!面对气势汹汹的拆迁队,钉子户们要如何应对呢?国外的一片文献揭示了钉子户的三大招数。

第一招 ——砌高墙。微生物吸附到表面后会分泌粘多糖,把生物膜包裹起来,形成一个复杂和紧凑的多层结构。胞外多糖是一道非常强大的物理屏障,阻碍了杀菌剂成分渗透到生物膜内部。有实验表明,在铜绿假单胞菌和肺炎链球菌的混合生物膜内部,氯消毒剂的浓度仅能达到溶液中的20%。也有人研究了氯消毒剂在25ppm的浓度下,在生物膜中仅能渗透大约100μm。而在乳制品行业,一些混合生物膜的厚度可以达到150~200μm。

白话版:钉子户们在一起修起了厚实的堡垒,并在周围砌起了高高的围墙。拆迁队要想翻进来,那可是相当困难。就算他们会搭人梯,一百个人里也就最上面的十个八个能进来。

第二招 —— 练肌肉。由于渗透困难,在生物膜的内部,杀菌剂的浓度往往低于微生物的致死剂量。这种情况下微生物不仅不会被杀灭,反而可能引起微生物的表型改变,增强对杀菌剂的适应能力。一些微生物会进入类似于芽孢的休眠状态,从而变得对杀菌剂不敏感。如果长期处于亚致死量浓度下,杀菌剂会对微生物起到优胜略汰的筛选作用。生存下来的微生物将从基因层面上获得耐药性。一些微生物会启动外排泵,将体内的抗生素排出体外。

白话版:虽然有个别拆迁队员翻过了围墙,然而由于人数太少,根本打不过钉子户。不仅如此,钉子户们还把这几个拆迁队员囚禁起来当沙袋陪练,天天练习对打。长久下来,个个练得五大三粗虎背熊腰浑身肌肉。就算拆迁队员再多来几个,钉子户也不拍他们了。

第三招 —— 扔大便!在生物膜的底层,由于微生物代谢产物的积聚,改变了pH值等环境因素。这些环境因素的改变,可能使得杀菌剂效率下降。而杀菌剂通常是化学活性较高的成分,大量的代谢产物可能与杀菌剂作用而消耗杀菌剂。

白话版:有些战斗意志超强的拆迁队员终于历经千辛万苦打入了钉子户的堡垒最里层,结果开门一看:我CNM,是茅房!瞬间几坨屎粑粑就扔了过来。拆迁队员被熏地晕头转向,连站都站不稳,更别提打架了。

拆迁队被钉子户的这三大招压制,真的很惨。但是,魔高一尺道高一丈,拆迁队不会就这么甘心。现在科学技术的发展,给拆迁队(消毒剂)带来了全新的科技装备和战略战术。

第一式 —— 人海战术。简而言之,提高消毒剂浓度。一百个人打不过就来一千个,一千个人打不过就来一万个。虽然损耗很大,但总归也算个办法。

第二式 —— 穿甲弹。使用小分子的消毒剂,比如甲醛。能够有效穿透胞外多糖的屏障。深入敌后直击老巢,再高的围墙也不管用。

第三式 —— 挖掘机。上期文章中提到一些酶类可以瓦解生物膜的胞外多糖。相当于出动蓝翔技校,直接捣烂钉子户的围墙,掏空他们的地基。楼都塌了,看你们还哪里藏。再配合传统消毒剂,没了围墙和堡垒的保护,拆迁队如入无人之境,很快就把钉子户们扫荡个干净。

怎么样?微生物界钉子户大战拆迁队的故事,是不是很精彩?各位读者有何感受,欢迎在文章下方留言。本期文章就到此结束了,下期文章我们会一起讨论金属表面处理对生物膜形成的影响。

参考文献:

《 of in 》, S , J

《 of to : a 》,A. , R. , V. , F. -

《葡萄球菌生物膜对消毒剂抗力的研究》,葛新,王丹敏,詹曦菁

《细菌生物膜耐药机制的研究与进展》,陈铁柱,李晓声,曾文魁,杜尧,谭财福

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