噬菌体抗细菌生物膜机制及应用策略的研究进展

细菌生物膜(bacterial biofilms,BF)是细菌在生物或非生物表面所形成的复杂微生物群落,其形成显著增强了细菌毒力和耐药性,与高比例的慢性细菌感染相关,对人类健康造成严重威胁。传统抗生素和常用消毒剂在清除生物膜方面的能力有限,迫切需要一种有效的新策略治疗细菌生物膜。噬菌体(bacteriophage,phage)作为一类能感染并裂解细菌的病毒,具有较高的安全性和特异度,被认为是治疗细菌生物膜有前景的替代方法。该文综述了噬菌体抗细菌生物膜的作用机制、基于噬菌体及其衍生物在防控细菌生物膜形成的应用策略,为开发高效的噬菌体抗细菌生物膜方法提供新思路。

细菌生物膜耐药机制与纳米生物治疗研究

由细菌生物膜造成的耐药是感染性疾病的临床挑战,严重危害人类健康。细菌定植在机体后产生胞外基质形成生物膜,其具有结构致密、高黏附性、药物低渗等特征,是临床传统药物治疗感染性疾病失败的关键原因。因此,亟待开发抗细菌生物膜感染的新型治疗策略,应对日益严峻的耐药感染。纳米生物材料具有特异靶向、智能递送、载药量高、毒副性低、穿透性强等优势,被广泛用于细菌生物膜相关感染的治疗。本文阐述了细菌生物膜的生物学特性及其耐药分子机制,介绍了纳米生物材料通过破坏成熟生物膜、阻断细菌通信、抑制细菌代谢和增强生物膜渗透等策略治疗细菌感染的进展,并展望了纳米材料生物治疗的发展趋势与转化前景。

构建内固定术后早期感染细菌生物膜形成灌注冲洗的动物模型

背景:骨科内固定术后感染细菌生物膜形成的治疗是临床非常棘手的问题,建立内固定术后早期感染细菌生物膜形成的灌注冲洗动物模型对探索该病的治疗方法具有重要意义。目的:建立可用不同药物灌注冲洗治疗内固定术后早期感染细菌膜形成的动物模型。方法:选取6只新西兰大白兔,暴露双侧股骨表面并钻孔,将定植铜绿假单胞菌的接骨板(实验组)和空白接骨板(空白对照组)各植入一侧钻孔周围,留置2条引流管并固定分别作为“入口”和“出口”,模拟灌注后保留浸泡一定时间后再进行冲洗。术后5 d,观察兔体温、伤口情况、引流液细菌培养及接骨板结晶紫染色、扫描电镜检查结果。结果与结论:①6只兔术后患肢活动不便,术后第2-4天出现体温升高,实验组部分伤口处可触及局部肿胀,空白对照组伤口愈合良好;②引流液细菌培养结果显示,实验组铜绿假单胞菌向周边扩散或蔓延;术后5 d,实验组接骨板结晶紫染色后呈紫色,酶标仪检测570 nm处吸光度值为2.621±0.088,提示存在细菌;③术后5 d的扫描电镜显示,实验组接骨板表面可见大量细菌微菌落,形成类似“磨菇样”“塔状”的高度组织不均匀性三维立体结构,高倍镜下可见“磨菇样”结构之间有丝状连接的水通道,是典型的生物膜结构且致密度极高,空白对照组未见明显菌落形成;④结果显示该动物模型模拟了内固定术后早期感染生物膜形成后的状态,提供了一种可用不同药物进行灌注冲洗的方法。

中西医干预细菌生物膜导致长期不愈合足溃疡的效果分析

目的研究中西医干预细菌生物膜导致长期不愈合足溃疡的临床效果。方法76例细菌生物膜导致长期不愈合足溃疡患者,按照随机数表法分为对照组和观察组,每组38例。对照组行西医干预,观察组行西医+中医干预。比较两组患者溃疡愈合情况,辅助性T细胞(Th)1/Th2表达[肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素(IL)-2、干扰素-γ(IFN-γ)、IL-4、IL-5、IL-10],临床效果。结果观察组渗液量、肉芽颜色、皮温、疼痛程度、溃疡面积评分分别为(1.75±0.52)、(1.64±0.49)、(1.82±0.45)、(1.87±0.60)、(1.48±0.37)分,较对照组的(2.17±0.64)、(2.03±0.62)、(2.19±0.57)、(2.36±0.71)、(1.84±0.56)分低(P<0.05)。干预后,观察组TNF-α(5.52±1.71)pg/ml、IL-2(6.74±1.49)pg/ml、IFN-γ(13.97±2.16)pg/ml均低于对照组的(6.69±1.86)、(7.87±1.61)、(15.56±2.34)pg/ml,IL-4(7.35±1.32)pg/ml、IL-5(1.52±0.37)pg/ml、IL-10(9.38±1.63)pg/ml均高于对照组的(6.49±1.25)、(1.29±0.31)、(8.29±1.59)pg/ml(P<0.05)。观察组临床总有效率94.74%高于对照组78.95%(P<0.05)。结论细菌生物膜可致长期不愈合足溃疡,经中西医联合干预后,效果良好,不仅能调节Th1/Th2表达水平,积极控制炎症反应,还能有效清除细菌生物膜,促进溃疡的愈合。

表面处理抑制3D打印树脂表面细菌生物膜形成的研究进展

3D打印树脂的可塑性、即时性比传统树脂、数字切削树脂更有优势,但其表面存在颗粒感、阶梯层的先天缺陷,粗糙的表面更有利于细菌定植。如何有效抑制细菌黏附、减少细菌生物膜形成成了临床难点,本文就此作一综述。

MUC5AC、MUC5B在慢性鼻-鼻窦炎患者中的表达及与细菌生物膜形成的关系分析

目的探究黏蛋白5AC(MUC5AC)、黏蛋白5B(MUC5B)在慢性鼻-鼻窦炎患者中的表达及与细菌生物膜形成的关系。方法回顾性选择2020年12月至2023年4月行鼻内窥镜手术的50例慢性鼻-鼻窦炎患者作为观察组,另选取50例病理保存的健康标本作为对照组。采用免疫荧光及免疫印迹分别检测鼻黏膜组织中MUC5AC、MUC5B及蛋白表达,应用激光扫描共聚焦显微镜观察细菌生物膜阳性表达并进行Lund-Kennedy评分,扫描电镜下观察细菌生物膜形态,采用Pearson法分析MUC5AC、MUC5B与细菌生物膜阳性评分的相关性。结果观察组患者鼻黏膜组织中的MUC5AC、MUC5B阳性细胞表达高于对照组,差异均有统计学意义(t分别=54.27、61.18,P均<0.05)。观察组鼻黏膜组织中的MUC5AC、MUC5B蛋白表达高于对照组,差异均有统计学意义(t分别=43.51、70.90,P均<0.05)。观察组患者细菌生物膜阳性评分高于对照组,差异有统计学意义(t=8.96,P<0.05)。扫描电镜显示,观察组患者的黏膜组织表面伴黏附聚集、倒伏且部分组织伴丧失,对照组黏膜无明显病变反应。MUC5AC及MUC5B均与细菌生物膜阳性评分呈正相关(r分别=0.37、0.30,P均<0.05)。结论慢性鼻-鼻窦炎的MUC5AC、MUC5B与细菌生物膜形成具有显著正相关,临床诊疗中加强对于MUC5AC与MUC5B的检测对疾病的检出及后续治疗方案的实施具有重要意义。

老年呼吸道感染患者KPN耐药趋势及PDR-KPN噬菌体生物学特性、抑制细菌生物膜形成特点

目的研究呼吸道感染患者肺炎克雷伯菌(KPN)的临床分布特点、耐药趋势及泛耐药肺炎克雷伯菌(PDR-KPN)噬菌体生物学特性、抑制细菌生物膜形成特点。方法回顾性分析临床分离的产超广谱β-内酰胺酶(ESBLs)和非产ESBLs KPN菌株的临床分布及耐药趋势。从呼吸道感染患者痰液中分离、纯化得到PDR-KPN噬菌体,观察噬菌斑形态。宿主菌液分成阴性对照(加入SM缓冲液)、处理组(加入PDR-KPN噬菌体溶液),以LB培养为空白对照,采用酶标仪测定吸光度值,计算生物膜破坏率及抑制率。结果KPN主要分离于痰液1316株(71.41%)、尿液126株(6.84%)、血液112株(6.08%),KPN检出率从2019年的29.90%上升至2022年的38.31%。产ESBLs菌、非产ESBLs菌对氯霉素、阿莫西林、庆大霉素的耐药率比较高,而对亚胺培南、美罗培南的耐药率比较低(不超过2%),非产ESBLs对主要抗生素的耐药率均低于产ESBLs。PDR-KPN噬菌斑在双层平板上呈圆形、透亮,大小较为均一,直径约为1.6 mm。以感染复数(0.001、0.010、0.100、1.000)共同对噬菌体和宿主菌实施培养,生物膜抑制率均为(44.87±5.54)%。随着噬菌体效价的升高,生物膜破坏率逐渐升高,当效价为1×10^(9)PFU/ml时,生物膜破坏最高达(41.73±2.61)%,效价为1×10^(10)PFU/ml时呈降低趋势。结论2019~2022年ESBLs检出率总体呈上升趋势,对非β-内酰胺类抗菌药具有均较高耐药性,对碳青霉烯类抗菌药物具有较高敏感性。PDR-KPN噬菌体可破坏宿主菌的生物膜及抑制宿主菌生物膜的形成。

激光活化技术对细菌生物膜的清除效果

目的:评价超声、声波及激光活化技术对细菌生物膜的清除效果。方法:选取健康志愿者龈上及龈下菌斑,羟基磷灰石(hydroxyapatite,HAP)片包被胶原作为载体,厌氧培养21 d形成细菌生物膜,分为对照组和实验组,实验组分别应用传统注射器冲洗(conventional needle irrigation,CNI)、被动超声冲洗(passive ultrasonic irrigation,PUI)、EDDY声波冲洗、Nd:YAG激光、半导体(Diode)激光、Er:YAG激光光子引导光声流(photon-initiated photoacoustic streaming,PIPS)和光波增强光声流(shock wave enhanced emission photoacoustic streaming,SWEEPS)联合1%次氯酸钠(NaOCl)处理,刮取HAP片上细菌生物膜,梯度稀释后厌氧37℃恒温培养72 h后进行菌落计数,同时采用荧光定量聚合酶链反应(PCR)方法对细菌通用基因及中间链球菌(Streptococcus intermedius,S.i)基因的拷贝数进行检测。采用SPSS 22.0软件进行统计分析。结果:初始可培养细菌数为(11.33±2.50)×108 CFU/mL,CNI组平均杀菌率最低为71.23%,Nd:YAG及Diode激光平均杀菌率分别为86.46%和87.06%,显著高于CNI组(P<0.01)。PUI、EDDY及PIPS平均杀菌率达98.43%、99.11%及99.34%,均显著高于CNI组、Nd:YAG组及Diode激光组(P<0.01)。SWEEPS杀菌率最高达99.93%,与各组比较差异有统计学意义(P<0.05或P<0.01)。SWEEPS组细菌通用基因及S.i基因拷贝数最少,与对照组、CNI组、Nd:YAG组及Diode激光组比较差异有统计学意义(P<0.05)。结论:激光活化次氯酸钠冲洗液可显著提高对细菌生物膜的灭菌效果,其中Er:YAG激光SWEEPS模式杀菌率最高。

6种中药水提物对金黄色葡萄球菌体外生物被膜形成的影响

试验旨在探究苦参、连翘、白头翁、蒲公英、黄柏和五倍子等6种中药水提物对金黄色葡萄球菌生物被膜形成的影响。通过银染法和结晶紫染色法检测6种中药水提物对金黄色葡萄球菌生物被膜的黏附和抑制作用。结果显示,中药水提物减少了金黄色葡萄球菌生物被膜的黏附;与对照组相比,在6种中药水提物作用下,金黄色葡萄球菌生物被膜洗脱液的OD_(590nm)值均极显著降低(P<0.01),其中五倍子水提物的抑制效果最优,抑制率为74.9%。研究表明,6种中药水提物均能够抑制金黄色葡萄球菌生物被膜的形成,其中五倍子水提物效果最好。

模拟人体膀胱体外构建仿生尿流应力细菌生物膜动态孵育系统

目的:模拟人体膀胱体外构建仿生尿流应力细菌生物膜动态孵育系统,探讨该系统的应用效果。方法:体外构建细菌生物膜动态孵育系统,采用大肠埃希菌为实验菌,硅胶膜片为成膜载体,建立5种尿流应力输出:生理白天和夜间分泌、生理白天排尿、病理白天和夜间排尿;设置2组仿生尿流应力流转方案:生理组和病理组。观察仿生尿流应力刺激下大肠埃希菌生物膜形成特点。检测方法包括:生物膜细菌活菌计数,荧光染色结合激光共聚焦显微镜观察,测定生物膜细菌荧光图像平均光密度值,构建生物膜立体图测量其厚度。测值多组间均数比较采用单因素方差分析(one-way analysis of variance,ANOVA),组内均数两两比较采用LSD-t法。结果:各组内比较结果显示,随孵育时间延长,生物膜细菌活菌计数值均逐渐增加,病理组48 h、静态组和生理组60 h显著增加并达到峰值(cP=0.000);生物膜细菌荧光图像平均光密度值和生物膜厚度测值均逐渐增加,病理组48 h、静态组和生理组72 h显著增加并达到峰值(cP=0.000);各组内其余测值差异无统计学意义(P>0.01)。各组间比较结果显示,与静态组比较,生理组和病理组36 h、48 h、60 h、84 h、96 h生物膜细菌活菌计数值均显著增加(aP=0.000),与生理组比较,病理组增加更为显著(bP=0.000);与静态组比较,生理组96 h,病理组48 h、96 h生物膜细菌荧光图像平均光密度值显著增多(aP=0.000),生理组72 h,病理组48 h、96 h BF厚度测值显著增多(aP=0.000);与生理组比较,病理组48 h、96 h细菌荧光图像平均光密度值和生物膜厚度测值均显著增多(bP=0.000);各组间其余测值差异无统计学意义(P>0.01)。结论:本研究模拟人体膀胱体外成功构建细菌生物膜动态孵育系统,经验证仿生尿流应力显著促进大肠埃希菌生物膜形成。

细菌生物膜抵抗消毒剂的研究进展

细菌生物膜(biofilm)是一种被自身细胞外基质包裹在内的细菌群落。生物膜可增加细菌对传统消毒剂的抗性,是导致院内患者反复感染、威胁食品工业安全的主要原因之一,对公共卫生健康造成了严重影响。尽管现有研究对细菌生物膜介导的消毒剂抗性进行了大量报道,但研究的系统性和深度仍有待加强。为此,本文将细菌生物膜通过限制消毒剂扩散、细菌适应性调节、群体感应等方式对消毒剂产生抗性的机制进行综述,并总结概括了目前较有应用前景的生物膜消除策略,以期为后续深入研究及策略设计提供思路。

控制细菌生物膜感染的可替代策略-噬菌体疗法

在自然界中,细菌常以细菌生物膜的形式存在,其形成给公共卫生、食品安全、环境等诸多领域带来了不利影响。复杂的细菌生物膜结构为生理多样化的细菌细胞提供了保护屏障,细菌生物膜的形成是细菌感染及细菌抗药耐药性问题出现的主要驱动因素。噬菌体是细菌的天敌,细菌与噬菌体之间的共同进化迫使噬菌体开发特定的策略来克服生物膜防御屏障并杀死细菌。本文总结了细菌生物膜的组成、结构、形成过程及噬菌体对细菌生物膜的感染机制;综述了基于噬菌体及其衍生物对抗生物膜和耐药细菌感染的最新研究进展;最后,针对目前噬菌体疗法存在的问题进行了讨论,以期发现和更好地利用噬菌体的天然抗菌潜力,促进新型、高效的细菌生物膜检测及控制技术进一步发展。

不同抗菌肽对口腔细菌生物膜抑制作用的研究

目的:研究多种不同来源的抗菌肽抑制细菌生物膜形成的能力以及抗菌机制。方法:使用5种不同来源的抗菌肽(buCaTHL4B,HumanCalcitemin,Im-4,Pis1,Pis2)处理多菌种口腔生物膜分析模型,使用激光共聚焦显微镜筛选二种杀菌效果最强的抗菌肽并检测其单独及联合氯己定抑制生物膜形成的作用效果。结果:buCaTHL4B和Im-4的杀菌效果较强,杀菌率分别为39.00%±9.39%、42.90%±10.72%。buCaTHL4B和Im-4分别与氯己定(CHX)联合使用时杀菌效果均优于单独使用(P<0.001)。动态检测结果显示,Im-4组在72h总生物膜体积与空白组和buCaTHL4B组均有显著差异(P<0.01);bu-CaTHL4B组在24、48、72h较Im-4组的杀菌率均显著增加(P<0.001)。结论:buCaTHL4B和Im-4具有较强的杀菌效果,buCaTHL4B长期作用效果优于Im-4,而Im-4作用机制主要在于抑制细菌生物膜形成。

老年病人慢性创面生物膜二次愈合干预策略的应用研究

目的:探讨基于TIMERS原则的老年病人慢性创面生物膜二次愈合干预策略的应用效果。方法:选取2022年3月—2023年5月就诊于山西省某三级甲等医院的90例病人作为研究对象,将病人随机分为对照组和试验组,每组45例,对照组采用传统创面护理程序对创面进行护理,试验组在对照组基础上基于TIMERS原则实施针对老年病人慢性创面生物膜二次愈合的干预策略。比较两组老年病人细菌培养结果、创面细菌生物膜临床识别指标发生情况、创面缩小率、创面面积愈合50%的时间、压疮愈合计分量表(PUSH)评分、护理工作满意度。结果:治疗4周后,试验组病人细菌培养阳性率低于对照组,细菌培养种数少于对照组;试验组病人创面延迟愈合发生率、大量渗液发生率低于对照组;试验组病人治疗2周和治疗4周的创面缩小率大于对照组,创面面积愈合50%时间短于对照组;治疗1~3周,试验组病人PUSH评分低于对照组;试验组病人护理工作总满意度高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:基于TIMERS原则实施针对老年病人慢性创面生物膜二次愈合的干预策略能够有效防止创面处细菌附着,抑制细菌生物膜生长,缩短创面愈合时间,促进创面愈合,提高病人护理工作满意度。

用于细菌生物膜感染治疗的纳米纤维的研究进展

细菌生物膜是细菌通过自身分泌的胞外聚合物黏附在物体接触面上而形成含有多细胞的三维结构群体,生物膜导致的细菌感染给患者身体健康和社会经济造成危害,是目前医疗卫生领域面临的一大挑战。相比于浮游细菌来说,形成生物膜的细菌有更加复杂的形态结构与生理作用,导致抗生素难以渗透、常规剂量下疗效差,亟需新型的干预及治疗手段。纳米纤维因其比表面积高、表面可设计性强等优势成为了抗生物膜剂的优势载体,目前已被制成植入式医疗器械涂层及伤口敷料进行生物膜的应对。本文在总结生物膜的形成及危害的基础上,重点阐述基于纳米纤维从防止生物膜形成、分解或靶向胞外聚合物基质、抑制信号分子等方法入手的生物膜清除方法,以凸显纳米纤维在预防及应对生物膜方面的潜力。

抗菌肽DJK-5在口腔细菌生物膜中应用的研究进展

细菌生物膜是口腔感染性疾病的主要致病因素,因其对常见抗生素的耐药性日益加重,所以新型抗菌剂的研发尤为迫切。抗菌肽是生物体对抗外界病原体生成的非特异性防御产物,是目前公认的对抗耐药细菌生物膜感染十分有前景的药物,可通过人工合成获得[1-2]。DJK-5是一种人工合成的序列为VQWRAI-RVRVIR的抗菌肽,其抗菌活性与两亲性的分子结构高度相关,它不易被细菌和宿主蛋白酶降解,因而抗菌活性比天然抗菌肽强[3-4]。

可黏附PAM/DA-HA/MXene/CuInS2水凝胶用于MRSA生物膜感染创面愈合

目的烧伤作为一种典型的慢性创面,极易引发细菌生物膜感染。本文制备了一种生物膜响应型可黏附性抗生物膜水凝胶(PAM/DA-HA/MXene/Cu In S2)用于生物膜感染型烧伤创面再生。方法通过自由基交联制备PAM/DA-HA水凝胶,通过原位合成法制备MXene/Cu In S2异质结,通过氢键将异质结交联于PAM/DA-HA水凝胶中。研究了其力学性能、黏附性能、抗菌性能、生物相容性以及创面愈合能力。结果研究表明此水凝胶具有良好的抗拉强度(33.07±2.61 k Pa)和断裂伸长率(182.26±39.65%),同时表现出良好的抗菌性能(抗菌率达99.56±0.26%)、抗生物膜能力、生物相容性以及促进细胞迁移能力,可促进烧伤创面愈合。结论本文制备的PAM/DA-HA/MXene/Cu In S2水凝胶具有良好的力学性能、黏附性、抗生物膜能力以及促进细胞迁移能力,可移除细菌生物膜并且促进烧伤创面修复。

慢性创面细菌生物膜治疗策略研究进展

慢性创面的难治愈性与细菌生物膜(BBF)的形成相关,治疗需消耗大量医疗资源,因此BBF成为临床医生与研究者所关注的重点问题。本文主要从BBF概述、诊断、预防与治疗三方面进行综述,重点关注其治疗策略的选择,包括清创、负压疗法、抗生物膜剂和各种创新敷料的应用,目前临床中BBF多以联合治疗为主,希望本文能为临床慢性创面BBF治疗提供新的思路与建议。

细菌生物膜对Th17免疫细胞的刺激作用

目的:探讨细菌生物膜对感染机体Th17细胞的刺激作用。方法:将临床肺泡灌洗液标本中分离到的细菌测定其生物膜形成能力;检测健康人群和生物膜细菌感染人群以及非生物膜细菌感染人群的外周血Th17细胞表达率和IL-17细胞因子水平以及生物膜细菌感染人群的肺泡灌洗液中Th17细胞表达率和IL-17细胞因子水平,用SPSS17.0统计学软件分析上述数据的差异。结果:生物膜细菌感染人群和非生物膜细菌感染人群以及健康对照人群外周血Th17细胞表达率和IL-17细胞因子水平分别是:(0.59±0.18)%和(108.8±20.5)pg/ml、(0.58±0.18)%和(100.1±20.7)pg/ml、(0.55±0.17)%和(100.0±21.4)pg/ml,相互之间没有统计学差异,P>0.05;生物膜感染人群肺泡灌洗液中Th17细胞表达率和IL-17细胞因子水平分别是(1.37±0.34)%和(157.4±30.8)pg/ml,非生物膜感染人群肺泡灌洗液中Th17细胞表达率和IL-17细胞因子水平分别是(1.11±0.21)%和(136.2±24.3)mg/ml,相互之间有统计学差异,P<0.05。结论:细菌生物膜能够引起机体感染局部Th17细胞表达增高以及IL-17细胞因子升高,这可能是生物膜引起感染慢性化损伤的机制。

细菌生物膜的形成与调控机制

细菌通过自身合成的水合多聚物粘附在固体表面,以固着的方式生长从而形成生物膜,细菌生物膜的形成涉及到几个明显的阶段,包括起始的附着、细胞与细胞之间的吸附与增殖、生物膜的成熟、及最后细菌的脱离等四个阶段,生物膜的形成增加了细菌对抗生素的抗性以及帮助细菌逃逸寄主的免疫攻击等,从而引起临床上持续性的慢性感染等各种问题;生物膜结构非常复杂,除了细菌分泌的各种胞外多糖,胞外蛋白质外,最新的研究表明,DNA也是生物膜的一个重要成分。针对近年来的最新文献报道分别对生物膜的形成、结构以及调控机制等进行综述。