抗菌药物，可以杀灭细菌，治疗细菌感染。然而与此同时，细菌也会产生对于抗菌药物的抵抗作用，保护自身不受到威胁，这种抵抗作用被称为“细菌耐药性”。
细菌耐药性，对于全球公共卫生安全构成了严峻威胁。近年来，细菌对抗生素的耐药性成为了一个颇受关注的话题。普通的药方已经逐渐变得起不到作用，这也给医疗机构敲响了警钟。
创新
因此，科研人员迫切地需要更高效的方案，来测试相关的替换方法。近日，日本冲绳科学技术大学院大学（OIST）的研究团队找到了一种方法。
从左往右：Kang-Yu Chu 先生、Riccardo Funari 博士、Nikhil Bhalla 博士将他们的不同技能结合到一起处理生物膜。（图片来源：OIST）
在发表于《ACS Sensors》的一篇论文中，科学家们研究了一种微生物结构，也称为“生物膜”（biofilms）：细菌细胞结合在一起形成一种黏滑的基质。
生物膜不仅对细菌有利，甚至可以抵抗常用的抗生素。因为生物膜具有这样的特性，所以它们会污染环境与工业，并产生有害影响，例如污染食物生产、堵塞污水处理管道等。一旦生物膜侵入医疗设备，甚至会引发致命性的后果。
搞清楚生物膜如何形成，是找到方法击败它们的关键。这项研究使得生物技术、纳米工程、软件编程等不同领域的 OIST 科学家们联合起来解决这一问题。
技术 团队专门研究了生物膜组装动力学：让细菌产生互联的基质结构的生物化学反应。搜集这些反应的相关信息，有利于搞清楚采用什么药物与化学物质来阻挡它们。
团队希望按照搞清楚生物膜所需的特定频率，来监测生物膜成长。但是，目前尚无工具能帮助他们。所以，他们将现有的工具修改成了他们自己的设计。OIST 微/生物/纳米流体部门的博士 Nikhil Bhalla，在教授 Amy Shen 的带领下，找到了一种纳米级的方法。他表示：“我们创造出微型芯片，它的微结构能让大肠杆菌生长。它们被蘑菇形状的纳米结构覆盖，蘑菇结构的茎部分是二氧化硅，顶部帽子部分是金。”
纳米蘑菇形状的芯片用于生长测试用的菌落（图片来源：OIST）
现在，团队所要的事就是找到一些细菌来研究。团队向 OIST 结构细胞生物学部门求助，在Bill Sderstrm 博士的帮助下，得到了位于蘑菇形芯片表面的大肠杆菌菌种进行研究。
当这些蘑菇受到靶向光束照射时，它们通过局域表面等离子体共振（LSPR）吸收光线。通过测量进出芯片的光波长的差异，科学家们能在不干扰测试对象和影响测试结果的情况下，观察细菌生长。
（ 图片来源: 参考资料【2】）
团队的常驻生物学家 Riccardo Funari 博士表示：“这是我们首次采用这种感知技术研究细菌。但是，我们发现的问题是我们无法实时监测它。”
然而通过 LSPR 设置，持续获取数据流变得可能，但是需要一组全新的软件才能使之有效工作。值得庆幸的是，技术员 Kang-yu Chu 通过他的编程技能解决了这一问题。
纳米蘑菇形状的芯片通过LPSR设备进行测试（图片来源：OIST）
Kang-yu 表示：“我们制作了自动化测量程序，能基于现有软件进行实时分析，这使得我们点击一下就可以处理数据。它极大地减少了手动工作，让我们可以纠正实验中发生的任何问题。”
价值
现在，三项技术结合制成了这种台式工具，它几乎可用于任何一个实验室。研究人员也计划将这个工具进行小型化，做成便携式设备，用于一系列的生物感知应用。
Funari 表示：“下一步将是临床相关的微生物研究。我们对于这些应用感到兴奋。它将成为未来测试许多不同种细菌药物的伟大工具。”至少现在，人类在与细菌斗争中处于领先地位。
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发表于 2018-8-16 16:23:12
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