球蟒患上名在它的经典的防备姿态：它们会蜷缩成一个球状，并将头部牢牢收起。然而，它们的鳞片之下还有隐蔽着另外一种远为精妙的防备机制：一种可以或许按捺细菌储蓄积累的微不雅尖刺。近日发表在《ACS Omega》的一项研究，有望为开发基在物理机制而非化学作用的抗菌质料提供灵感。
球蟒的微米级的鳞片可以或许按捺细菌生物膜的形成。
图片来历：David Kleyn/Alamy
英国谢菲尔德年夜学的聚合物物理学家Andrew Parnell暗示：“咱们可以将物理机制与抗生素联合起来协同作用。也许可以或许采用这类‘左右开弓’的计谋，从头掘客并使用一些现有的老式抗生素。”
微不雅布局于天然界中随处可见。韭菜、荷叶及玫瑰花瓣外貌的微小波纹，有助在植物将水份排出；沙鱼鳞片上的微细棱纹，可以或许有用降低游动时的阻力。此外，研究职员也曾经探究过壁皋比肤及蝉翼上那些毛发状的微不雅布局是怎样起到拦阻细菌附着作用的。然而，只管此前已经有针对于蛇皮微不雅布局于色采出现及运动功效方面的研究，但其于抵御细菌方面的潜于功能却一直还没有通晓。
为了揭开这一答案，捷克布拉格化工年夜学的Václav Peroutka团队，对于球蟒的鳞片举行了详尽的微不雅不雅察。成果发明，这些鳞片外貌密布着呈阵列排布的微不雅棘刺。每一一根棘刺的长度约为9微米，其巨细年夜致相称在一个单体细胞。研究职员推测，这些棘刺也许可以或许有用按捺生物膜的形成，生物膜凡是是由微生物群落排泄出一层具备掩护作用的粘液层而至，这层粘液有助在微生物安稳地附着于物体外貌。生物膜不仅能将养分物资锁于内部、将抗菌药物拦截于外，还有能充任微生物之间举行基因互换（包括抗生素耐药基因的通报）的前言。凭借在生物膜中的细菌，其耐药性往往比那些处在游离状况的细菌超出跨越多达1000倍。
该研究团队使用从捷克皮尔森动物园网络的球蟒蜕皮，将单片鳞片固定于细针上，并将一部门的鳞片置在富含年夜肠杆菌的造就液中举行孵育，另外一部门置在金黄色葡萄球菌造就液中。
48小时后，作为比照组的聚苯乙烯塑料样本外貌已经彻底被厚实且发育成熟的生物膜所笼罩。比拟之下，球蟒鳞片对于这些微生物体现出了显著更强的抵御能力：附着于鳞片外貌的年夜肠杆菌及金黄色葡萄球菌数目别离削减了88%及78%。于显微镜下不雅察，鳞片外貌仅有零散的细菌附着，这些细菌年夜可能是于尖刺之间的漏洞中找到了藏身的地方。
研究职员提出了几种推测性的机制，试图注释这些尖刺是怎样按捺生物膜形成的。这些崛起也许限定了细菌可以或许接触到的外貌积，又或者者迫使细菌形成于几何布局上不不变的摆列。研究职员还有指出，另外一种可能性是：这些锋利的顶端于物理层面上毁伤了细菌的细胞膜，或者者以某种方式按捺了它们排泄生物膜凝胶的能力。
Parnell暗示，他原本但愿能看到更多针对于详细作用机制举行鉴定的研究事情。“他们将细菌引入这些外貌，随后便不雅察到细菌没法附着。但此中缺掉了一个要害环节，探究于这二者之间毕竟发生了甚么？”Australia阳光海岸年夜学的Gregory Watson指出，若要将仿生设计加以调解与优化，终极转化为实用的产物，理解其详细的机制至关主要。“咱们可以对于这种特征举行进一步的强化，经由过程化学手腕，咱们可以或许创造出很多天然界自己没法天生的事物。”
Parnell同时指出，假如微布局抗菌产物将来可以或许获得普和，公家于不雅念上也必需接管一种改变。“假如咱们转而采用一种不依靠化学药剂的抗菌系统，咱们就必需接管如许一个事实：其杀菌效率将会显著降低。”他说道，“不外，另外一个分外益处是，咱们将可以或许把这种抗菌质料运用到更广泛的场合之中。”
相干论文信息：https://doi.org/10.1021/acsomega.5c12739
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