從掃描電子顯微鏡圖像中可以看到兩幅圖大體的差異。左圖：在聚己內(nèi)酯（一種常在醫(yī)學中使用的可生物降解塑料）表面的一種生物膜。右圖：蜘蛛絲表面沒有生物膜形成。（圖片來源：Gregor Lang）

拜羅伊特大學（University of Bayreuth）開發(fā)的新型生物材料消除了感染風險，并加速了愈合過程。Thomas Scheibel博士領(lǐng)導的一個研究小組成功地將這些與生物醫(yī)學密切相關(guān)的材料的特性結(jié)合起來。這些納米結(jié)構(gòu)材料基于蜘蛛絲蛋白。這些蜘蛛絲蛋白可以防止細菌和真菌形成，同時又能積極幫助人體組織的再生。因此，它們是埋值劑、傷口敷料、義肢、隱形眼鏡和其他日常輔助設(shè)備的理想選擇?？茖W家們在《材料》（Materials Today）雜志上發(fā)表了他們的創(chuàng)新成果。

感染的風險遠被大眾低估：微生物沉積在物體表面是在藥物治療或普通人生活過程中所必需的。通常來說，它們會形成一層致密的，通常是看不見的生物膜，即使是用清潔劑也不能輕易去除，并且微生物通常對抗生素和抗真菌藥具有耐藥性。

圖片來源：Pixabay

然后細菌和真菌可以遷移到生物體的鄰近組織中。結(jié)果是，它們不僅會干擾各種愈合過程，甚至會導致致命的感染。

拜羅伊特大學的科學家們運用一種新的研究方法，找到了一個解決這一問題的新方法。他們利用生物技術(shù)生產(chǎn)的蜘蛛絲蛋白，開發(fā)出一種防止病原微生物附著的材料。即使是對多種抗菌劑（MRSA）有抵抗力的鏈球菌，也沒有機會在這種材料的表面沉積。因此，在醫(yī)療器械、運動器材、隱形眼鏡、義肢和其他日常用品上生長的生物膜將很快成為歷史。

此外，這種材料可同時用來幫助人類細胞在該材料表面上附著和增殖。如果它們可以用于傷口敷料、皮膚代替物或埋值劑，那么它們就可以主動幫助受損組織的再生。與以前用于組織再生的其他材料不同，該材料的感染風險被真正的消除了。因此，在不久的將來，可用于各種生物醫(yī)學和技術(shù)應(yīng)用的抗微生物涂料即將問世。

-Ing.Gregor Lang教授通過電子掃描顯微鏡檢查微生物感染。 （圖片來源：UBT/Christian Wi?ler）

到目前為止，拜羅伊特大學的研究人員已經(jīng)在兩種類型的蜘蛛絲材料上成功地測試了防微生物特性：在只有幾納米厚的薄膜和涂層，和可以作為組織再生前體的三維水凝膠支架。拜羅伊特大學生物材料系主任Thomas Scheibel教授解釋道：“到目前為止，我們的調(diào)查已經(jīng)得出了一個對未來研究工作具有開創(chuàng)性的發(fā)現(xiàn)。值得注意的是，我們開發(fā)的生物材料的防微生物特性不是基于毒性，即不是細胞破壞效果。其決定性因素在于該材料的納米級的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得蜘蛛絲表面具有微生物排斥性。病原體不可能附著在這些材料表面?！?/p>

Gregor Lang教授補充道：“另一個特別棒的方面是，大自然被再次證明是高度先進的材料概念的理想榜樣。天然蜘蛛絲對微生物侵染有很強的抵抗力，用生物技術(shù)方法復制這些特性是一個突破?！盙regor Lang是兩位第一作者中的一位，也是拜羅伊特大學生物聚合物加工研究小組的負責人。

在拜羅伊特大學實驗室，研究人員將蜘蛛絲蛋白特別設(shè)計成各種納米結(jié)構(gòu)，以優(yōu)化特定應(yīng)用的生物醫(yī)學相關(guān)特性。拜羅伊特校區(qū)的網(wǎng)絡(luò)研究設(shè)備再次證明了其價值。拜羅伊特大學其他三個跨學科研究機構(gòu)與巴伐利亞聚合物研究所（BPI）一起參與了這項科研突破，分別是：拜羅伊特材料科學與工程中心（BayMAT）、拜羅伊特膠體與界面中心（BZKG）和拜羅伊特分子生物科學中心（BZKG）。

翻譯：汪茹

審校：郝豪

引進來源：拜羅伊特大學

引進鏈接：https://phys.org/news/2020-08-infection-biomaterials-spider-silk.html


關(guān)注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回復【最新活動】，了解近期科普活動
回復【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回復【研學營】，了解最新科普研學營
回復【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復【團體定制】，了解最新團體定制活動
回復【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復【觀鳥知識】，學習觀鳥相關(guān)科普知識
回復【博物學院】，了解更多博物學院活動詳情
?