虽然您可能不会马上熟悉“生物膜”（Biofilm) 这个词，但您在日常生活中一定遇到过它（可能比想象的要频繁得多！）            

生物膜是由一种或多种微生物的菌落组成，这些菌落被粘性的胶状物质包裹，附着在各种表面上。通常细菌、真菌和原生生物等微生物构成生物膜菌落。             

生物膜最常见的例子是牙菌斑—是的，牙齿表面形成的粘糊糊的细菌堆积实际上是一种细菌生物膜。大多数人在不知不觉中把这种生物膜带到嘴里。   



淋浴和水槽排水管里堵塞的不需要的黏液也是一个例子；而在溪流、河流或池塘的岩石上滑溜的可能导致你滑倒表层，是另一种生物膜。

*以上图片源自“Elsevier B.V.” website

另外例如，您有几天没有洗净水瓶或水壶内部吗？如果有，那么您可能已经注意到其内部开始形成粘稠的薄膜。这仅仅是生物膜的发展开始。水壶潮湿的内部会立即成为数百万种细菌的家。

人类每天都与生物膜接触。尽管这些生物膜中只有一部分具有潜在危险，但有时可能会引起严重问题。

2、在哪里可以发现生物膜
 

口腔内部、排水管、池塘和水壶之间有什么共同的特征呢？答案是潮湿。任何有水份、营养和任何表面的环境都有可能吸引某种生物膜。

由于生物膜只需要水份就可以生存和创造一个强大的菌落，所以它几乎可以存在于地球上所有的环境中—从超级温泉到身体内部。

生物膜可以在各种表面形成，包括地上和地下的天然材料、水下材料、塑料、金属，甚至在植入人体内的医疗设备上，如起搏器和导管。

自然植物和人体组织也是生物膜形成的常见环境。

3、生物膜是怎么形成的
 

一个生物膜的菌落只能由一种细菌组成，但在自然环境中，生物膜所含物质种类繁多，包括细菌、藻类、霉菌、原生动物、酵母菌和代谢物。例如，在一个典型的牙科鼠疫（细菌生物膜）的个体样本中，已经鉴定出500多种细菌。          

当一群细菌在潮湿的环境中通过分泌粘液状物质粘附在同一表面时，生物膜菌落形成。             

当自由漂浮的微生物在适当的环境中与表面接触，并开始生根时，形成过程就开始了。             

第一步—附着（下图中的第1阶段）发生在微生物产生“胶水”时，这种粘性物质被称为胞外聚合物质（EPS）。EPS是由糖、蛋白质和核酸（例如DNA）组成的，它们聚集在一起形成“胶水”，使生物膜中的微生物能够粘在一起。


 

在最初的附着阶段之后是生长期，越来越多的微生物层和EPS层建立在现有层的基础上（第2阶段），最终在表面形成复杂的球状3D结构（第3阶段）。             

如氧气和水的流量等环境条件将决定生物膜菌落的生长程度（它将形成多少层）。             

成群的微生物可以一起从菌落中分离出来，或者单个细胞会爆发出来继续前进，寻找一个新的表面来安家。形成过程的最后一部分被称为“种子散布”（第4阶段）。

下图非常形象又直观地展示了细胞膜的生命周期。 

*上图源自 2019 Bella Lindemann
 

4、生物膜是怎么影响人的
 

考虑到生物膜可以存在的环境范围很广，那么这些菌落可能会对人类生活的某些方面产生影响就不奇怪了。让我们特别关注生物膜如何影响人类健康。

细菌和真菌生物膜被发现与多种健康并发症有关，从轻微感染到肺炎等更严重的疾病。              

生物膜会对人类健康造成相当严重的威胁，当细菌的强度变得太强时，常规抗生素无法抵抗和治愈了。 


 

生物膜是“数量优势”的真实例子。通常抗生素通常足以抵挡人体内的这些细菌。但随着越来越多的细菌结合在一起形成生物膜，变得更强，它们对普通抗生素的抵抗力变得更强。

虽然我们有能力单独对抗这些细菌，但一旦它们以生物膜的形式结合在一起，就没有这种药物能与之对抗了。事实上，科学家估计，生物膜对主要消毒剂的抗性，是单独同样细菌抗性的1500倍。

在医疗设施中如果有生物膜尤其危险，因为它会接触到开放性伤口，使感染区域无法正常愈合。

此外，生物膜可以生长在植入体内的医疗设备上，如人工心脏瓣膜和关节假体。这会导致非常严重的感染。

它们也可能传播到肺部，导致肺部疾病，包括慢性鼻窦感染，支气管炎，哮喘和肺炎。

细菌生物膜也可引起感染性心内膜炎和肺炎等感染。老年人、糖尿病患者和免疫系统受损的人受影响的风险更高。

随着科学家们对生物膜的进一步研究并认识到这些菌落的强度，他们现在估计60-80%导致人类疾病的细菌实际上是以生物膜的形式存在的。

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