单个细菌细胞本身很容易受到免疫介质、抗菌剂(如抗生素)甚至其他细菌的攻击，像许多生物一样，它们可以从数量的安全中获益。但是细菌将集体生活提升到了一个全新的水平，形成了真正的文明——细菌生物膜。
什么是生物膜?生物膜是如何形成的?
革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌的生物膜都是高度组织化的、功能异质性的细菌群落。bet188真人他们自制的水合聚合物基质具有养分获取和废物处理的通道。这种结构不仅能保护它们免受伤害，还能让它们利用现有的资源，所以它们可以在氧气或营养物质短缺的压力条件下坚持下去。
生物膜形成的触发因素因细菌种类而异，在许多细菌中尚不清楚。然而，从广义上讲，这被认为是一种生存模式对压力源的反应在周围的环境中。
一大堆细菌种类，包括链球菌，奈瑟氏菌属和放线菌当条件合适时，采用生物膜生长模式。一些细菌种类比其他种类更能适应不同的功能，例如表面附着，因此对于细菌来说，这并不罕见多个物种存在于单一的生物膜中有利的方面是，在这些复杂的物种间网络中的合作通常可以为所有参与者带来协同效益。
生物膜在全球各个角落都有发现，从医疗设备和食品制备表面到岩石池，甚至你的嘴巴。细菌生物膜的坚固性使其一旦建立就很难去除，因为抗菌剂很难穿透并根除其中的细菌。因此，虽然它们为细菌提供了生存的避风港，但要将它们从不需要的地方移除也非常具有挑战性。据估计，80%的人类感染始于多微生物生物膜，因此很明显，这是一个重大的健康问题。
生物膜在手术场所和医疗设备中具有挑战性
虽然我们的皮肤保护我们免受微生物的入侵，但外科手术可以打破这一障碍。无论是完全植入内部的医疗设备(如关节置换术或起搏器)，还是连接身体和环境之间的间隙(如导管和呼吸机)，都为细菌入侵者提供了进一步的机会，使其形成持续性感染。
斯科特·菲利普斯博士，指挥官设备和放射健康中心(CDRH)，美国食品和药物管理局评论说:“我们对皮肤微生物组以及皮肤、鼻腔和口腔生物膜群落在播种感染中所起的作用有了更多的认识。bet188真人当您在植入、插入或注射医疗设备时打破皮肤屏障时，您就有可能受到皮肤污染。留置设备也面临着类似的风险，但更具挑战性，因为你要不断向外部世界开放。”
医疗设备本身对我们的身体来说是外来的，除了提供一种进入途径外，它们还会使我们的免疫系统更难清除感染。“一个研究在人类身上只需要100个葡萄球菌当有异物时，细菌细胞会引起感染，而在没有异物的情况下，引起感染需要超过1万倍的同类型细胞。”菲利普斯博士评论道。
生物膜的保护性质和其中心细胞的缓慢生长使得用抗菌剂治疗生物膜具有挑战性。生物膜内细菌之间的基因交换意味着抗生素抗性基因可能会在人群中传播。Phillips博士强调说:“我们实验室的实验表明，生物膜中的细菌在某些抗生素浓度为浮游细菌细胞最低抑制浓度(MIC)的10,000倍的情况下能够存活。”
可注射真皮填充剂，主要是一种美容医疗干预，如果使用不当，会导致可怕的感染和随之而来的毁容。当针头穿过皮肤时，它会携带细菌，然后进入填充物，在组织中引起感染。“我们的研究表明水凝胶医疗设备的弹性特性确实会影响细菌附着在它们上的方式，并可能为生物膜感染创造一个利基。我们非常惊讶地发现，水凝胶柔软程度的微小差异，可能会导致附着在其上的细菌数量相差1万倍。”
为了降低手术的风险，菲利普博士的团队试图更好地理解污染是如何产生的。“首先，我们创建了一个猪皮模型来研究外科医生使用的不同类型的注射。我们发现，一些注射比其他注射更容易导致细菌污染。然后我们研究了用于这些注射剂的皮肤制剂。我们发现，用酒精擦拭几次并不足以根除皮肤生物膜中的有害生物。”
为了减少感染，有效的皮肤净化对于任何外科手术或设备植入都是至关重要的。“使用超声刷和益生菌提取物的组合，我们能够减少猪皮上生物膜中的细菌数量是仅使用酒精擦拭的1000倍。”对于那些使用永久性植入物的人来说，比如使用骨整合植入物进行假肢连接的截肢者，这可能会改变他们的生活
谈到他们工作的影响，菲利普斯博士说:“我们希望鼓励临床实践的改变，这将减少感染的机会，并鼓励开发不太可能含有生物膜的产品。我们从生物膜研究中学到的信息，正在通过强有力的CDRH科学专家咨询过程、教育培训和标准制定，被纳入监管科学和决策中。”
“生物膜对调控科学提出了独特的挑战，所以我们试图利用我们的研究，通过改进的方法来回答这些问题在体外模型开发，更好的生物膜量化方法，甚至是临床检测生物膜的工具。”
考虑到未来的治疗方法，菲利普斯博士热情地说:“我们对我们所谓的‘组合’策略的潜力感到兴奋，其中包括物理力量与化学或生物成分的结合，这可能有助于减少我们对珍贵抗生素的依赖。”
口腔生物膜——帮助和阻碍
口腔虽然提供了可居住的生态位和潜在的营养来源，但对细菌的生存来说却是一个具有挑战性的环境。来自唾液、食物和饮料的剪切力以及相关的突然温度变化只是任何想要定居的细菌所面临的一些挑战。因此，生物膜生长模式所提供的保护导致我们嘴里的食物丰富。
生活在口腔中的许多细菌都是无害的共生体，是健康口腔的一部分，可以排除潜在的有害入侵者，甚至有助于正常组织和免疫系统的发育。安吉拉·诺布斯博士，口腔微生物学高级讲师和小组组长布里斯托尔大学牙科学院“然而，当这种平衡被破坏时，问题就出现了，导致一个生态失调的群落，然后可能促进特定部位疾病的发生，如龋齿或牙周炎。”在我们的嘴里，并没有特别的“客人名单”来区分受欢迎和不受欢迎的殖民者。诺布斯博士接着说:“在牙釉质、粘膜表面等上定居的微生物群落的多样性是个体特异性和部位特异性的。bet188真人尽管如此，在属水平上，健康的口腔中有一个保守的口腔群落。”
从健康人群过渡到不健康人群的触发因素可能包括个人健康状况不佳，但也可能是饮食等简单因素。例如，频繁摄入可发酵碳水化合物是导致龋齿的主要诱因。
为了减少有害生物膜的形成和改善治疗，科学家们必须在分子水平上很好地了解口腔中发生的致病过程和相互作用，并超越观察相关性。
小组特别感兴趣的一个方面是细胞外DNA (eDNA)的作用在促进和稳定口腔菌斑生物膜，与在体外研究已经证明了dna酶可以成功地破坏成熟的口腔生物膜。
“重要的是，先进的模型在体外和在活的有机体内在这种方法中，可以更好地研究多微生物群落及其与宿主系统的相互作用，并以一种更接bet188真人近人类生态系统的方式进行研究。”
“鉴于其复杂性，最终需要一种利用组学技术、群落动态数学建模、先进的多物种模型和微生物间相互作用的分子表征的协调和联合方法来充分阐明口腔菌斑生物膜群落组成和致病潜力的关键驱动因素。”诺布斯博士强调。
考虑到更大的图景，Nobbs博士总结道:“生物膜对抗菌素药物的顽固性及其作为遗传交换‘热点’的作用也意味着，破坏生物膜形成的新策略的发展可能会对对抗日益严重的抗菌素耐药性危机的持续努力做出重大贡献”。
