從(cong) 掃描電子顯微鏡圖像中可以看到兩(liang) 幅圖大體(ti) 的差異。左圖：在聚己內(nei) 酯（一種常在醫學中使用的可生物降解塑料）表麵的一種生物膜。右圖：蜘蛛絲(si) 表麵沒有生物膜形成。（圖片來源：Gregor Lang）

拜羅伊特大學（University of Bayreuth）開發的新型生物材料消除了感染風險，並加速了愈合過程。Thomas Scheibel博士領導的一個(ge) 研究小組成功地將這些與(yu) 生物醫學密切相關(guan) 的材料的特性結合起來。這些納米結構材料基於(yu) 蜘蛛絲(si) 蛋白。這些蜘蛛絲(si) 蛋白可以防止細菌和真菌形成，同時又能積極幫助人體(ti) 組織的再生。因此，它們(men) 是埋值劑、傷(shang) 口敷料、義(yi) 肢、隱形眼鏡和其他日常輔助設備的理想選擇。科學家們(men) 在《材料》（Materials Today）雜誌上發表了他們(men) 的創新成果。

感染的風險遠被大眾(zhong) 低估：微生物沉積在物體(ti) 表麵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(men) 會(hui) 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，並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

然後細菌和真菌可以遷移到生物體(ti) 的鄰近組織中。結果是，它們(men) 不僅(jin) 會(hui) 幹擾各種愈合過程，甚至會(hui) 導致致命的感染。

拜羅伊特大學的科學家們(men) 運用一種新的研究方法，找到了一個(ge) 解決(jue) 這一問題的新方法。他們(men) 利用生物技術生產(chan) 的蜘蛛絲(si) 蛋白，開發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(hui) 在這種材料的表麵沉積。因此，在醫療器械、運動器材、隱形眼鏡、義(yi) 肢和其他日常用品上生長的生物膜將很快成為(wei) 曆史。

此外，這種材料可同時用來幫助人類細胞在該材料表麵上附著和增殖。如果它們(men) 可以用於(yu) 傷(shang) 口敷料、皮膚代替物或埋值劑，那麽(me) 它們(men) 就可以主動幫助受損組織的再生。與(yu) 以前用於(yu) 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，可用於(yu) 各種生物醫學和技術應用的抗微生物塗料即將問世。

-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 Wißler）

到目前為(wei) 止，拜羅伊特大學的研究人員已經在兩(liang) 種類型的蜘蛛絲(si) 材料上成功地測試了防微生物特性：在隻有幾納米厚的薄膜和塗層，和可以作為(wei) 組織再生前體(ti) 的三維水凝膠支架。拜羅伊特大學生物材料係主任Thomas Scheibel教授解釋道：“到目前為(wei) 止，我們(men) 的調查已經得出了一個(ge) 對未來研究工作具有開創性的發現。值得注意的是，我們(men) 開發的生物材料的防微生物特性不是基於(yu) 毒性，即不是細胞破壞效果。其決(jue) 定性因素在於(yu) 該材料的納米級的結構，這種結構使得蜘蛛絲(si) 表麵具有微生物排斥性。病原體(ti) 不可能附著在這些材料表麵。”

Gregor Lang教授補充道：“另一個(ge) 特別棒的方麵是，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(si) 對微生物侵染有很強的抵抗力，用生物技術方法複製這些特性是一個(ge) 突破。”Gregor Lang是兩(liang) 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(si) 蛋白特別設計成各種納米結構，以優(you) 化特定應用的生物醫學相關(guan) 特性。拜羅伊特校區的網絡研究設備再次證明了其價(jia) 值。拜羅伊特大學其他三個(ge) 跨學科研究機構與(yu) 巴伐利亞(ya) 聚合物研究所（BPI）一起參與(yu) 了這項科研突破，分別是：拜羅伊特材料科學與(yu) 工程中心（BayMAT）、拜羅伊特膠體(ti) 與(yu) 界麵中心（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


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