DOI: 10.1016/j.actbio.2021.01.039
細菌對抗生素耐藥性的驚人增加，導致常規細菌感染治療方法的療效越來越低，這是對全球健康的最大威脅之一。在此，研究者開發了益生菌纖維素，一種無抗生素的生物材料，用于治療嚴重的皮膚感染和慢性傷口。通過革蘭氏染色、掃描電子顯微鏡（SEM）和共聚焦熒光顯微鏡對這種復合生物材料進行了深入表征。結果表明，益生菌纖維素由致密的纖維素納米纖維膜組成，不含纖維素產生菌，完全被活的益生菌（發酵乳桿菌和格氏乳桿菌）侵入。活性分析（包括pH值隨時間的變化以及對電致變色多金屬氧酸鹽的還原能力）證實了纖維素基質中的益生菌不僅具有活性而且還具有代謝活性，這是將益生菌纖維素用作無抗生素抗菌生物材料的關鍵點。在病原體有利培養基（一種現實生活中的感染情況）中進行的抗菌試驗表明，益生菌纖維素大大降低了金黃色葡萄球菌（SA）和銅綠假單胞菌（PA）（在嚴重的皮膚感染和慢性傷口中最活躍的病原體）的活性。同樣地，益生菌纖維素也能有效抑制耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）的增殖。細菌纖維素作為傷口敷料的特性與益生菌的抗菌活性相結合，使益生菌纖維素成為治療局部感染（包括嚴重且難以治愈的慢性傷口）的抗生素的替代品。此外，益生菌纖維素是在溫和的條件下通過一步合成方法制備而成的，不需要長時間且昂貴的化學處理即可純化出真正的細菌纖維素。
圖1.用于制備益生菌纖維素的方案示意圖。在有氧條件下共培養Ax和益生菌（Lf或Lg，步驟1）產生厚細菌纖維素凝膠（BC，步驟2），在厭氧條件下，這種凝膠逐漸被益生菌入侵，從而產生了益生菌纖維素（步驟3）。（B）在有氧條件下獲得BC（頂部，步驟2）以及通過切換至厭氧條件下產生的益生菌纖維素（底部，步驟3）的示意圖（橫截面）。
圖2.革蘭氏染色纖維素膜橫截面的暗場光學顯微照片，顯示益生菌隨著孵育時間的延長而逐漸侵入（從左到右）。比例尺=100μm。
圖3.（A）在好氧條件下與Ax和Lf共培養的纖維素暴露于空氣的表面的FESEM顯微照片。請注意，大多數細菌呈現典型的Ax纖維形態（白色箭頭）。（B）在厭氧條件下（孵育24小時）形成的雙面生物材料橫截面的FESEM顯微照片：一側包含Ax（白色箭頭），另一側包含Lf。（C）在厭氧條件下（孵育48小時）與Ax和Lf共培養的纖維素表面的FESEM顯微照片。在這種情況下，兩個表面（暴露于空氣或溶液中）均被細菌完全覆蓋，表現出典型的Lf形態。比例尺（A，C）=5μm；（B）=20μm。（D）BC（上）和益生菌纖維素（下）的照片。比例尺=1cm。
圖4.BC與Ax和Lf在好氧（A-F）和厭氧條件（G-L）下共培養的CLSM圖像。顯示綠色通道（SYTO 9，活菌），紅色通道（碘化丙啶，死菌）。圖（C，D）和（I，J）分別對應于圖像（A，B）和（G，H）中方框（3x）的展開視圖。3D圖代表合并的通道（活死）。比例尺=50μm。
圖5.（A）含有益生菌（Lf或Lg）纖維素膜的MRS培養基pH隨時間的變化。（B）與含POM的溶液接觸的益生菌纖維素在820nm處的紫外-可見吸光度的時間依賴性。數據表示為平均值±標準偏差。
圖6.益生菌纖維素的抑菌活性。（A-B）用于評估益生菌纖維素（Lf-和Lg-纖維素）和吸附益生菌的BC（BC+Lf和BC+Lg）對SA和PA的抑制活性的實驗方案圖。
圖7.益生菌纖維素的抗菌活性。（A）PA和SA與BC或益生菌纖維素（Lf-和Lg-纖維素）在TSB中共孵育后的存活率。星號和ns分別表示統計學顯著性（p<0.001）和無顯著性。（B）描述Lf-和Lg-纖維素與相應對照分析相比的殺菌性能的圖表。
圖8.通過在TSA平板上進行瓊脂擴散測試，評估益生菌纖維素（A，Lf-纖維素和B，Lg-纖維素）對MRSA的抑制活性。還對BC+Lf（A）、BC+Lg（B）和純BC進行了檢測。即使培養基對病原體而言是最佳的，在益生菌纖維素周圍出現了明顯的抑制區，在通過吸附-孵育程序制備的生物材料（BC+Lf和BC+Lg）周圍出現的抑制區較小。
微信二維碼
