从扫描电子显微镜图像中可以看到两幅图大体的差异。左图：在聚己内酯（一种常在医学中使用的生物可降解塑料）表面的一种生物膜。右图：蜘蛛丝表面没有生物膜形成。（图片来源：Gregor Lang）
拜罗伊特大学（University of Bayreuth）开发的新型生物材料消除了感染风险，并加速了愈合过程。Thomas Scheibel博士领导的一个研究小组成功地将这些与生物医学密切相关的材料的特性结合起来。这些纳米结构材料基于蜘蛛丝蛋白。这些蜘蛛丝蛋白可以防止细菌和真菌形成，同时又能积极帮助人体组织的再生。因此，它们是埋值剂、伤口敷料、义肢、隐形眼镜和其他日常辅助设备的理想选择。科学家们在《材料》（Materials Today）杂志上发表了他们的创新成果。
感染的风险远被大众低估：微生物沉积在物体表面是在药物治疗或普通人生活过程中所必需的。通常来说，它们会形成一层致密的，通常是看不见的生物膜，即使是用清洁剂也不能轻易去除，并且微生物通常对抗生素和抗真菌药具有耐药性。
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然后细菌和真菌可以迁移到生物体的邻近组织中。结果是，它们不仅会干扰各种愈合过程，甚至会导致致命的感染。
拜罗伊特大学的科学家们运用一种新的研究方法，找到了一个解决这一问题的新方法。他们利用生物技术生产的蜘蛛丝蛋白，开发出一种防止病原微生物附着的材料。即使是对多种抗菌剂（MRSA）有抵抗力的链球菌，也没有机会在这种材料的表面沉积。因此，在医疗器械、运动器材、隐形眼镜、义肢和其他日常用品上生长的生物膜将很快成为历史。
此外，这种材料可同时用来帮助人类细胞在该材料表面上附着和增殖。如果它们可以用于伤口敷料、皮肤代替物或埋值剂，那么它们就可以主动帮助受损组织的再生。与以前用于组织再生的其他材料不同，该材料的感染风险被真正地消除了。因此，在不久的将来，可用于各种生物医学和技术应用的抗微生物涂料即将问世。
-Ing.Gregor Lang教授通过电子扫描显微镜检查微生物感染。 （图片来源：UBT/Christian Wißler）
到目前为止，拜罗伊特大学的研究人员已经在两种类型的蜘蛛丝材料上成功地测试了防微生物特性：在只有几纳米厚的薄膜和涂层，和可以作为组织再生前体的三维水凝胶支架。拜罗伊特大学生物材料系主任Thomas Scheibel教授解释道：“到目前为止，我们的调查已经得出了一个对未来研究工作具有开创性的发现。值得注意的是，我们开发的生物材料的防微生物特性不是基于毒性，即不是细胞破坏效果。其决定性因素在于该材料的纳米级结构，这种结构使得蜘蛛丝表面具有微生物排斥性。病原体不可能附着在这些材料表面。”
Gregor Lang教授补充道：“另一个特别棒的方面是，大自然被再次证明是高度先进的材料概念的理想榜样。天然蜘蛛丝对微生物侵染有很强的抵抗力，用生物技术方法复制这些特性是一个突破。”Gregor Lang是两位第一作者中的一位，也是拜罗伊特大学生物聚合物加工研究小组的负责人。
在拜罗伊特大学实验室，研究人员将蜘蛛丝蛋白特别设计成各种纳米结构，以优化特定应用的生物医学相关特性。拜罗伊特校区的网络研究设备再次证明了其价值。拜罗伊特大学其他三个跨学科研究机构与巴伐利亚聚合物研究所（BPI）一起参与了这项科研突破，分别是：拜罗伊特材料科学与工程中心（BayMAT）、拜罗伊特胶体与界面中心（BZKG）和拜罗伊特分子生物科学中心（BZKG）。
翻译：汪茹
审校：郝豪
引进来源：拜罗伊特大学
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