生物薄膜生物薄膜(英語:biofilm)又称生物幕[1]、生物被膜、生物膜、菌膜,是黏附于特定载体上,无恒定结构的膜样微生物群落(聚生体,集落复合体);此薄膜厚度小于1mm,通常介于100~200μm。会形成生物薄膜的微生物可为:细菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物,其依靠自身產生的胞外聚合物吸附于外界环境表面(可为惰性表面或生物表面),并将其自身包绕其中,属一种微生物适应自然环境以利于生存的一种生命现象。 胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)是微生物本身制造具黏性和保护作用的高分子量细胞外基质[2],通常堆积在细胞的外围,主成分为多醣,另含纤维蛋白、脂蛋白、腐植酸、核酸等生物有机成分。 重要性在醫學中,人類大約65%的細菌性疾病有生物膜參與。如在口腔中,牙齒表面的生物膜可形成牙菌斑、齲齒和牙齦感染。生物膜也可導致器官移植後(如心臟起搏器)的感染。空調中的退伍軍人菌(Legionella pneumoniae)形成生物膜可導致退伍軍人病。綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa)在肺部感染的形成囊性纖維變性、肺結核、尿路感染、呼吸道感染和大約25%的腎結石也是由生物膜造成的。 輸油管道中形成的生物膜會嚴重影響管道輸送能力。 特點生物膜中的細菌和游離細菌有很多不同點:
結構生物膜體積的90%由聚合物基質或水管道構成。生物膜具有結構而非均一,管道可用於生物膜内部的細菌交換物質。生物膜中,構成底層和表層的細菌種類和比例也不同。 生物膜的細胞可透過群體感應調整自身的生理狀況。 形成生物膜的形成有以下步驟[3](見右圖):
特性生物薄膜通常发现于浸没在或暴露于水性溶液中的固体底物,尽管它们可以在液体表面形成浮动垫还可以在树叶片的表面上形成,特别是在高湿度的气候。如果有足够的增长资源,生物薄膜会迅速成长为宏观的(肉眼可见的)。生物薄膜可以包含许多不同种类的微生物,例如,含有细菌,古菌,原生动物,真菌和藻类;每组种类的微生物执行专业化的代谢功能。然而,一些微生物在特定条件下会形成单一物种的生物薄膜。生物膜内的社会结构(合作,竞争)高度依赖于存在的不同物种。[4] 防止爲防止某些情況下的生物膜形成,有如下辦法: 預防性:
物理方法:
化學方法:
生物調控方法:
参见参考文献
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