在慢性感染的部位，细菌形成生物膜，细菌群包裹在一层粘稠的、富含聚合物的涂层中，这种涂层被称为基质。生物膜之所以受到关注，是因为生物膜内的细菌不仅对环境压力具有耐受性，而且对抗生素治疗也具有耐受性。

机会致病菌铜绿假单胞菌在许多类型的慢性感染中形成生物膜，包括囊性纤维化(CF)患者气道的长期感染。尽管进行了严格的抗生素治疗，CF气道感染仍可持续数十年，长期感染引起的气道损伤是CF患者死亡的主要原因。

科学家们注意到，铜绿假单胞菌在实验室中作为生物膜生长，产生大量丝状噬菌体。噬菌体是感染细菌细胞的病毒——它们通常被认为是寄生虫——它们感染细菌细胞，在里面复制，然后从它们的微生物宿主中爆发出来，杀死它。然而，丝状噬菌体产生的铜绿假单胞菌生物膜只能杀死一小部分细菌。此外，临床分离的铜绿假单胞菌常携带丝状噬菌体。这些观察结果使我们假设丝状噬菌体的产生是由铜绿假单胞菌可能对细菌群有益。

丝状噬菌体是细长的细丝。由于它们很容易大量生产，而且尺寸完全相同，丝状噬菌体已经成为研究驱动液晶组装的物理学的宝贵工具。液晶是介于固体和液体之间的一种物质状态，它的一个常见例子是用于计算机显示器的液晶显示器(lcd)。在高浓度下，丝状噬菌体自发地组装成液晶。考虑到这一点，我们假设丝状噬菌体的产生是由铜绿假单胞菌生物膜将生物膜基质组织成液晶结构，这种液晶组织将促进生物膜的关键特征。

为了确定丝状噬菌体的产生是否导致生物膜基质组织成液晶，我们利用了液晶独特的光学特性。液晶可以与光相互作用并改变光的偏振。正是这种特性使液晶成为lcd的理想选择。使用一种形式的偏振显微镜，我们能够证明产生丝状噬菌体的生物膜显著地改变了光的偏振，正如液晶所期望的那样。

接下来，我们想知道液晶生物膜基质如何影响对发病重要的细菌特性。例如，要使细菌从环境中传播到CF患者的肺部，细菌必须能够在干燥的表面上长时间生存。因此，我们测试了液晶生物膜在干燥情况下的存活情况。我们发现，与非液晶生物膜基质中的生物膜相比，液晶生物膜能够更好地在干燥中存活。

我们也想知道液晶基质是否可以促进抗生素耐受性。当暴露于妥布霉素(一种常规用于治疗CF患者感染的抗生素)时铜绿假单胞菌我们发现，与非液晶生物膜相比，液晶基质确实提供了更多的保护。这可能是由于丝状噬菌体组成的液晶能够有效地结合这些抗生素，使药物远离液晶生物膜内的细菌细胞，降低了抗生素的功效。

靶向丝状噬菌体的产生或生物膜基质的液晶组织可能提供对抗慢性生物膜感染的替代治疗策略。

出版

丝状噬菌体促进生物膜的组装和功能。
Secor PR, Sweere JM, Michaels LA, Malkovskiy AV, Lazzareschi D, Katznelson E, Rajadas J, Birnbaum ME, Arrigoni A, Braun KR, Evanko SP, Stevens DA, Kaminsky W, Singh PK, Parks WC, Bollyky PL
细胞宿主微生物。2015年11月11日

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