据麦姆斯咨询介绍，根据伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的一项新研究，一些难以治愈的感染，可能并不像人们想象的那样对抗生素具有耐药性。这项研究利用了一种微流控器件，比标准培养物更能复制人体内的液体流动。研究人员将微生物学与微流控技术相结合，发现当抗生素通过流动的液体输送时（就像在人体内的情况），抗生素对耐药细菌更有效。
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员将微生物学与微流控技术相结合，发现当抗生素通过流动的液体输送时（就像在人体内的情况），抗生素对耐药细菌更有效。
微流控实验装置示意图
这支由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校生物化学教授Joe Sanfilippo领导的研究小组，针对铜绿假单胞菌测试了抗生素药剂，铜绿假单胞菌被认为是抗药性最强的病原体之一。他们在不同流速的流体中引入药物，结果发现，铜绿假单胞菌可以在无流速或低流速的情况下茁壮成长，但抗生素却能在较高流速的情况下杀死细菌。
开始投入抗生素以及六小时后，分别在液体流动和不流动情况下的显微镜图像。研究人员希望，在流动条件下检测样本可以改进抗生素的筛选和开发。
“任何时候口服或静脉注射抗生素，都不会立即到达它应该到达的地方。药物会在血液中流动。其它液体也会在肺部、泌尿道和消化道等全身各处流动。然而，生物学家在研究病原体时并没有真正研究这些流体流动的影响。”Sanfilippo表示，“通过在生物学环境中使用工程学中常用的微流控技术，我们发现流体流动对抗生素活性非常重要。通过考量流体流动的影响，我们有望更好地进行药物筛选和测试。”
生物化学教授Joe Sanfilippo和研究生Alexander Shuppara发现利用模拟人体体内流体流动的微流控器件，抗生素能在较高流速下杀死具有耐药性的铜绿假单胞菌
无论是在生物实验室还是在临床实验室，研究病原菌的标准方法都是在培养皿或试管中进行，而这些环境并不能完全代表体内的动态。该研究小组使用的微流控器件则可以精确控制液体流动的速度。
Sanfilippo表示：“这是一个简单的想法。只是生物学家还没有这样做，因为这很难在他们的实验室里实现。就微流控器件而言，工程设计非常简单。我们只需要把微流控技术和生物学结合起来。”
筛选抗生素是否对病原体有效的典型方法是使用培养皿等静态培养物。通过微流控技术，研究人员发现，流体流速越高，相同剂量的抗生素杀死细菌的效果就越好。
研究人员测试了假单胞菌具有抗药性的三种不同抗生素制剂。他们发现抗生素的活性梯度取决于流速。在无流量或低流量的情况下，抗生素只对流体轨迹起始处的细菌产生影响。随着流速的增加，抗生素活性的范围也在增加，直到在测试的最高流速下，整个培养假单胞菌样本都被消灭了。
研究小组的这项研究成果已经以“Shear flow patterns antimicrobial gradients across bacterial populations”为题发表于Science Advances期刊。
“我们的研究结果强调了如何更好地研究抗生素耐药性。如果患者受到感染，临床医生可能会采集样本并进行检测，看看哪些药物对其有效。但他们是在静态环境下进行测试的。因此，可能无法给到真正实际有效的药物，因为这些测试并不能展示药物在体内流动条件下的效果。”Sanfilippo说，“当研究人员试图开发一种新药时，情况也是一样的，他们在解释药物是否有效时可能会出错，因为测试条件与人体不一样。”
下一步，研究小组计划在微流控器件中测试其它抗生素耐药病原体及抗生素药物。他们还希望更深入地研究抗生素在流动液体中更有效的机理。
论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ads5005
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