新的研究在阿尔茨海默病领域取得了进展，并将其应用于感染生物学领域，以帮助对抗抗生素耐药性。
细菌自己不会做什么。单个细菌是相当脆弱的东西。它很容易受到免疫系统的攻击，如果周围有竞争细菌，它很可能会饿死，如果有捕食者，它很快就会被吃掉。这并不奇怪，进化为细菌提供了一条形成强大群落的途径，在那里它们受到周围环境的伤害要少得多。一种细菌群落是生物膜，细菌成群聚集在一起，产生一种粘性的、保护性的黏液，把它们包裹在一起，帮助它们附着在表面。当生活在这些群落中时，细菌会改变它们的行为。生物膜中的许多细胞停止分裂或分裂得非常缓慢。当试图用抗生素治疗生物膜时，这就成了一个大问题，因为抗生素往往针对活跃生长的细胞。经过一个疗程的抗生素治疗后，生物膜上的许多细菌会存活下来，并开始再次生长，导致严重的反复感染。
因此，生物膜在医院是一个大问题。首先，它们非常粘，所以当它们形成时，很难去除。然后，它们导致社区成员产生耐药性，并将治疗选择限制在有毒或最后手段的抗生素上。最近的许多研究也表明，生物膜中含有几种不同种类的细菌。这就像一个物种对抗生素和免疫系统进行防御，然后其他细菌进来避难。这可能导致致病细菌之间的一些危险联盟，它们相互帮助生存，并对毫无戒心的患者造成严重破坏。
医院和研究实验室面临的一大挑战是，我们不知道生物膜何时形成。我们可以测量那里是否有细菌，但我们不知道它们是否嵌入了保护性黏液中。这对治疗和新疗法的发展有影响，因为医学专业人员不能确定何时使用普通抗生素治疗，或者是否需要另一种方法。不幸的是，我们今天用于观察生物膜的许多方法和染料对人类和细菌都有很大的毒性，这意味着我们不能用它们来治疗病人或研究活的生物膜。
最近来自npj Biofilms and Microbiomes的一项研究描述了一种检测生物膜的新方法。斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院的Agneta Richter-Dahlfors教授领导的一个研究小组生产了一种新型荧光“智能”分子，这种分子可以与沙门氏菌生物膜特异性结合。这项工作来自于与Linköping有机化学家的合作，由彼得·尼尔森教授领导。Agneta告诉我们合作是如何诞生的。
“在组织纳米医学博士课程时，我听了Peter Nilsson教授关于他的纳米探针的演讲，纳米探针是一种非常敏感的光学传感器，用于检测与阿尔茨海默病相关的错误折叠蛋白质和淀粉样蛋白。我突然想到，当细菌形成生物膜时，它们会产生卷曲蛋白，一种淀粉样蛋白。这引发了一项令人兴奋的纳米探针作为沙门氏菌生物膜传感器的新研究。”
从阿尔茨海默病到细菌生物膜!这似乎有些牵强，但当你观察在阿尔茨海默病患者身上发现的淀粉样斑块和沙门氏菌生物膜中形成的淀粉样纤维的结构时，你会发现它们有很多相似之处。研究小组很快发现他们可以检测到沙门氏菌，假设探针与生物膜中的卷曲蛋白结合在一起。然而，这项工作最大的惊喜之一是在测试这个假设时，研究小组确实发现了探测器与curli的结合，但他们还发现了其他一些东西。
“我们意识到探针还与碳水化合物纤维素结合，这是沙门氏菌生物膜的另一个主要成分，其方式与卷曲完全不同。我的博士生Ferdinand Choong在看到这个结果时非常兴奋，这意味着我们可以使用一个纳米探针同时光学检测沙门氏菌生物膜的两种不同成分，”Agneta Richter-Dahlfors说。
所以探针可以与纤维素和卷曲蛋白结合，这意味着它是非特异性的，对吧?嗯，不完全是，这就是为什么它们被称为“智能分子”。为了解释这一点，我们需要进入化学。探针是短的，明确的荧光聚合物，根据聚合物主链的构象发光。如果主链稍微弯曲，发射光的光谱就会发生变化，从而使相同的分子看起来完全不同。研究小组很快意识到，当探针与卷曲蛋白结合时，它有一种构象，当它与纤维素结合时，它有另一种构象。这些不同的构象在探测器发射的光谱中是可见的。因此，虽然“智能分子”确实与纤维素和卷曲蛋白结合，但它们发出的信号是不同的，因此有可能将它们区分开来。
不过，这个项目并不总是顺利进行。“我们最大的挑战是将淀粉样蛋白研究转化为细菌感染研究。”Agneta状态。生物膜胞外黏液含有蛋白质和多糖的化学成分不同的复杂混合物。分离这种混合物并非易事，所以我们需要时间来解释结果并确保它们是正确的。”
该团队目前正致力于制造新的“智能分子”，以检测细菌在感染过程中产生的不同化合物。他们还致力于将这些探针纳入可用于医院和食品安全的早期检测系统。这种探针的一个令人兴奋的特性是它们还能导电。这意味着，在未来，研究人员可以利用光学探针的特异性来给出生物膜组成的电子读数，并将它们整合到医院已经发现的设备中。
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