实验室里从细菌中提取的一种酶引发了一场巨大的聚合物刷的发明，这是一种具有生物相容性的材料，有可能击退传染性细菌。
聚合物刷的表面通常覆盖着由聚合物制成的纳米级刷毛，是化学合成的类似意大利面的分子链。但在一项新的研究中，佐治亚理工学院的研究人员领导的一个小组偶然发现了一种生物技术，可以通过将刷毛长到平常长度的100倍来改进刷毛。
“我们把酶表面上观察了一个完全不同的实验,但我们把太多表面上太密集,最后——繁荣——我们最厚的,最长的聚合物刷我们见过或听说过,”詹妮弗·柯蒂斯说,这项研究的副教授在乔治亚理工学院的物理学。“它们是如此之大，你甚至可以在光学显微镜下看到它们，而不必用原子力显微镜或其他常用的聚合物刷方法来感受它们。”
研究人员将注意力从最初的研究转移到研究这支大得出奇的新刷子上。
对于侵入它们的细菌来说，毛刷的刷毛几乎是密密麻麻的密林，让微生物无法进入实验室观察。它阻碍了生物膜的传播，这些菌落聚集在一起形成一种坚硬的物质，使杀死细菌变得困难。
生物膜的堡垒
“人类免疫系统很难对付生物膜。抗生素对它们也不起作用。在水过滤中，生物膜也能顽强地附着。如果你在表面有透明质酸刷，生物膜就无法附着在上面。”柯蒂斯说。
透明质酸是一种多糖，是一种糖分子链，自然地广泛存在于我们的细胞内和周围。它也被许多人从它在化妆品保湿霜中的使用中知道。
刷子上透明质酸刷毛的酶是透明质酸合成酶，它通过毫不费力地挤出极长的刷毛来绕过更繁琐的化学合成。当刷毛脱落时，酶也可以代替它们，这是化学合成的刷毛做不到的，这就限制了这些刷毛的耐久性。尽管如此，使用合成酶仍然是不正统的。
“人们说，‘这些酶在这里做什么?“因为他们在寻找化学物质，而生物学家想知道这把刷子和生物学有什么关系，”柯蒂斯说。
该团队于2019年12月在《自然通讯》杂志上发表了一项新研究，名为“自我再生巨型透明质酸聚合物刷”。这项研究是由国家科学基金会资助的。
工程大肠杆菌
研究人员通过将等相似链球菌的透明质酸合成酶基因插入大肠杆菌，然后收获这种酶，从而使细菌大量生产这种酶。
柯蒂斯说:“我们把细菌打碎成一堆没有生命的黏稠碎片，然后把它们的膜粘在表面上，合成酶把刷子挤出来。”
酶可以开关，调节刷子周围溶液的盐浓度或pH值，可以使刷毛伸直或卷曲成可缩回的形状。抗菌剂等功能性添加剂可以嵌入刷子中。
可以想象，有一天，像导管这样的东西可以涂上一层刷子，以保持无菌状态，而且，摆动的刷子的厚度也可以起到润滑剂的作用，防止与下面的表面发生摩擦。一些在愈合过程中起关键作用的人类细胞实际上能够穿透刷毛，这可能具有医学潜力。
柯蒂斯说:“对于无法愈合的慢性伤口，你可以设计一种绷带，既能促进新细胞生长，又能将细菌拒之门外。”
生物物理学研究
研究人员偶然进入了这个巨大的刷子，这为他们最初的研究目的提供了更多的可能性。
柯蒂斯说:“我们经常要处理生物化学、化学信号和力学之间的耦合，所以有一些东西可以把力学和信号分离开来，这样我们就可以把注意力集中在力学上，这是非常有用的。”
——文章发布于2020年1月13日
