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  生物膜是微生物在地球上最古老、最成功、也是最廣泛的一種生命形式。它由微生物自分泌的胞外聚合物(EPS)緊密包裹高度組織化的菌體組成，通常黏附于生命或非生命材料的表界面。據統計，地球上約40-80%的微生物以生物膜表型存在。在人體中，尤其是在胃腸道中，多種微生物生物膜通過黏液層和食物顆粒的附著在消化道上皮和腔內自然形成。最新的研究表明，腸道菌群的生物膜在腸道內穩態、定殖抵抗、菌群穩定和恢復、宿主免疫成熟以及食物消化和化學藥物改性等方面發揮著重要的作用。然而，目前對生物膜的研究主要集中在疾病相關領域，如牙齦疾病、外科植入物感染、腸道疾病等。很長時間以來，微生物生物膜的有益功效在極大程度上被忽略。近年來，研究人員開始注意到生物膜表型的益生菌較之游離形態的益生菌在胃腸液、抗生素、以及熱等苛刻條件下具有突出的耐受性；同時，還發現益生菌生物膜及其代謝產物較之游離益生菌具有更強的益生功效。因此，生物膜表型的益生菌也被認為是目前最有前景的第四代益生菌。基于此，如何高效地制備生物膜表型的益生菌也成為亟需解決的問題。胡夢欣課題組前期相關的研究(J. Agric. Food Chem. 2019, 67, 3198?3208)發現Lactobacillus plantarum可在靜電紡醋酸纖維素納米纖維膜上形成致密的生物膜，作為發酵劑制備酸奶，可縮短發酵周期，同時酸奶中的益生菌在貨架期內保持良好的存活性，解決了傳統菌劑及其發酵產品中益生菌易失活、不穩定的難題，克服了益生菌在消化道內存活率低的困難。然而，纖維材料促進益生菌快速形成生物膜的關鍵機制和深層次原因仍不明晰。因此，闡明纖維材料加速益生菌生物膜形成的機制，對高效富集益生菌及其他高附加值微生物的生物膜具有重要的指導意義。

圖1 益生菌生物膜在纖維材料上的形成規律

 圖2 具有不同纖維尺寸的醋酸纖維素纖維材料對益生菌生物膜形成的影響規律

 圖3 益生菌和纖維材料的尺寸匹配度分析

圖4 靜電紡醋酸纖維素納米纖維材料促進益生菌生物膜形成及高效富集

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.2c04540