Effect of Gravity on Bacterial Adhesion to Heterogeneous Surfaces.
Effect of Gravity on Bacterial Adhesion to Heterogeneous Surfaces.
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重力对异质表面细菌粘附的影响。
DOI：
10.3390/pathogens12070941
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发表时间：
2023-07-15
期刊：
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--
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中科院分区：
文献类型：
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作者：
细菌粘附是表面生物膜形成的第一步。从溶液中结合到表面的细菌数量取决于有多少细菌可以到达表面（细菌运输）以及细菌粘附素和表面受体之间的相互作用强度（粘附性）。通过使用微流体通道和视频显微镜以及计算模拟，我们研究了细菌运输和粘附性之间的相互作用如何影响结合到具有不同受体密度的异质表面的常见人类病原体大肠杆菌的数量。我们确定，随着流体在非粘性区域上移动，重力沉降导致细菌随着时间推移集中在下表面，因此细菌优先粘附在进入隔室内的非粘性区域下游的下部近流入区上的粘性区域。此外，初始细菌附着到异质下表面的粘附区域可以被剪切抑制，这是由于仅质量传递效应而不是剪切力本身，因为更高的剪切洗掉了沉淀的细菌。我们还提供了一个概念性的框架和理论，预测沉降对流动中的粘附区域之间和粘附区域内的粘附的影响，其中细菌可能在体外和体内结合，以及如何在基于流动室配置的实验设置下使细菌结合水平标准化。
Bacterial adhesion is the first step in the formation of surface biofilms. The number of bacteria that bind to a surface from the solution depends on how many bacteria can reach the surface (bacterial transport) and the strength of interactions between bacterial adhesins and surface receptors (adhesivity). By using microfluidic channels and video microscopy as well as computational simulations, we investigated how the interplay between bacterial transport and adhesivity affects the number of the common human pathogen Escherichia coli that bind to heterogeneous surfaces with different receptor densities. We determined that gravitational sedimentation causes bacteria to concentrate at the lower surface over time as fluid moves over a non-adhesive region, so bacteria preferentially adhere to adhesive regions on the lower, inflow-proximal areas that are downstream of non-adhesive regions within the entered compartments. Also, initial bacterial attachment to an adhesive region of a heterogeneous lower surface may be inhibited by shear due to mass transport effects alone rather than shear forces per se, because higher shear washes out the sedimented bacteria. We also provide a conceptual framework and theory that predict the impact of sedimentation on adhesion between and within adhesive regions in flow, where bacteria would likely bind both in vitro and in vivo, and how to normalize the bacterial binding level under experimental set-ups based on the flow compartment configuration.
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DOI：
10.1038/s41579-020-0324-0
发表时间：
2020-04
期刊：
Nature reviews. Microbiology
影响因子：
--
作者：
Klein RD;Hultgren SJ
通讯作者：
Hultgren SJ
DOI：
10.1038/nrmicro3432
发表时间：
2015-05
期刊：
Nature reviews. Microbiology
影响因子：
--
作者：
Flores-Mireles AL;Walker JN;Caparon M;Hultgren SJ
通讯作者：
Hultgren SJ
影响因子：
4.4
作者：
Foxman, Betsy
通讯作者：
Foxman, Betsy
影响因子：
9.4
作者：
Diekema, DJ;Beekmann, SE;Doern, GV
通讯作者：
Doern, GV
影响因子：
2.8
作者：
Boks, Niels P.;Norde, Willem;Busscher, Henk J.
通讯作者：
Busscher, Henk J.