×
赵，贾;沈、雅;马库斯·哈帕萨洛;王哲军;王琪

异质多物种生物膜中抗菌药物持久性的三维数值研究。 （英语） Zbl 1347.92048号

J.西奥。生物。 392, 83-98 (2016).
小结：我们建立了一个三维流体力学模型，以研究抗菌药物在多物种口腔生物膜中的持久性机制及其经双双胍-葡萄糖酸氯己定（CHX）处理后的恢复。除了空间异质生物膜中的流体动力传输外，该模型还包括溶剂-生物相互作用、细菌表型转换和细菌-药物相互作用的机制。该模型的数值求解器是使用三维空间和时间的二阶数值格式开发的，并在GPU上实现，以实现高性能计算。利用共焦激光扫描显微镜（CLSM）在多物种口腔生物膜上获得的一组实验数据，对模型进行了校准，得出了定量一致性。我们的数值结果表明，该模型中的群体感应分子和生长因子有助于抗菌处理后生物膜的形成和恢复。特别是，我们发现（i）年轻的生物膜比成熟的生物膜更容易受到抗菌处理，（ii）这种现象与被处理生物膜中持久剂和EPS的体积分数密切相关。这表明最好在生物膜成熟之前对其进行抗菌处理，以产生厚的EPS保护层。此外，数值研究还表明，如果设计出适当的机制，以尽量减少治疗期间甚至治疗后易感细菌向持久性细菌的转化，则可以达到抗菌效果。

引用于19文件

MSC公司：

92C99型 生理、细胞和医学主题
74K35型 薄膜

关键词：

生物膜;流体动力学;多相流体;抗菌持久性
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{J.Zhao}等人，J.Theor。生物.392，83--98（2016；Zbl 1347.92048）
全文： 内政部

参考文献：

[1] 艾瑞克·阿尔普奎斯特（Erik Alpkvist）；Klapper，Isaac，异质生物膜发育的多维多物种连续模型，布尔。数学。生物学，69，765-789（2007）·Zbl 1138.92371号
[2] Nathalie Q.Balaban。；杰克·梅林；雷米·查特；卢卡斯·科瓦利克；Leibler，Stanilas，作为表型转换的细菌持久性，《科学》，305，August（5690），1622-1625（2004）
[4] Bayles，Kenneth W.，《死亡和溶解在生物膜形成中的生物学作用》，《自然微生物评论》。，721-726（2007）年9月5日（9日）
[5] Jeanette Brejning；Jespersen，Lene，延迟期和生长起始期的蛋白质表达酿酒酵母，国际食品微生物学杂志。，75, 27-38 (2002)
[6] 迈克尔·R·W·布朗（Michael R.W.Brown）。；菲利普·科利尔。；Gilbert，Peter，《生长速度对抗菌剂敏感性的影响——细胞膜的修饰、分批和连续培养研究》，抗微生物。Agents Chemother公司。，34, 9, 1623-1628 (1990)
[7] 约翰·卡恩（John W.Cahn）。；约翰·E·希利亚德，《非均匀系统的自由能》。i.界面自由能，J.Chem。物理。，1958年2月28日（2）·Zbl 1431.35066号
[8] Cahn，John W.，非均匀系统的自由能。ii、。热力学基础，J.Chem。物理。，1959年5月30日（5）
[9] 科根，N.G。；Keener，James P.，生物膜基质在结构发育中的作用，数学。医学生物学。，21, 2, 147-166 (2004) ·Zbl 1055.92034号
[10] 科根，N.G。；Keener，James P.，凝胶中的通道形成，SIAM J.Appl。数学。，65, 6, 1839-1854 (2005) ·Zbl 1114.74011号
[11] de la Fuente-Nüñez，塞萨尔；芬妮，反射；费尔南德斯，卢西亚；Hancock，Robert E.W.，细菌生物膜作为一种多细胞适应抗生素耐药性和新治疗策略的发展，Curr。操作。微生物。，16, 580-589 (2013)
[12] Dockery，Jack D。；Keener，James P.，《群体感应的数学模型》铜绿假单胞菌，公牛。数学。《生物学》，63，1，95-116（2001）·Zbl 1323.92123号
[13] 迈克尔·多德（Michael S.Dodd）。；Ferrante，Antonino，《不可压缩双流体流动的快速压力校正方法》，J.Compute。物理。，273, 416-437 (2014) ·Zbl 1351.76161号
[14] 董、宋；Shen，Jie，《大密度比两相不可压缩流相场模拟中包含常数矩阵的时间步进格式》，J.Compute。物理。，231, 5788-5804 (2012) ·兹比尔1277.76118
[15] 格芬，奥利特；弗里德曼，Ofer；罗宁、艾琳；Balaban，Nathalie Q.，《单固定相细菌的直接观察揭示了惊人的长时间恒定蛋白质生产活动》，PNAS，111，1556-561（2014）
[16] 马库斯·哈帕萨洛；沈亚；钱伟；高，袁，根管治疗中的灌洗，牙科临床。北美，54，291-312（2010）
[17] 锤子，Brain K。；Bassler，Bonnie L.，Quorum sensing控制螯合弧菌、微生物、。，50, 1, 101-114 (2003)
[18] 海因森，R。；Kocher，W.，《好氧生物膜有效扩散率模型》，J.Environ。工程，122，11，1023-1030（1996）
[19] 亨特，G.A.M。；Guevara Vasquez，F。；Keener，James P.，《哈维弧菌和霍乱弧菌群体感应系统中小rna回路的数学模型和定量比较》，Phys。生物，10，4，046007（2013）
[20] Kakehashi，S。；斯坦利·H·R。；Fitzgerald，R.J.，《无菌和常规实验大鼠牙髓手术暴露的影响》，加利福尼亚牙科协会，34，449-451（1966）
[21] 詹姆斯·基纳。；萨尔托克Sircar；Fogelson，Aaron L.，《标准自由能对凝胶溶胀动力学的影响》，Phys。版本E，83，4，041802（2011）·Zbl 1452.76261号
[22] 詹姆斯·基纳（James P.Keener）。；萨尔托克Sircar；Fogelson，Aaron L.，膨胀凝胶动力学，SIAM J.Appl。数学。，71, 3, 854-875 (2011) ·Zbl 1452.76261号
[23] 克伦、艾丽斯；尼洛·卡尔达鲁；艾米·斯波林；王一鹏；Lewis，Kim，Persister cells and tolerance to anti-microbials，FEMS Microbiol。莱特。，230, 13-18 (2004)
[24] Isaac Klapper；Jack Dockery，微生物生物膜的数学描述，SIAM Rev.，52，2，221-265（2010）·Zbl 1191.92065号
[25] 克拉珀，I。；Rupp，C.J。；货物，R。；Purvedorj，B。；Stoodley，P.，细菌生物膜材料特性的粘弹性流体描述，生物技术。生物工程。，80, 3, 289-296 (2002)
[26] 纳贾·拉森（Nadja Larsen）；梅特·博伊；亨利克·西古姆费尔特（Henrik Siegumfeldt）；Jakobsen，Mogens，蛋白质和基因在乳酸乳球菌在合成培养基和复原脱脂乳中生长的乳酸亚种，应用。环境。微生物。，1173-1179年2月（2）日（2006年）
[28] 布兰登·林德利；王琦；张天宇，生物膜-药物相互作用的多组分模型，离散Contin。动态。系统。序列号。B、 417-456年3月15日（2011年）·Zbl 1209.92057号
[29] 布兰登·林德利；王琦；Zhang，Tianyu，异质生物膜的多组分流体力学模型，生长和与流动相互作用的二维数值模拟，Phys。E版，85，1908年3月3日（2012年）
[30] 刘春；Shen，Jie，两种不可压缩流体混合物的相场模型及其用傅里叶谱方法的近似，Physica D，179，3-4，211-228（2003）·Zbl 1092.76069号
[31] Mah、Thien-Fah C。；OéToole，George A.，《生物膜对抗菌剂的耐药性机制》，《微生物趋势》。，9, 1, 34-39 (2001)
[32] Marketon，三聚氰胺M。；莎拉·格伦（Sarah A.Glenn）。；阿纳托尔·埃伯哈德；Gonzalez，Juan E.，Quorum sensing controls exo polysaccharide production in sinorrhizobium melioti，J.细菌学杂志。，185，1月（1），325-331（2003）
[34] 杰拉尔德·麦克唐纳；Russell Denver，A.，《防腐剂和消毒剂的活性、作用和耐药性》，临床。微生物。第12版，第147-179页（1999年）
[35] 彼得·汉内斯；伊拉，艾琳；克里斯蒂安·古达斯；安娜·罗曼尼（Anna M.Romani）。；塞尔吉·萨巴特；Tranvik，Lars J.，《细菌生物膜的多功能性和多样性》，PLOS One，6，6，e23225（2011）
[36] 彼得斯，L.B。；中华人民共和国Wesselink。；Buijs，J.F。；Van Winkelhoff，A.J.，根尖周炎患者牙根牙本质小管中的活菌，J.Endodon。，27, 76-81 (2001)
[37] 裴杰洪；沈，杰，变密度不可压缩流的Gauge-uzawa方法，J.Compute。物理。，221, 181-197 (2007) ·兹比尔1109.76037
[38] 马修·罗尔夫（Matthew D.Rolfe）。；克里斯托弗·赖斯（Christopher J.Rice）。；萨查·卢基尼；Pin，Carmen；阿瑟·汤普森（Arthur Thompson）；Andew D.S.卡梅隆。；阿尔斯通，马克；斯特林格（Michael F.Stringer）。；罗伊·P·贝特斯。；若泽夫·巴拉尼；迈克尔·W·佩克（Michael W.Peck）。；Hinton，Jay C.D.，滞后阶段是一个独特的生长阶段，为细菌的指数生长做好准备，并涉及短暂的金属积累，J.细菌。，194, 3, 686-701 (2012)
[39] 樱木、育美子；Kolter，Roberto，生物膜基质基因（pel）的群体感应调节铜绿假单胞菌，《细菌学杂志》。，189年7月（14日），5383-5386（2007年）
[40] 肖·T。；温斯顿，M。；Rupp，C.J。；克拉珀，I。；Stoodley，P.，《生物膜中弹性松弛时间的共性》，《物理学》。修订稿。，2004年8月9日，93
[41] 沈亚；索尼娅·斯托季奇；Haapasalo，Markus，洗必泰在不同发育阶段对生物膜中细菌的抗菌效果，J.Endodon。，37, 5, 657-661 (2011)
[43] 菲利普·斯图尔特（Philip S.Stewart），抗生素扩散到微生物生物膜的理论方面，抗菌。Agents Chemother公司。，40, 11, 2517-2522 (1996)
[44] 菲利普·斯图尔特（Philip S.Stewart），《生物膜中的扩散》，《细菌学杂志》。，1485-1491年3月5日（2003年）185日
[45] 巴巴拉·索莫莱（Barbara Szomolay）；Isaac Klapper；Dindos，Martin，《生物膜控制给药方案适应性反应分析》，SIAM J.Appl。数学。，70, 8, 3175-3202 (2010) ·Zbl 1209.92015年9月
[46] 蒂尔拉，佐丹奴；Juan P.Pawissich。；罗伯特·内伦伯格（Robert Nerenberg）；徐志良；Alber，Mark S.，流体流动下生物膜变形和分离的多组分模型，J.R.Soc.Interface，№：0045（2015）
[47] Vuong、Cuong；克里斯蒂安·格雷格（Christiane Greg）；Gerke A.Somerville。；伊丽莎白·费舍尔（Elizabeth R.Fischer）。；Otto，Michael，《生物膜因子的法定控制》表皮葡萄球菌，感染杂志。数字化信息系统。，188, 5, 706-718 (2003)
[48] Waltimo，T.M。；Orstavik，D。；塞伦，英国。；Haapasalo，M.P.，体外药物敏感性白色念珠菌四种消毒剂及其组合，Int.Endodon。J.，32，421-429（1999）
[49] 王琦；张天宇，生物膜数学模型综述，固体通讯。，1009-1022年6月21日150日（2010年）
[50] 克里斯托弗·沃特斯（Christopher M.Waters）。；Basseler，Bonnie L.，《细菌中对细胞间通讯的群体敏感性》，年。细胞发育生物学评论。，21, 1, 319-346 (2005)
[51] 韦斯特林，B.A。；Axelsson，A.，《含有固定化细胞的凝胶中的扩散》，生物技术评论。生物工程。，38, 439-446 (1991)
[52] 辛西娅·惠特彻奇（Cynthia B.Whitchurch）。；Tim Tolker-Nielsen；Paula C.Ragas。；John S.Mattick，细菌生物膜形成所需的细胞外dna，《科学》，2955591487（2002）
[53] 张天宇；尼克·科根（Nick G.Cogan）。；Wang，Qi，生物膜的相场模型i.理论和模拟，SIAM J.Appl。数学。，69, 641-669 (2008) ·Zbl 1186.92015号
[54] 张天宇；尼克·科根（Nick G.Cogan）。；Wang，Qi，生物膜的相场模型ii。生物膜-流相互作用的二维数值模拟，Commun。计算。物理。，7月4日（1），72-101（2008）·Zbl 1365.92024号
[55] 文森特·津奇（Vincent Zijnge）；Barbara，M。；van Leeuwen，M。；John E.Degener。；阿巴斯，弗兰克；Thurnheer，Thomas；鲁道夫·格穆尔；Harmsen，Hermie J.M.，天然牙齿上的口腔生物膜结构，PLOS One，5，e9321（2010）
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。