综述：生物膜作为微生物存在的基本可能形式：现代观点

这篇综述深入探讨了微生物生物膜（Biofilms）的形成机制及其生物学意义，系统阐述了附着型（biotic/abiotic surfaces）与液相自聚集（autoaggregation/coaggregation）两类生物膜的构建过程，重点解析了胞外聚合物基质（EPM）的组分功能、结构调控及其对抗生素等生物杀灭剂的防护机制，并创新性提出三阶段形成模型替代传统五阶段理论。

　　

生物膜：微生物的"城市生态"

微生物界普遍存在的生物膜（Biofilms）被喻为"微生物的城市"，其形成始于精密的表面识别过程。当微生物感知到相界面（liquid-solid/air-liquid interfaces）时，通过物理化学作用启动附着程序，这一过程涉及疏水相互作用、静电吸引和范德华力等多重机制。

EPM：生物膜的"混凝土骨架"

胞外聚合物基质（Extracellular Polymeric Matrix, EPM）作为生物膜的结构核心，主要由多糖（如藻酸盐）、蛋白质、核酸和脂质组成。这些组分通过精密调控形成三维网络：

• 多糖提供结构支撑并保持水合状态
• 胞外DNA（eDNA）介导细胞间粘附
• 功能蛋白参与信号传导和物质交换

群体感应（Quorum Sensing, QS）系统通过信号分子（如AHLs）动态调节EPM各组分的合成。

生物膜的"防御工事"

EPM赋予生物膜惊人的环境抗性：

• 抗生素渗透屏障：EPS矩阵限制药物扩散
• 代谢异质性：深层细胞进入休眠状态
• 基因水平转移：促进抗性基因传播

这种防护机制使得生物膜内微生物对消毒剂的抗性提升10-1000倍。

形成阶段理论革新

传统五阶段模型（初始附着-不可逆附着-成熟-分散）被简化为：

1. 表面定殖期（0-4h）
2. 基质积累期（4-24h）
3. 结构稳定期（>24h）

新模型更强调EPM动态重构与细胞程序性死亡的调控作用。

干预策略新思路

针对生物膜防控提出多靶点策略：

• QS抑制剂阻断群体感应
• 酶解法降解EPS组分
• 表面改性抑制初始附着

噬菌体疗法和纳米材料展现出突破生物膜屏障的潜力。