科学家们发现，一种臭名昭著的医院细菌能够消化用于现代医学中的生物降解塑料。来自伦敦布鲁内尔大学的研究人员使用从患者身上分离出的铜绿假单胞菌菌株，发现这种病原体能够分解聚己内酯（PCL），这是一种在现代医学中常见的生物降解塑料。
这一发现挑战了临床聚合物不受微生物攻击的假设。
将医院塑料转化为食物
研究小组将这种塑料食用能力追溯到一种单一酶，他们将其命名为Pap1。在实验室测试中，Pap1在七天内将一层薄薄的PCL薄膜减少了78%。随后，细菌利用释放出的碎片作为其唯一的碳源。
“这意味着我们需要重新考虑病原体在医院环境中的存在方式，”领导这项研究的Ronan McCarthy教授说。“塑料，包括塑料表面，可能是这些细菌的食物。具有这种能力的病原体可以在医院环境中存活更长时间。这也意味着任何含有塑料的医疗设备或治疗都可能受到细菌的降解。”
PCL因其弯曲而不易断裂、熔点低且逐渐在体内溶解而备受青睐。这些特性使其成为可吸收缝合线、药物递送贴片和软组织支架的理想选择。
直到现在，外科医生一直认为这种材料只会通过水解和无害的代谢清除而消失。Pap1表明，微生物可以加速这一过程——并加以利用。
塑料增强细菌防御
当铜绿假单胞菌咀嚼塑料时，它获得的不仅仅是营养。破碎的聚合物碎片帮助细胞编织更坚固的生物膜，这些粘性的群体层能够抵抗消毒剂、免疫细胞和多种抗生素。
导管相关的尿路感染和呼吸机相关肺炎已经是医院中最难治疗的感染之一。PCL的降解可能会进一步加强致病菌的防御，使治疗更加复杂。
世界卫生组织将铜绿假单胞菌列为最需要新药的“关键”病原体之一。其进化抗药性和在潮湿、营养贫瘠的环境中生存的能力使其成为持续爆发的常见原因。
研究表明，塑料可能是一个意想不到的卡路里储存库，进一步增加了病原体的生存机会。
更多细菌可能消化塑料
研究人员查看了基因数据库，并在其他已知潜伏在重症监护室的细菌中发现了相关的酶蓝图。
尽管只证明了PCL的消化，但序列提示表明，聚氨酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯等塑料——用于血管移植和伤口敷料等——也可能容易受到攻击。
“这种细菌的塑料食用能力可能有助于其在医院表面生存，从而可能引发医院爆发。我们应该开始考虑使用更难被微生物消化的塑料，并对这些酶进行筛查，特别是在无法解释的长期爆发中，”McCarthy说。
这种情况影响的远不止一个手术室。心脏支架、乳房植入物、牙科膜和骨填充物都依赖聚合物来提供柔韧性和强度。如果这些材料可以被代谢，潜在的感染可能会在生物膜达到临界质量之前未被检测到。
设计更安全的塑料
一种应对措施是重新设计聚合物，使其化学键抵抗酶的切割。另一种方法是在设备表面涂覆惰性屏障或嵌入抗菌物质，以防止细菌立足。
任何这样的解决方案都必须保留使PCL受欢迎的机械性能，同时防止其在体内降解。
研究化学家还可以从Pap1本身寻找线索。通过绘制其活性位点，他们可以预测哪些分子结构会受到攻击，哪些不会。这些信息可以指导下一代医院塑料向更安全的方向发展。
重新思考医院监控
医院已经对水龙头、床和键盘盖上的拭子进行培养。新的数据表明，实验室应添加针对塑料消化酶的靶向搜索。
环境分离株如果测试呈阳性，可能会解释那些来源不明的标准监控所遗漏的爆发。清洁协议也可以改变重点：仅清除可见污垢是不够的，如果细菌可以躲在聚合物内部并啃食其链。
McCarthy强调，目前的工作只是一个初步步骤。它在一个受控条件下检查了一种菌株、一种酶和一种聚合物。现实环境混合了许多微生物、变化的温度和多种材料。
“塑料在现代医学中无处不在，事实证明一些病原体已经适应了降解塑料，我们需要了解这对患者安全的影响，”McCarthy说。
即将进行的实验
未来的研究将测试取出的设备是否有显微镜下的咬痕，追踪医院基因组中的酶基因，并将其他医疗塑料暴露于潜在的降解者。
动物模型可能会揭示体内消化是否会改变植入物的强度或释放炎症副产物。关于涂层和聚合物化学的平行工作将探索防御机制。
目前，这个图景令人警醒：一种超级细菌栖息在一根导管上，慢慢消化旨在治愈的管道，利用碎片加厚其堡垒并等待时机。这一发现颠覆了旧有的假设，并表明在病房的安静角落里，塑料可能并不惰性——而是病原体的秘密盛宴。
该研究发表在《细胞报告》杂志上。
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