牙菌斑生物膜渗透过程的数学模型

发布时间：2020-04-20 07:02

【摘要】： 生物膜,指在固态有机或无机介质表面,大量微生物集聚于胞外多糖构成的基质内并互相交联而形成的微生物生态环境,是微生物在自然界中存在的主要生态形式。危害人类口腔健康的常见疾病——龋病与牙周病,其主要致病因素是以口腔常居菌为主构成的牙菌斑生物膜。 生物膜通过其致密的胞外基质构成的理化屏障,为致病菌提供了抵御外部刺激的优良生态环境,从而对传统的抗生素疗法造成很大的困难。因此在医学上,对于不同药物,得到进入生物膜的有效药物浓度显得尤为重要。本文针对这一问题作了以下研究工作: 1.利用数学知识与生物膜渗透实验相结合,根据扩散的物理背景以及三种假设建立了三个模型:边界为常数的模型,边界按牛顿定律交换的模型和考虑重力的模型。 2.根据生物膜渗透实验中观测到的数据,实现了三个模型中模型参数的计算,根据数值运算得到的结果判断模型的可行性以及讨论不同分子量分子的渗透性质。
【图文】：

图 1 大分子渗透进入生物膜示意图，国际上已有对生物膜内微生物生长与脱落的数学模型[10，透性与结构屏障的研究只有少量学者，如 Thomas Thurnheer Smoluchowski 公式2χ = 2Dt计算出扩散系数； Bryers 等instein 公式6kTDπηr= 描述扩散过程以及得到扩散系数。这些模条件的情况下得到的，即当扩散比较缓慢，扩散分子需要较长在生物膜中的情况下适用。本文尝试将生物膜的边界因素考的假设建立模型，并根据数据计算出模型参数以及判断模型

72h 生物膜基质在共聚焦显微镜下三维立体结构分析，图像放大了生物膜基质结构三维重建，下图为生物膜断面三维扫描图，其中绿cofluor（TMSigma ）课题组利用 10KD 分子量的荧光分子量探针，对体外标准生物膜进数据初步分析。图 3(a)为共聚焦显微镜下的连续扫描观察图片，，625 秒，在 t=12.388 时加入荧光分子量探针孵育，其中绿色fluor（TMSigma ）染料标记的生物膜胞外多糖基质，红色methylrhodamine 标记的 10KD dextran 分子量探针。根据共聚焦显单位面积下探针的荧光强度，可做出 10KD 的大分子在生物膜中的图 3（b）
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：R78;O242.1

【参考文献】

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1 李秀芬,付学起;膜分离技术在抗生素提炼过程中的应用[J];膜科学与技术;2001年06期

2 唐子圣;口腔细菌生物膜对抗菌剂的敏感性[J];牙体牙髓牙周病学杂志;2003年03期

3 唐子圣,朱敏,刘正;变异链球菌生物膜结构观察[J];中华微生物学和免疫学杂志;2004年02期

本文编号：2634298