书城童书青少年应该知道的纳米技术
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第11章 隐形杀手——纳米细菌

我们听说过细菌,但是你听说过纳米细菌吗?它和我们说的细菌是一类的吗?它是天然的还是人工合成的呢?其实,纳米细菌就是众多细菌中的一种,只是它的体积非常小,它通过滤菌膜的下限尺寸只有0.1~0.4微米。纳米细菌是革兰阴性菌,属于蛋白细菌类,呈球状或球杆状,细胞壁厚,无荚膜与鞭毛结构,直径只有0.2~0.5纳米。只有通过电子显微镜和其他的高分辨率的显微镜,如原子显微镜才能发现它的存在。它的个头很小,但是它的生命力很顽强,在高温、强酸等条件下仍能存活。不过,纳米细菌不能用普通微生物培养液进行培养,需要用细胞培养基培养。

生物学家通过对纳米细菌的研究发现,健康人类血清中的纳米细菌以复合碳酸钙为主要成分,它不包含DNA或RNA。因此,推断它不是以生物方式生成的。关于这个说法,之前也有人做过相关的研究,但是没有给出纳米细菌的化学构成。然而,此次的研究结果提出了一个纳米细菌生长的化学模型。通过观察,纳米细菌在PH值7.4的生理性钙磷浓度中能形成羟磷灰石碳酸盐结晶,并且会产生坚硬的钙化外壳,覆盖在菌体的周围。因此,人们能通过改变碳酸钙沉淀所需的基质,去控制纳米细菌生长的速度和形状。另外,科学家还发现,羟磷灰石只在特定状态下,比如与抑制晶体生长蛋白质混合时,才聚集在纳米细菌周围,说明羟磷灰石并非纳米细菌生长所必需。这也使得纳米细菌的生长变得扑朔迷离起来。

纳米细菌能感染细胞,发生细胞内外钙化,并且还具有明显的促成核作用,同时它会分泌一些细胞毒素及细胞因子(如内毒素、脂糖、白细胞介素等),从而引起被感染细胞的死亡。另外,纳米细菌比较难分裂、染色和固定,并且没有尿激酶和碱性磷酸酶活性。如果把它放在室内有大量射线进行照射的条件中,16小时之后,就能抑制它的生长。

另外,纳米细菌还与一些疾病有关系。近年来它被认为与肾结石、胆囊结石、动脉粥样硬化等病理性钙化疾病的发生有一定的关系。为什么会有这样的说法呢?它和这些疾病到底有怎样的关系呢?

据研究表明纳米细菌能触发细胞被吞噬,或者是细胞被非正常吞噬,从而引起细胞形成空泡,导致细胞可能发生非凋亡式的溶解。另外,通过透射电镜扫描能够清楚地显示出,纳米细菌与肾磷灰石结石的结构单元在大小及形态学方面有很大的相似性,一般93.1%培养基中都存在着这种细菌。而且,由于纳米细菌具有独特的矿化能力,所以许多学者认为这种能力与骨骼外钙化性疾病存在着病因学关系。后来,有学者对此进行体外实验时发现纳米细菌能攻击某些纤维细胞,并发生细胞内外钙盐沉积,并且被感染的细胞还会出现核变性、核形态改变或细胞溶解等现象。纳米细菌和泌尿生殖系结石、多囊肾、多囊肝、钙化性主动脉狭窄、动脉粥样硬化、软化斑、硬皮病、关节炎、白内障、老年痴呆症、松果体钙化、肿瘤及其他一些人体内组织的病理性钙化和硬化的发生、发展有密切的关系。

那么,纳米细菌是怎样导致这些疾病产生的呢?经过相关专家的不断研究和探索,总结出以下几个方面的致病原因。首先是人体内存在着大量纳米细菌感染;其次人体自身难以将纳米细菌彻底清除;再次基因和环境因素增强了纳米细菌的致病性。纳米细菌并不和其他的菌种一样,在很久以前就存在,它是近20年来新发现的一个菌种,它具有直径小和矿化能力强的特点,并且它还能粘附、侵入、损伤肾集合系统的上皮细胞,形成细小的钙磷结石。

由于纳米细菌具有独特的生理特征,目前对它的研究比较少。而它在许多疾病的发生、发展过程中起着重要的作用。并且,其中的大部分疾病还是人类健康的主要杀手,肾结石是其中最常见的疾病与多发病。因此,要想解决这些病症,必须先要弄清楚纳米细菌的主要致病原因。由于还没有更多、更深层次的探索,所以这还需要人类在纳米细菌上做更多的研究。我们相信在不久的将来,人们一定能够确定纳米细菌的病因。因为只有这样,才能为这些疾病的预防与治疗提供新的、简单有效的方法。