几何依赖、力平衡驱动的 Staphylococcus epidermidis 生物膜细胞簇脱离模型

生物膜是细胞被自产生聚合物基质包围的细菌群体， 常见于医疗器械并导致多数医院感染。生物膜生命周期包括解体与扩散，其中细菌簇从生物膜脱离、在血液中循环并潜在定植于二级感染部位。现有模型常将脱离简化为生物膜厚度或外源性聚合物 (EPS) 密度的函数， 且未追踪脱离细胞簇的属性， 这些属性影响其生物学命运， 包括簇大小与形态。针对这一空白， 我们脱离模型考虑剪力与黏附作用于生物膜标记区域， 这些区域由细胞簇几何形状及局部细胞与 EPS 排列决定。黏附参数控制局部 EPS 黏附强度， 并调制以破坏（或削弱）EPS 生物量。我们特别建模来自培养 24 小时 Staphylococcus epidermidis 生物膜的脱离。实验数据用于基准化模拟生物膜， 随后对其施加不同程度的 EPS 破坏。我们考察影响脱离生物膜细胞簇频率、大小与形态的参数， 提供对 compromised EPS 如何影响脱离动力学的机理性见解。该集成建模框架是生物膜脱离过程预测能力的重大进步。