一、科研前线：直面细菌生物膜的耐药挑战

在南方科技大学医学院，杨亮教授带领的团队长期致力于破解一个困扰全球医学界的难题——细菌生物膜引发的慢性感染与抗生素耐药。细菌生物膜是细菌为适应恶劣环境而形成的特殊聚集状态，它们通过分泌胞外聚合物相互粘附，形成致密的“微生物城堡”。这种结构让细菌对抗生素的耐药性提高10-1000倍，导致伤口感染、植入器械感染、肺部感染等疾病迁延不愈，成为临床治疗的顽固堡垒。

杨亮教授的多项研究揭示了生物膜形成与耐药的关键机制：从群体感应信号调控，到胞外多糖基质的物理屏障作用，再到生物膜内代谢异质性导致的“持留菌”表型。阐明了多条铜绿假单胞菌生物膜形成的调控通路(Journal of Advanced Research 2026, ISME J 2024)，报道了细菌能在人体感染部位迅速进化成高c-di-GMP合成的强生物被膜形成菌株，通过分泌高浓度的藻酸盐多糖来逃逸免疫系统并产生耐药(Cell&Bioscience 2022)。课题组进一步探究了多个人体代谢产物直接作用于病原菌并诱导其生物膜形成的分子机制。生物膜一旦形成，内部细菌细胞分泌的群体感应分子能在感染微环境中积累(npj Biofilms and Microbiomes 2024)，并作用于巨噬细胞——这类在抗感染免疫中起核心作用的固有免疫细胞，显著提升巨噬细胞内脂质过氧化物水平，触发铁死亡（Nature Communications 2025）。他的工作不仅深化了对这一复杂生物过程的理解，更指向了一个核心突破点：单独使用抗生素难以根除生物膜（图1），必须开发针对生物膜结构本身的“拆墙工具”。

图1：铜绿假单胞菌生物膜能对单一抗生素疗法（例如环丙沙星和多粘菌素）耐受

二、生物膜抑制剂：为抗生素开辟战场的“助攻手”

杨亮团队开发出一系列靶向生物膜形成关键环节的小分子抑制剂，这些抑制剂并不直接杀死细菌，而是通过干扰细菌的群体感应、抑制胞外聚合物合成、或破坏已形成的生物膜基质，从而“瓦解”细菌的防御工事（图2）。“这就像在攻城战中，先用工程器械破坏城墙，再让士兵冲锋。”杨亮比喻道。实验证明，这类抑制剂与常规抗生素联用，能显著增强抗生素对生物膜内细菌的杀伤效果，降低抗生素用量，减少耐药选择压力。相关论文近期发表在Advanced Science（2023）,ACS Catalysis（2025）等期刊。这种“助攻”策略为后抗生素时代提供了一种新思路：从“直接杀菌”转向“破除防护、协同歼敌”，为传统抗生素疗法续写新章。

图2.靶向生物膜形成关键环节的小分子抑制剂。

三、前瞻：AI赋能精准对抗生物膜

面对生物膜的复杂性与演化适应性，杨亮教授近年来将目光投向更前沿的交叉领域—结合人工智能与合成生物学，开发下一代生物膜耐药菌的精准诊断及噬菌体疗法（图3）。噬菌体是天然感染细菌的病毒，具有高度特异性，且能渗透生物膜。但天然噬菌体也存在宿主范围窄、细菌易进化抵抗等局限。杨亮团队已实现对多个耐药菌耐药性、毒性的人工智能快速鉴定（IEEE Transactions on Automation Science and Engineering 2025），并开发了一套全新的耐药菌-噬菌体精准互作人工智能匹配流程（专利申请中），有望构建一个“数据驱动+知识图谱支持”的全流程闭环系统，直接服务于重症监护、烧伤科、感染科等急需快速处理感染风险的临床场景，具有明确的转化前景和产业化价值。

图3：人工智能指导的细菌耐药性诊断流程图

从解码生物膜的耐药堡垒，到开发协同抗生素的“破壁利器”，再到前瞻性地融合AI与噬菌体疗法，杨亮教授的研究轨迹勾勒出一条从机理到干预、从传统到智能的清晰路径。在他的视野中，对抗细菌耐药不再是一场硬碰硬的消耗战，而是一场借助智能科技、精准施策的智慧医疗新战役。“微生物的世界如同浩瀚宇宙，我们才刚刚开始绘制它的星图。”杨亮教授期待，通过跨学科协作，将生物膜抑制剂、噬菌体疗法与智能设计相结合，最终为无数受慢性感染困扰的患者带来新的治疗曙光。（武琳）