耐药性被世界卫生组织列为全球十大健康威胁之一,每年导致数百万人死亡,且在农业、食品工业、环境消杀等领域引发连锁危机。当传统抗生素因耐药菌蔓延逐渐失效时,陕西科技大学生物与医药学院教授胡梁斌带领的食品微生物安全与健康科技创新团队,正以一场“逆向思维”的科学突围,为破解这一全球难题开辟新路径——他们没有追逐“超级抗生素”,而是将目光投向微生物最原始的生命终点:死亡。
▲胡梁斌
从“死亡密码”到“抗菌利器”
20年深耕的破局之路
胡梁斌的办公室里,摆着一沓泛黄的实验记录。最早的一页写着:“1998年,大肠杆菌在培养基中呈现异常死亡现象——概率不足0.1%,但死亡特征与常规杀菌剂作用结果高度相似。”这是他与微生物“死亡机理”结缘的起点。
在传统认知中,微生物死亡多由抗生素破坏细胞壁、抑制蛋白质合成等“主动攻击”引发。但胡梁斌团队发现,某些极端条件下(如宿主免疫细胞攻击、环境铁离子浓度骤变),微生物会因“被动代谢崩溃”死亡,这种现象与哺乳动物“铁死亡”(一种铁依赖的脂质过氧化性细胞死亡)高度相似。“比如大肠杆菌的小概率死亡,表面看是随机事件,实则是铁代谢失衡的必然结果。”胡梁斌解释道。
这一发现颠覆了传统研究范式。过去,科学家多在体外培养基中筛选杀菌成分,却忽视了宿主环境中微生物与宿主细胞的动态互作。这就像在“无菌实验室”研究战场胜负,结果往往与真实场景脱节。胡梁斌团队另辟蹊径,将研究重点聚焦于“宿主-病原体互作”:当微生物进入人体,宿主细胞会争夺铁离子,导致病原菌陷入“亚铁饥饿”状态,此时若外界补充铁离子,微生物的铁代谢系统会因过载而崩溃。
沿着这一思路,胡梁斌团队历经20年攻关,构建了以“诱发病原菌亚铁离子爆发”为核心的铁基抗菌理论体系。他们筛选了上千种活性成分,攻克了铁离子易氧化、凝胶体系稀化等技术瓶颈,最终研发出对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等常见病菌,以及耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)、多重耐药铜绿假单胞菌(MRPA)等耐药菌均有效的铁基抗菌剂。实验数据显示,此抗菌剂通过触发细菌脂质过氧化反应,导致细胞膜破裂,其杀菌效率相较传统抗生素提升了3~5倍,在清除生物被膜方面效果显著。
▲胡梁斌(左)参加食品安全营养健康论坛
从实验室到病床
一场与“耐药困局”的正面交锋
2020年,胡梁斌团队在动物实验中取得突破性进展。他们发现,在含铁基抗菌剂的小鼠角膜炎模型中,MRSA感染引发的角膜溃疡可在72小时内愈合,而传统抗生素组则需要14天;烧烫伤感染模型中,使用铁基抗菌剂的伤口不仅愈合速度加快,炎症因子水平还降低了40%。“当时对比了国内外军方的创伤药,我们的效果更优。”胡梁斌回忆。
但成果转化的挑战才刚刚开始。首先是产品稳定性:实验室中活性成分保存率达92%,量产时因环境温湿度波动骤降至65%。团队反复调整配方,最终通过纳米载体包埋技术,将缓释效率提升至90%以上。其次是资金缺口:早期实验投入超千万元,疫情导致合作企业退出,团队一度面临“断粮”困局。关键时刻,胡梁斌的一位高中同学伸出援手,注资500万元支撑中试生产。针对医药产品审批周期长、成本高的问题,团队则选择以消字号产品、医疗器械作为市场切入点,率先解决耐药菌感染的燃眉之急。
2023年,陕西科技大学皮肤微生态工程研究中心成立,为技术研发提供平台;同年,依托省级“双创”政策,宁波爱森乐肤科技有限公司、西安爱恩生命科技有限公司相继成立,推出“躺优乐”老年褥疮护理、“安迪麦瑞”口腔护理及“西轻乐肤”医美系列产品。目前,产品已在浙江、江苏、山东建立70个示范推广点,服务6000余名中老年人,其中老年褥疮患者伤口愈合周期从平均45天缩短至28天,烧烫伤感染患者复发率下降60%。
从“杀菌专家”到“健康守护者”
团队的“破圈”生长
如今的胡梁斌团队,已从最初的4人扩展至12位教师、70多位硕博士生,涵盖微生物学、材料学、临床医学等多学科。他们的研究也从“抗菌”延伸至更广阔的健康领域。
▲团队成员合影
在食品调味料方面,胡梁斌团队研发的食用菌多肽类提鲜减盐调味料,实现了40%的钠含量削减。目前,产品已在电商平台和西北地区部分养老机构推广。在食品保鲜方面,胡梁斌团队同样颇具建树,他们开发的基于病原菌感染实时监测的供应链智慧识别系统,能将食品腐败预警准确率提升至98%,相关技术斩获中国食品科学技术学会创新奖。他们联手开发的“食物中毒快速诊断系统”,通过检测病原菌代谢产物可实现1小时内确诊,荣获中国食品万里行评选的唯一特等奖。
“科研的终极价值是解决真实问题。”胡梁斌常说。在他看来,从实验室到生产线,从论文专利到民生产品,每一步都是对“科学服务人民”宗旨的践行。
时代使命
在“耐药困局”中书写中国方案
回顾20年科研路,胡梁斌感慨:“最初只想搞清楚微生物怎么死,后来发现,让它们‘死得其所’,能救更多人。”如今,铁基抗菌剂的成功不仅为我国微生物抗菌研究赢得国际话语权,更推动了抗菌材料学科的发展。团队发表的130余篇论文中,70余篇被《科学引文索引》(SCI)收录;申请的60余项专利中,11项已实现转化。
“路还很长,”胡梁斌望向实验室里正在调试的智能检测设备,“未来我们还计划开发个性化皮肤检测系统,通过微型传感器实时监测伤口微生物群落,结合AI算法匹配最佳抗菌方案。”在他身后,团队成员正头也不抬地忙碌着:有人记录实验数据,有人调试生产设备,有人则与医院对接临床试验……
从对抗耐药菌到守护皮肤健康,从基础研究到产业落地,胡梁斌团队用20年向行业证明:科学突破从不是空中楼阁,当基础研究与时代需求同频共振,就能迸发出改变世界的力量。正如他在团队墙上的标语所言:“让微生物向‘死’而‘生’,我们正在书写人类与病原菌博弈的新篇章。”
专家简介
胡梁斌,陕西科技大学生物与医药学院教授、博士生导师,陕西省食品微生物安全与健康创新团队带头人,陕西千人计划入选专家,陕西省秦创原“科学家+工程师”队伍首席科学家,陕西省微生物学会会员。先后主持国家自然科学基金项目、重点研发子课题等省部级以上项目15项。作为主要完成人获得省级科技进步奖二等奖2项;先后发表130多篇学术论文,其中《科学引文索引》(SCI)收录70余篇,申请和授权国家专利60余项。