目的:生物膜是微生物感染性疾病的主要致病模式,引致龋病与牙周病的牙菌斑也有着典型的生物膜结构。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。对于生物膜结构的研究,虽然在激光共聚焦扫描显微镜下可以进行实时动态的三维扫描观察,但对于结构的理解仍有欠缺。本研究通过数学机理分析建立模型结构而用测试分析确定模型参数的方法,利用合理简化的模型假设,用数学的语言、符号描述出问题的本质,在此基础上通过对模型中各变量的干扰分析试图为实际问题的解决提供了新的思路。方法:本研究通过体外生物膜模型构建限定菌株的体外生物膜,在激光共聚焦显微镜下,利用对不同分子量(分子量从3KD至200KD)的荧光探针在生物膜样本中的渗透分析,采集数据,并通过流体力学与空间拓扑结构的分析对模型求解,建立生物膜通透性数学模型。并通过原位生物膜收集装置从健康志愿者口腔中采集生物膜样本。采集荧光渗透数据,对结果进行误差分析、统计分析与模型对数据的稳定性分析等,以校正数学模型的实验参数。结果:经过对不同分子大小的渗透参数分析,本研究已建立数学模型如下:u_n(n=1;2;3)是满足ctgu=1/(Ll)u最小的三个正根,N取3并将不同分子量的荧光数据代入模型中获得求解分析,已证实该模型可初步模拟出药物分子对于生物膜的动态渗透过程。结论:本研究建立的数学模型可用于模拟分析不同分子量物质对于生物膜的渗透过程,并经不同实验数据的代入验证,该模型稳定可靠。对于此模型的进一步应用研究正在不断进行中。