邹一同学为第一作者在Acta Biomaterialia上发表研究论文

Three Lines of Defense: A Multifunctional Coating with Anti-Adhesion, Bacteria-Killing and Anti-Quorum Sensing Properties for Preventing Biofilm Formation of Pseudomonas aeruginosa

Yi Zou, Chunxia Liu, Haixin Zhang, Yan Wu, Yuancheng Lin, Jingjing Cheng, Kunyan Lu, Luohuizi Li, Yanxia Zhang*, Hong Chen, Qian Yu* 

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.biomac.2c00233

细菌在材料表面的定殖以及随后形成的生物被膜在生物材料（如植介入材料）等领域造成了严重的影响，已成为亟待解决的全球医疗问题。近年来，研究人员致力于开发一系列能够高效杀灭在材料表面形成的生物被膜的策略。然而，由于生物被膜具有复杂的化学成分和物理结构，膜内细菌对杀菌剂以及宿主免疫系统的耐受性较强，因此难以完全消除表面形成的生物被膜。此外，杀菌剂的大量使用不可避免得会对正常组织细胞造成损伤。秉持“防大于治”的理念，我们提出相比于清除材料表面形成的生物被膜，对表面进行改性来预防生物被膜形成是一种更加安全、经济和实用的策略。在本论文中，我们制备了一种结合抗黏附、杀菌和抑制群体感应（QS）三种功能的抗生物被膜表面，最外层吸附的高亲水性透明质酸（HA）能够在生物被膜形成的初期抑制大部分细菌的黏附，当黏附的细菌在表面定殖后，分泌的代谢物能够降解HA，暴露出下层的季铵化壳聚糖（QCS）和酰化酶（ACY）。QCS具有优异的杀菌性能，能够杀死表面的细菌；而ACY对铜绿假单胞菌（本论文使用的模型菌）的QS信号分子酰基高丝氨酸内酯（AHL）具有高效的水解作用，进而干扰细菌的QS过程，抑制生物被膜的形成。抗生物被膜实验结果表明：在3天的实验周期内，与对照组相比，我们制备的多功能表面上细菌的增殖数量减少了98%，生物量减少了71%。此外，得益于具有良好生物相容性的构建模块和温和的制备方法，该涂层显示出忽略不计的细胞毒性和基材普适性，在各种生物医学应用显示出巨大的潜力。