通讯作者：Krasimir Vasilev，Nirmal Goswami

通讯单位：CSIR-Institute of Minerals and Materials Technology, University of South Australia

研究内容：

要点一：

要点二：

要点三：

生物被膜具有很高的临床重要性，因为它们对当前的抗菌疗法和宿主免疫防御具有耐药性，在体内通常需要更高浓度的AgNPs来去除生物被膜。作者预计，由于非饱和碳纳米管和生物膜成分之间潜在的静电吸引，其阳离子性质在破坏生物膜方面具有很高的效率。事实上，CV染色的生物被膜生物量染色显示，27 μg/mL pAgNCs处理后，表皮S. epidermidis和P. aeruginosa生物被膜约90%显著分散(图3 a, b)。使用CLSM获得LIVE/DEAD BacLight细菌生存能力试剂盒染色的生物膜的全厚度z叠图像，并使用Imaris 3D/4D图像可视化和分析软件进行后期分析。图3c−f中的图像显示了处理组之间的显著差异。值得注意的是，用pAgNCs处理显示出强大的杀菌效果，这表明细菌的杀灭(细胞呈强烈红色)和生物膜的消除(生物膜生物量和厚度减少)。为了进一步阐明pAgNCs对细菌细胞的物理作用，作者对生物被膜样品进行了扫描电镜(SEM)扫描。对照样品的SEM显微照片显示完整的密集菌群，没有任何明显的膜完整性损失(图3g,h)。相比之下，用pAgNCs处理可使生物膜基质显著分散。作者还观察到个别细菌表现出不规则皱膜以及裂解细胞的碎片(黄色箭头)。由于作者的pAgNCs的高度阳离子性质，它们的活性增强来自于对细菌膜的有效破坏。这一结果以及活/死试验的结果支持了一种假设，即由红色荧光增强所表明的pAgNCs引起膜通透性(图3c−f)。为了确定pAgNCs对多种生物膜的活性，我们共培养金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和表皮葡萄球菌，以建立多微生物生物膜。CV染色显示，与单一物种相比，24 h时生物膜生物量显著增加(图3i)。

图1：(a) pAgNCs的紫外-可见吸收光谱，插图显示环境光下溶液的颜色。(b) 具有代表性的pAgNCs的TEM显微图及相应的尺寸分布分析。(c) 高分辨率XPS分析纯化的pAgNCs。(d) 纯化的pAgNCs的TGA。

图2:铜绿假单胞菌的CLSM图像显示(a) 活的，(b) 死的，(c) 合并的pAgNCs, AgNPs，壳聚糖，和未经处理的对照。(d)显示处理24小时后分别定量的细菌活力(%)。

图3：(a, b) CV检测不同浓度的pAgNCs处理后表皮S.表皮和P. aeruginosa生物被膜的根除。(c, d) Z叠细菌共聚焦图像。 (e−f) 生物膜生物量的3D表示。(g, h) 处理前后细菌生物膜的SEM分析。(i) 用pAgNCs处理的多菌种细菌生物膜共培养，同时通过CV测量生物膜的辐射。

参考文献

H. Haidari, R. Bright, Z. Kopecki, P.S. Zilm, S. Garg, A.J. Cowin, K. Vasilev, N. Goswami, Polycationic Silver Nanoclusters Comprising Nanoreservoirs of Ag+ Ions with High Antimicrobial and Antibiofilm Activity. ACS Appl. Mater. Interfaces, (2021) Doi: 10.1021/acsami.1c21657.