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     細(xì)菌感染是危害人類健康的主要原因之一。革蘭氏陰性菌由于具有不可滲透的外膜，其導(dǎo)致的細(xì)菌感染難被治愈，相關(guān)藥物匱乏。抗菌性多肽以物理作用破壞菌膜，不易產(chǎn)生耐藥性，被稱為下一代抗生素，對革蘭氏陰性菌表現(xiàn)出優(yōu)異的抗菌性能。然而，由于其最小抑菌濃度始終不能與現(xiàn)有抗生素相媲美，限制了抗菌性多肽的臨床應(yīng)用。 

     中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所生物納米材料團(tuán)隊通過將抗菌性多肽偶聯(lián)至一維棒狀的煙草花葉病毒（TMV）外表面來提升抗菌性多肽的抗菌性能。一方面，偶聯(lián)至TMV外表面之后，抗菌性多肽獲得了顯著提高的局部濃度；另一方面，棒狀納米粒子與菌膜的接觸面積通常大于球形納米粒子，因而對菌膜的破壞性更強(qiáng)。結(jié)果表明，偶聯(lián)至TMV外表面的抗菌性多肽獲得了數(shù)百倍提升的抗菌活性，如TAT多肽對大腸桿菌的最小抑菌濃度可由1300 μg /mL降低至3.2 μg/mL（以多肽濃度為計）。通過形貌及基因分析，抗菌性多肽功能化的TMV（Peptide-TMV）通過對膜結(jié)構(gòu)的破壞以及誘導(dǎo)大腸桿菌產(chǎn)生ROS導(dǎo)致大腸桿菌的凋亡。Peptide-TMV與大腸桿菌作用后，還將引起大腸桿菌生物膜相關(guān)基因的下調(diào)，從而抑制了生物膜的形成，抑制率約55%。該工作為大幅提升抗菌性多肽的抗菌活性提供了新策略。 

     相關(guān)研究成果以Conjugating Peptides onto 1D Rodlike Bionanoparticles for Enhanced Activity against Gram-Negative Bacteria為題，發(fā)表在Nano Letters上。理化所在讀博士生謝國成為論文第一作者，研究員牛忠偉及副研究員田野為論文通訊作者。 

     研究團(tuán)隊近年來在基于天然大分子的抗菌材料領(lǐng)域取得了系列成果，如通過病毒衣殼蛋白與光敏劑的組裝構(gòu)建穿膜增強(qiáng)的光動力抗菌體系（Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2019, 116, 23437-23443），通過菌膜誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的殼聚糖-聚乙二醇-抗菌性多肽偶聯(lián)物抵抗綠膿桿菌生物膜感染（ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 13731-13738），平衡改性殼聚糖的抗菌性與安全性以促進(jìn)革蘭氏陽性菌感染創(chuàng)面的修復(fù)（J. Mater. Chem. B 2018, 6, 3884-3893），利用剪切變稀的水凝膠體系構(gòu)建具有抗菌功能的3D打印生物墨水（Bioact. Mater. 2020, 5, 808-818）等。相關(guān)研究工作得到中科院理化技術(shù)研究所所長基金、國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金和中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會的支持。

多肽功能化煙草花葉病毒抗革蘭氏陰性菌及抑制生物膜形成示意圖