石墨烯量子点通过与细菌淀粉样蛋白自组装发挥抗生物膜活性

细菌生物膜是地球生态系统的重要组成部分，可能引发多种生态、技术和健康问题。生物膜的环境适应能力和复杂组织结构得益于细胞外基质，该基质在细菌群落周围构建了一个保护性的生物分子网络。现有的抗生物膜制剂能够干扰细胞外基质的产生，但由于基于小分子，它们易被细菌降解并迅速从生物膜中扩散流失。这两个因素严重降低了其疗效，而它们对高等生物的毒性也为其临床实用性带来了额外障碍。在本文中，我们报道了石墨烯量子点有效分散成熟且富含淀粉样蛋白的 Staphylococcus aureus 生物膜的能力，其干扰了作为细胞外基质关键结构成分的淀粉样纤维的自组装。通过模拟肽结合生物分子，石墨烯量子点与淀粉样纤维的肽单体——酚可溶性调制蛋白（phenol-soluble modulins）形成超分子复合物。实验和计算结果表明，石墨烯量子点能够高效对接到该肽的 N-terminus 附近并改变酚可溶性调制蛋白的二级结构，从而破坏其纤维化过程，这代表了一种消除细菌群落的新策略。