负载小檗碱和氧化锌（ZnO）的壳聚糖纳米颗粒通过靶向铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa PAO1）的胞外聚合物物质，抑制其生物膜的形成

《BMC Biotechnology》：Berberine-ZnO loaded chitosan nanoparticles inhibits biofilm formation in Pseudomonas aeruginosa PAO1 through targeting extracellular polymeric substances

抗铜绿假单胞菌生物膜纳米材料研究：合成的CS-ZnO-Ber NPs通过抑制外排泵、干扰AlgD/PelD/PslG等蛋白及减少胞外多糖（92.8%-31.7%）显著削弱生物膜形成并降低毒力。

　　

摘要

背景

生物膜的形成是细菌应对抗菌剂和加重感染的重要策略。在这项研究中，我们合成了负载小檗碱和氧化锌的壳聚糖纳米颗粒（CS-ZnO-Ber NPs），并探讨了它们作为抗铜绿假单胞菌（PAO1）生物膜的潜在作用。

结果

CS-ZnO-Ber NPs具有非晶结构，粒径范围为34.7至407.7纳米，ζ电位为-38.5 mV。通过结晶紫染色实验验证了这些纳米颗粒的生物膜抑制活性。根据扫描电子显微镜（SEM）成像观察，用纳米颗粒处理的细胞形成的生物膜较薄且聚集程度较低，而未处理的细胞则形成了结构紧密的生物膜。此外，在CS-ZnO-Ber NPs的亚抑制浓度下，细胞外基质成分（包括胞外多糖、菌膜和藻酸盐）的生成量分别减少了92.81±0.84%、81.45±3.1%和31.74±2.91%。此外，暴露于CS-ZnO-Ber NPs还显著降低了绿脓素的产生，并减弱了细菌的运动能力（包括游动、群集和抽搐）。CS-ZnO NPs和CS-ZnO-Ber NPs的EtBr最低抑菌浓度（MIC）分别降低了4倍和8倍，表明它们具有抑制外排泵的活性。分子对接模拟显示，小檗碱与生物膜相关蛋白（AlgD、PelD和PslG）以及群体感应调节因子LasI和LasR的结合取向较为有利。

结论

总体而言，CS-ZnO-Ber NPs显著减少了细胞外基质成分，从而形成了弱而不稳定的生物膜。需要进一步研究来验证这些发现，但这些结果表明CS-ZnO-Ber NPs有望成为控制铜绿假单胞菌引起的生物膜相关感染的有效剂。