沸石咪唑框架纳米复合颗粒对菌膜的清除研究

近年来,新型纳米抗菌材料因其特殊的理化性质和作用机制,在抗菌膜方面展示了不容忽视的潜力.但是,如何提高这些抗菌剂穿透菌膜胞外聚合物基质（EPS）的能力,以达到低剂量、高疗效的目的,仍是一个挑战.为了解决这个难题,通过一锅法成功合成了一种带正电、靶向菌膜中胞外脱氧核糖核酸（eDNA）的沸石咪唑框架纳米复合颗粒（ZIF-8@D）.研究发现,ZIF-8@D能够迅速穿透菌膜,并在菌膜内部释放脱氧核糖核酸酶I(DNase I),DNase I能水解菌膜中的eDNA,以达到分散菌膜的目的 .这项研究不仅为设计高穿透性的抗菌膜材料提供了新思路,而且拓展了沸石咪唑框架结构在生物医学领域的应用.     

纳米氧化锌对白地霉生长和胞外降解酶活性的影响

随着纳米科技的兴起,纳米材料在医学、传感器和精细化工等多个领域发挥着重要作用,但由此产生的纳米材料废弃物可通过人类活动、大气沉降、地表及地下径流等途径进入淡水环境中,对水环境健康构成了潜在的威胁。为探究纳米氧化锌对真菌生长和代谢功能的生态毒性,本研究评估了不同浓度（0.1,0.5,1,5,10和20 mg/L）纳米氧化锌对白地霉（Geotrichum candidum）培养环境pH、生长特征（菌丝鲜重和干重）以及胞外降解酶（酸性磷酸酶、亮氨酸氨基肽酶、纤维二糖水解酶和过氧化物酶）活性的影响。结果表明,纳米氧化锌暴露对真菌培养环境的pH条件没有显著影响。在急性暴露下,1 mg/L纳米氧化锌处理能使真菌鲜重和干重显著降低,而20 mg/L浓度时则相反。此外,低浓度（0.1 mg/L）纳米氧化锌可促进4种胞外降解酶活性,高浓度（5-20 mg/L）时则出现抑制作用,但这种抑制作用在慢性暴露下会减弱甚至转变为促进作用。综上所述,随着暴露时间的推移,白地霉对高浓度纳米氧化锌产生一定的耐受性。未来应进一步探究白地霉作为功能菌种修复纳米材料污染的淡水生态系统的潜力。     

水生植物光合作用影响因子研究进展

水生植物在生理上极端依赖于水环境,对水质的变化十分敏感,其生长和分布受多项环境因子的调控.水体中光照、温度及无机碳是影响水生植物光合作用和生长发育的重要环境因子,是开展水生植被研究的基础和热点.光照是水生植物生长的限制性因子,并决定水生植物在水下分布的最大深度,温度主要影响酶的活性进而影响光合作用的暗反应.探讨环境因子对沉水植物的生长发育的影响,可为水环境生态修复提供依据.     

纳米材料对水中病原微生物的控制研究进展

 近年来,水资源的微生物安全性逐渐引起关注,传统的消毒技术（如氯消毒、紫外消毒）已不能满足社会发展的需求,纳米材料的迅速发展为水中病原微生物控制技术的革新提供了良机。本文综述了近年来利用零价金属纳米材料（如银、铁）、金属氧化物纳米材料（如二氧化钛）和碳基纳米材料（如碳纳米管）等纳米材料控制水中病原微生物的研究现状,分析了纳米材料去除水中病原微生物的机理,从纳米材料自身特性（如尺寸、化学组成、化学结构和表面修饰等）、微生物（如微生物种类、微生物初始浓度等）和环境条件（如pH值、溶解氧等）3个方面阐述了影响纳米材料去除水中病原微生物的主要因素,指出了纳米材料在去除病原微生物的应用中存在的问题,展望了纳米材料在水中病原微生物去除方面的发展方向。     

接合转座子Tn916的水平基因转移

水平基因转移（HGT）极大地提高了细菌物种对环境的适应性,促进了细菌的进化.原核生物通过水平基因转移获得的基因片段为基因岛（GEIs）.接合转座子（CTns）则是一种常见的可移动基因岛,通过接合进行水平基因转移,并主要传播抗生素抗性.该文介绍与讨论了一种发现较早,且被广泛研究的接合转座子Tn916的重组、接合转移和调控模块,阐述了这类接合转座子的一般结构、转移机制和影响.     

可控释放一氧化氮的纳米材料及其生物医学应用

一氧化氮（NO）作为一种内源性气体信使分子,能够对多种生理学功能进行调控.低浓度的NO可以调节平滑肌,维持铁稳态和介导神经传递等;高浓度的NO可以提供一种防御机制.广泛的生理学功能使NO成为热门的治疗性气体分子.现有的NO供体往往存在半衰期短、释放不受控、缺乏靶向性等问题,限制了其进一步的应用.随着纳米技术的发展,研究者们合成了一系列能够可控释放NO的纳米材料,使其能够在治疗部位精确释放,并应用于多个生物医学领域.文章总结了NO供体种类,对常见的NO纳米载体的特性进行了分类介绍,并概述了NO控释纳米药物在治疗心血管疾病和肿瘤治疗等生物医学领域的最新研究进展,对该领域面临的挑战和发展前景进行了讨论.     

氧化石墨烯对高羊茅光合固碳特征的影响

为了探究碳纳米材料对草坪植物光合固碳的影响，采用氧化石墨烯（GO）和高羊茅（Festuca arundinacea Schreb）为实验材料，通过向土壤中添加不同质量分数（1%、3%和5%）的GO进行高羊茅培植，分析了固碳相关指标，包括植物生长、光合参数、光合色素含量、糖含量、糖合成酶活性对GO的响应特征.结果表明：1%GO处理对高羊茅的光合固碳特征没有显著影响，而3%和5%处理显著抑制了植物生长，降低了光合参数、光合色素含量、糖含量和糖合成酶活性，且各指标随着GO质量分数的增加而降低.与对照组相比，5%GO处理下高羊茅的地下鲜重、净光合速率、蔗糖含量和蔗糖合成酶活性分别降低了57.9%、35.3%、56.5%和36.1%.由此可知，高浓度GO处理会显著抑制高羊茅的光合作用，阻碍植物生长，降低植物固碳能力.     

共价有机框架在肿瘤治疗中的应用

共价有机框架（COFs）是一种具有二维（2D）或三维（3D）结构的共价有机多孔晶体材料,主要由碳（C）、氧（O）、氮（N）、硼（B）等元素通过共价键连接而成,具有低密度、大比表面积、多维性、多孔性和高有序晶体结构等优点.作为近几年发展起来的一种新型多孔晶体材料,由于其具有良好的生物相容性、化学稳定性和表面易改性,已有许多报道证实了其在生物医药领域具有广阔的前景.文章概述了COFs在肿瘤治疗中的研究进展,包括药物递送、光动力疗法（PDT）、光热疗法（PTT）和联合疗法,此外还讨论了COFs在肿瘤治疗领域所面临的主要挑战和发展趋势.     

碳纳米材料的制备及应用

碳纳米材料具有独特的低维纳米结构、优异的性能和潜在的应用价值.重点综述上海大学低维炭材料与器件物理研究所在碳纳米材料研究方面的最新进展,并对碳纳米材料的发展趋势及对未来生产生活的影响进行评述.研究所在高纯度高结晶性单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes,SWCNTs)、双壁碳纳米管(double-walled CNTs,DWCNTs)的大量生产与应用,具有量子效应的多壁碳纳米管(multi-walled CNTs,MWCNTs)的合成,碳纳米线的可控生长,单根MWCNT、单根碳纳米线的拉曼(Raman)光谱研究以及石墨烯的大量制备等方面均取得了可喜的成果.     

锂离子电池能源材料研究进展

能源材料是指能源的开发、运输、转换、储存和利用过程中的材料,其中锂离子电池材料是应用和开发前景最好的一种能源材料.改善和提高锂离子电池电化学性能的关键是选取充放电性能良好的电极材料.总结上海大学环境与化学工程学院在新型电极材料领域的研究进展,其中包括锡基纳米粒子、锡基/碳复合纳米材料、碳纳米材料、碳包裹磷酸铁锂复合纳米材料、氧化钴/碳复合纳米材料、氧化镍/石墨烯复合纳米材料,并对该类材料的发展趋势进行展望.     

A component of innate immunity prevents bacterial biofilm development

Antimicrobial factors form one arm of the innate immune system, which protects mucosal surfaces from bacterial infection. These factors can rapidly kill bacteria deposited on mucosal surfaces and prevent acute invasive infections. In many chronic infections, however, bacteria live in biofilms, which are distinct, matrix-encased communities specialized for surface persistence. The transition from a free-living, independent existence to a biofilm lifestyle can be devastating, because biofilms notoriously resist killing by host defence mechanisms and antibiotics. We hypothesized that the innate immune system possesses specific activity to protect against biofilm infections. Here we show that lactoferrin, a ubiquitous and abundant constituent of human external secretions, blocks biofilm development by the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa. This occurs at lactoferrin concentrations below those that kill or prevent growth. By chelating iron, lactoferrin stimulates twitching, a specialized form of surface motility, causing the bacteria to wander across the surface instead of forming cell clusters and biofilms. These findings reveal a specific anti-biofilm defence mechanism acting at a critical juncture in biofilm development, the time bacteria stop roaming as individuals and aggregate into durable communities.     

胞外聚合物(EPS)在藻菌生物膜去除污水中Cd的作用

基于藻菌生物膜在自然水体和污水生物处理工艺中起到去除水体中重金属的重要作用．在室内模拟实验的基础上探讨了丝藻(Ulothrix sp.)-细菌生物膜所分泌的胞外聚合物(EPS)与藻菌生物膜去除毒性金属Cd之间的关系．研究结果表明：EPS主要由丝藻产生，其含量与污水中Cd的去除率及生物膜中Cd的积累量之间相关性良好．处理含Cd污水生物膜和对照组的生物膜ATP的含量比较表明：Cd对藻菌生物膜整体上具有一定的毒性，并在一定程度上抑制了生物膜的活性和生物量的增长．而且，丝藻所分泌的EPS为与其共生的细菌及其本身提供了一个缓冲Cd毒性的微环境，这使藻菌生物膜能在不利的环境中保持较高的活性并能持续有效地去除水体中的Cd．     

Gene expression in Pseudomonas aeruginosa biofilms.

Bacteria often adopt a sessile biofilm lifestyle that is resistant to antimicrobial treatment. Opportunistic pathogenic bacteria like Pseudomonas aeruginosa can develop persistent infections. To gain insights into the differences between free-living P. aeruginosa cells and those in biofilms, and into the mechanisms underlying the resistance of biofilms to antibiotics, we used DNA microarrays. Here we show that, despite the striking differences in lifestyles, only about 1% of genes showed differential expression in the two growth modes; about 0.5% of genes were activated and about 0.5% were repressed in biofilms. Some of the regulated genes are known to affect antibiotic sensitivity of free-living P. aeruginosa. Exposure of biofilms to high levels of the antibiotic tobramycin caused differential expression of 20 genes. We propose that this response is critical for the development of biofilm resistance to tobramycin. Our results show that gene expression in biofilm cells is similar to that in free-living cells but there are a small number of significant differences. Our identification of biofilm-regulated genes points to mechanisms of biofilm resistance to antibiotics.     

生物膜和生物膜形成菌的研究

细菌生物膜是一个复杂的微生物群落,生物膜巾除了水和细菌以外,还含有细菌分泌的胞外聚合物、吸附的营养物质、代谢产物及DNA等细菌裂解产物.介绍细菌生物膜的形成过程,并综述了近年来医学领域以几种成膜力强的条件致病菌为研究对象,从基因水平上证实了细菌细胞表面结构鞭毛、纤毛、胞外聚合物和群体感应信号分子等细胞因子对生物膜形成的影响.     

没食子鞣质及其有效提取物对牙菌斑生物膜形态结构和活性的作用

研究药物没食子鞣质及其有效提取物对牙菌斑生物膜形态结构和活力的影响,了解常态生物膜形成过程中生物膜活力的变化,以及药物作用下生物膜形态结构和活力的变化,探讨药物对牙菌斑生物膜的作用机制.采用倒置荧光显微镜结合特异荧光染料标记常态牙菌斑生物膜生长过程中死菌和活菌变化,及药物处理后牙菌斑生物膜中死菌和活菌的构成,观察常态牙菌斑生物膜形竺过程中生物膜结构及活力的变化以及药物作用下生物膜形态结构和活力的变化;研究和评估常态牙菌斑生物膜的形态结构和细菌活力及实验药物对牙菌斑生物膜结构和细菌活性的影响.结果显示,从早期细菌定植粘附到形成成熟生物膜结构的各个过程中都存在一定数量的死菌.24 h常态生物膜结构中活菌面积占主导地位,有少量的死菌存在,细菌互相紧密粘附在一起,生物膜结构清晰,其间有各管道结构.0.05%洗必泰24 h细菌生物膜作用后,细菌总量明显下降,残存滞留的细菌基本为死菌.0.023%的氟化钠(NaF)作用细菌生物膜后,生物膜结构发生了明显的变化,细菌总量明显减少,但是存在的细菌以活菌为主.经过4mg/mL的没食子鞣质及其有效提取物作用后,生物膜中各管道结构模糊不清,细菌变得散开,生物膜细菌总量减少,与24 h常态生物膜比,有显著差异(P<0.05),生物膜结构密度下降,其中有大量的死菌和部分活菌存在.实验组活菌百分比与阴性对照组活菌百分比相比有显著差异(P<0.05).由此得出结论,实验药物对牙菌斑生物膜的作用一方面是对生物膜中细菌的杀灭,另一方面是改变牙菌斑孝竺膜的形态结构,降低生物膜密度及调整生物膜内部死活菌的比例.     

珊瑚来源群体淬灭活性产生菌的筛选与抑菌活性研究

珊瑚病原菌的群体感应（Quorum Sensing，QS）是介导珊瑚疾病发生的重要因素，抑制病原菌的群体感应可以有效抵抗病原菌的侵染作用。为解决耐药性难题并维持珊瑚礁生态系统健康，本研究以紫色杆菌（Chromobacterium violaceum）为指示菌，从三亚市鹿回头半岛三亚湾（109°28''E，18°13''N）采集的珊瑚样品中，分离筛选具有较高群体淬灭酶活性的珊瑚共附生细菌，经16S rDNA测序初步鉴定其大部分为弧菌属。进一步研究群体淬灭活性菌株对两株珊瑚致病菌溶珊瑚弧菌V545（Vibrio coralliilyticus）和溶藻弧菌Z-14（V.alginolyticus）的生长、运动及生物被膜生成的影响。结果显示，5株群体淬灭活性菌株明显抑制溶珊瑚弧菌V545及溶藻弧菌Z-14的生长，8个菌株对溶藻弧菌Z-14的运动有明显抑制作用；9个菌株可显著抑制溶珊瑚弧菌V545生物被膜形成，13个菌株可显著抑制溶藻弧菌Z-14的生物被膜形成，其中11个菌株对溶藻弧菌Z-14生物被膜生长抑制率均超过85%；部分群体淬灭活性菌株对溶珊瑚弧菌V545和溶藻弧菌Z-14的生长、运动及生物被膜形成均有显著抑制作用。本研究筛选获得具有群体淬灭活性的细菌，并揭示其群体淬灭活性对珊瑚致病菌生长、运动、生物膜生成的影响，为解决珊瑚微生物抗病机制提供理论依据与原创材料。     

细菌生物膜与各微生物类群之间的作用关系

从细菌生物膜与真菌、其他细菌、原生动物及噬菌体4个角度对其作用进行了综述。在细菌与真菌之间,生物膜不仅是细菌的拮抗手段,也可介导两者之间的共存。在应对异种细菌时,其作为一种物理防御手段与入侵者竞争。遭受原生动物捕食时,生物膜的致密程度上升以应对原生动物的冲击,或是减少生物膜形成,形成不易被掠食的微菌落。而在抵抗噬菌体侵染方面,生物膜的作用包括使菌体紧密排列,调节本身化学成分变化及群体感应功能,抑制噬菌体感染。     

青岛港湾微型污损生物群落研究——不同涂层的碳钢/海水界面生物膜初探

 海洋微型污损生物膜会影响金属腐蚀过程和防污涂料性能,是污损生物群落的初级食物链,一直是国内外的研究焦点。研究了冬季青岛中港海水中暴露100余天的碳钢表面形成的腐蚀产物膜,以及载玻片、HT防腐涂层和NFGP600防污涂层表面形成的生物膜,采用电化学技术研究材料表面生物膜特征,运用SEM、EDS、XRD表征生物膜形态和物质组成,分析生物膜细菌、硅藻和原生动物的种类及形貌。研究表明,生物膜由细菌、硅藻、原生动物和海水中无机、有机颗粒组成;钢/海水界面同时发生钢的腐蚀和微型生物附着过程,两个过程互相作用使碳钢表面形成不定型、松软、不连续的腐蚀产物膜;防腐涂层表面生物膜由于原生动物对菌藻的蚕食和碳酸盐的存在,形成了较为疏松的生物膜,而防污涂层表面没有原生动物的影响,形成了致密的生物膜,在一定程度上能够隔绝海水环境。     

Bacteria adhesion and biofilms on surfaces

Bacterial adhesion has become a significant problem in industry and in the domicile, and much research has been done for deeper understanding of the processes involved. A generic biological model of bacterial adhesion and population growth called the bacterial biofilm growth cycle, has been described and modified many times. The biofilm growth cycle encompasses bacterial adhesion at all levels, starting with the initial physical attraction of bacteria to a substrate, and ending with the eventual liberation of cell clusters from the biofilm matrix. When describing bacterial adhesion one is simply describing one or more stages of biofilm development, neglecting the fact that the population may not reach maturity. This article provides an overview of bacterial adhesion, cites examples of how bacterial adhesion affects industry and summarises methods and instrumentation used to improve our understanding of the adhesive properties of bacteria.     

Bacterial adhesion and biofilms on surfaces

Bacterial adhesion has become a significant problem in industry and in the domicile,and much research has been done for deeper understanding of the processes involved.A generic biological model of bacterial adhesion and population growth called the bacterial biofilm growth cycle,has been described and modified many times.The biofilm growth cycle encompasses bacterial adhesion at all levels,starting with the initial physical attraction of bacteria to a substrate,and ending with the eventual liberation of cell dusters from the biofilm matrix.When describing bacterial adhesion one is simply describing one or more stages of biofilm development,neglecting the fact that the population may not reach maturity.This article provides an overview of bacterial adhesion.cites examples of how bac-terial adhesion affects industry and summarises methods and instrumentation used to improve our understanding of the adhesive prop-erties of bacteria.