細菌彈性會影響對聚合物纖維的粘附嗎？

DOI:10.1021/acsami.9b21060

控制細菌與不同地形基質粘附的因素仍未完全確定。本研究旨在利用定量數據首次闡明細菌彈性、形狀和基質形貌在細菌粘附中的作用。以此為目的，計數了附著在不同直徑（0.4-5.5μm）的電紡聚己內酯纖維覆蓋的扁平基底上的銅綠假單胞菌DSM 22644、枯草芽孢桿菌DSM 10和金黃色葡萄球菌DSM 20231三種細菌的種群。根據細菌與基底的首選結合位點對細菌細胞群進行分類。利用膠體探針技術評估細菌的硬度和細菌-聚合物表面的粘附能。建立了一個理論模型，根據細菌的硬度和粘附能之間的平衡來解釋觀測到的種群。該模型還結合了纖維的半徑和細菌的大小和形狀，可預測在較低硬度水平和更多可用細菌?纖維接觸點的粘附增加。由于纖維的無規排列，細菌的粘附在很大程度上取決于纖維的半徑。

圖1.玻璃表面細菌的典型AFM圖像。

圖2.膠體探針配置。（a）將膠體球（玻璃）上的細菌輕輕地推向PCL表面（形態1）。（b）將由PCL球制成的膠體探針推向細菌膜（形態2）。

圖3.無（F0）和有可變直徑纖維（F1-F4）的扁平PCL基底的SEM圖像。

圖4.銅綠假單胞菌DSM 22644、枯草芽孢桿菌DSM 10S和金黃色假單胞菌DSM 20231粘附在基底F0、F1、F2、F3和F4上的掃描電鏡圖像。

圖5.銅綠假單胞菌DSM 22644不同附著配置：（a）一根纖維（1f）、（b）兩根纖維（2f）、（c）三根纖維（3f）、（d）平面（P）、（e）平面和一根纖維（p1f）、（f）平面和兩根纖維（p2f）。

圖6.（a）-（c）不同觀測附著配置上的細菌種群組成：F1-F4基底上的銅綠假單胞菌DSM 22644（a）、枯草芽孢桿菌DMS 10S（B）和金黃色假單胞菌DSM 20231（c），以及（d）F1基底上三種細菌的總種群。

圖7.通過材料和方法部分的實驗驗證獲得的細菌典型壓縮曲線。（1）膠體球上的細菌被推到PCL表面。（2）玻璃表面上的細菌被PCL膠體球壓縮。

圖8.通過材料和方法部分的試驗配置獲得的典型拉伸曲線。（1）將膠體球上的細菌從PCL表面拉開。（2）玻璃表面的細菌被PCL制成的膠體球拉動。在縮回模式下，附著力被確認為最大力。