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中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系、應(yīng)用化學(xué)系劉賢偉課題組，近期在微生物的生物膜形成機制解析方面取得進展，實現(xiàn)了單個微生物細(xì)胞界面粘附強度的成像分析。相關(guān)成果以“Plasmonic probing of the adhesion strength of single microbial cells”為題，于2020年10月15日在線發(fā)表于美國科學(xué)院院刊《Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America》雜志。

微生物生物膜是微生物聚集生長的一種重要形式，在水污染控制、污染物遷移與轉(zhuǎn)化、膜污染和疾病傳播中扮演著重要的角色。微生物在界面的初始粘附是形成生物膜最關(guān)鍵的步驟。因此，解析微生物在界面粘附的微觀過程與機制是實現(xiàn)生物膜調(diào)控、研發(fā)水污染控制技術(shù)的重要前提。雖然已有技術(shù)可測定粘附強度，但往往通量較低、操作難度大，限制了這些技術(shù)的應(yīng)用范圍。

針對以上問題，劉賢偉課題組發(fā)展了基于表面等離子共振的單細(xì)胞粘附強度測定的方法，通過在單細(xì)胞尺度上高通量光學(xué)追蹤微生物在不同界面的納米尺度振動行為，定量分析了微生物與界面的作用勢能，實現(xiàn)了粘附強度的快速測定。該技術(shù)不僅可用于解析生物膜的形成過程，也可以快速篩選生物填料和抗生物污染膜材料，對于研發(fā)新型水污染控制技術(shù)以及生物污染防治技術(shù)具有重要的意義。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系博士研究生劉軼男是論文第一作者。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委員會、科技部和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微納研究與制造中心的支持。

圖1 單細(xì)菌粘附強度的表面等離子體成像分析方法

論文鏈接：https://www.pnas.org/content/early/2020/10/14/2010136117

（環(huán)境科學(xué)與工程系、中國科學(xué)院城市污染物轉(zhuǎn)化重點實驗室、科研部）