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本论文探索了共轭聚合物对细菌生物膜形成的调控,并研究了它们在调节肠道菌群平衡和提高微生物燃料电池性能方面的应用,主要研究结果如下: 1.利用水溶性共轭聚合物(PFP)既可有效抑制生物膜的形成,同时又可破坏已经形成的生物膜。通过静电和疏水作用,过量的PFP会结合到游离的金黄色葡萄球菌表面将细菌包裹起来,削弱细菌-细菌、细菌-基底之间的相互作用,从而抑制生物膜的形成。细菌形成成熟生物膜后,PFP会通过静电作用结合到生物膜表面,在光照条件下敏化周围氧气分子产生活性氧,从而可以杀死生物膜内的细菌,达到破坏生物膜的目的。 2.利用带正电荷的支状聚合物(PFP-G2)与大肠杆菌通过静电作用结合形成团聚体。团聚体内部的大肠杆菌由于无法感知外界信号分子浓度,不断向外分泌信号分子,因此,PFP-G2延长了群体感应信号分子AI-2产生的时间。过量的AI-2会回到细菌内部,调控下游基因表达,提高大肠杆菌的耐药性和生物膜形成能力。 3.利用阳离子聚噻吩(PMNT)促进肠道菌群中有益菌(大肠杆菌、粪肠球菌和双歧杆菌)的粘附及其生物膜形成。细菌形成生物膜后,加入PMNT的细菌对糖苷和碳水化合物的利用率提高,促进了细菌的群体感应系统及生物膜的形成能力,从而提高有益菌对抗不利环境的能力。 4.利用阳离子共轭聚合物(PMNT)促进细菌形成生物膜的特性,将PMNT与产电细菌S.oneidensis MR-1结合,促进S.oneidensis在碳纸电极上粘附并形成生物膜,提高S.oneidensis在电极上的负载量。利用此电极构建微生物燃料电池,PMNT可以提高S.oneidensis和电极之间的胞外电子传递效率,从而提高微生物燃料电池的性能。