生物被膜(biofilm)是指单细胞微生物通过粘附于介质表面，分泌胞外多聚基质（胞外多糖、蛋白、DNA等），将其自身包绕其中而成的膜样微生物细胞聚集物。生物被膜的形成使细菌具有更强的适应外界环境的能力，这也是导致微生物产生耐药性及感染性疾病难以治疗的重要原因之一，研究生物被膜形成与瓦解的机制可为预防和解决由生物被膜引起的各种问题奠定理论依据和提供相应策略。胞外多糖是胞外多聚物网中的关键组分，在维持生物被膜形态结构、保护生物被膜内的菌细胞免受抗生素和宿主免疫攻击等过程中起着重要作用。本文以铜绿假单胞菌生物被膜及胞外多糖Psi为研究对象，发掘并探究了Psi的铁结合能力及抑制/瓦解生物被膜的新因子。Psi多糖是铜绿假单胞菌菌株生物被膜胞外多聚基质的关键组分，可以形成三维立体网络将菌细胞群体网罗在一起。已知铁可以作为一种信号分子调节生物被膜的发展，然而其具体的调节机制尚不明确。　　本研究通过对非黏性铜绿假单胞菌野生型菌株PAO1及其Psi多糖缺失突变株WFPA800的转录组对比分析发现参与铁摄取和氧化应激反应的相关基因及基因簇均在Psi缺失突变株中大幅上调，提示Psl多糖的缺失造成了菌体的铁缺乏。研究进一步用实验验证了Psi多糖具有在体外及生物被膜体内环境中结合铁的能力，即Psi多糖可以作为蓄铁池为铜绿假单胞菌的菌细胞储存铁，维持胞周充足且适宜的铁浓度。而且，高铁信号通过抑制psi抑制子AmrZ的转录和鼠李糖脂的合成分别从转录和翻译后两个水平提高Psi多糖的产量，从而促进了生物被膜的形成，且这种调节机制亦适用于铜绿假单胞菌的黏性菌株。研究还发现，Psl是铜绿假单胞菌中唯一种对二价及三价铁离子都有结合能力的多糖，且与二价铁离子的结合能力更强。研究揭示了铜绿假单胞菌通过环境铁信号调控Psl多糖合成并利用Psi来结合和摄取环境铁的一种新的生存策略。胞外多聚基质和菌细胞群体的保护导致生物被膜对抗菌药物的天然耐受，将生物被膜瓦解分散为游离细胞有望恢复对抗菌药物的敏感性。然而，如何快速而有效的将已形成的生物被膜瓦解分散为游离细菌细胞是多年来的难题。本研究发现，外源添加纳摩尔级的PslG----一个参与铜绿假单胞菌关键胞外多糖Psl合成的蛋白可以有效抑制生物被膜的形成，并可以使已形成的生物被膜迅速瓦解分散为游离细菌。PslG蛋白通过降解Psi胞外多糖，破坏其丝状基质网使菌细胞从生物被膜中释放出来。PslG的处理确实能增强生物被膜中的菌细胞对抗生素的敏感性，从而提高清除率。研究还进一步发现PslG蛋白对假单胞菌属的多种细菌产生的生物被膜均有明显的抑制和降解作用，是一种广谱高效的生物被膜抑制因子。此外，PslG对人细胞以及线虫均无毒性。这些研究结果提示PslG蛋白作为对抗生物被膜相关感染的潜在应用前景。锌离子和亚锡离子是一些牙膏品牌，如佳洁士牙膏中常用的活性物质添加剂。本研究评估了Zn lactate·3H2O和SnF2对铜绿假单胞菌生物被膜的作用。对菌株PAO1生物被膜的抑制实验证实锌离子和亚锡离子都具有抑制生物被膜的功能，联用效果尤佳:锌离子通过干扰胞外多糖基质网的形成起作用，而亚锡离子则可以明显降低生物被膜的生物量。最重要的发现是，采用佳洁士牙膏工作浓度的两种化合物联用可以完全抑制铜绿假单胞菌PAO1生物被膜的形成。