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背景:龋病是世界上最普遍的慢性疾病之一,是一种复杂生物膜介导的细菌感染性疾病。变形链球菌（Streptococcus mutans,S.mutans）是龋病的主要致病病原体之一。传统化学抗菌剂的预防使用存在一定的副作用。抗菌肽（Antimicrobial peptides,AMPs）因不易诱导细菌耐药性和良好的抗菌活性等优势,在龋病的预防方面具有良好的应用前景。然而,天然AMPs面临生产成本高,生物利用度低,易被蛋白酶水解,以及全身给药时的潜在毒性等问题。近年来,仿天然AMPs的抗菌聚氨基酸材料由于其易于合成及修饰,生产成本低,蛋白酶稳定性高和生物相容性好等优点而得到广泛关注。在本研究中,我们合成了5种具有不同疏水端基及聚合度的均聚赖氨酸材料,研究了其对变形链球菌的抗菌作用,并探讨其在龋病预防方面的潜力。目的:本研究合成了5种聚赖氨酸材料:C6-PLL15,C12-PLL15,C12-PLL26,C16-PLL15和C18-PLL11,围绕其对变形链球菌的抗菌效果、抗菌机制、抑制生物膜形成和降低致龋性四个方面进行研究,探讨聚赖氨酸的结构对变形链球菌抗菌性能的影响,筛选具有最佳抗菌性能的聚赖氨酸结构。方法:使用不同碳链长度的伯胺作为引发剂引发Nε-苄氧羰基-L-赖氨酸N-羧基内酸酐开环聚合,脱保护后得到一系列具有不同疏水端基及聚合度的均聚赖氨酸(Cx-PLLn:C6-PLL15,C12-PLL15,C12-PLL26,C16-PLL15和C18-PLL11)。通过核磁共振氢谱和凝胶渗透色谱对产物进行表征。通过测定上述聚赖氨酸的最小抑菌浓度（Minimal inhibitory concentration,MIC）和最小杀菌浓度（Minimum bactericidal concentration,MBC）来评估聚赖氨酸的体外抗菌性能。通过菌落计数法评估聚赖氨酸的体外杀菌动力学。使用细胞内外膜荧光探针及透射电子显微镜探讨其抗菌机制。通过结晶紫染色实验,扫描电子显微镜实验,细菌活死染色实验和MTT法研究了所合成的聚赖氨酸对变形链球菌生物膜形成的影响。通过测定产酸及生物膜中胞外多糖（Exopolysaccharides,EPS）含量,进一步探讨聚赖氨酸对变形链球菌致龋能力的影响。通过CCK-8实验对聚赖氨酸的细胞毒性进行评估。结果:1.Cx-PLLn的抗菌效果:1.1 Cx-PLLn的MIC及MBC:C6-PLL15,C12-PLL15,C12-PLL26,C16-PLL15的MIC均为7.8μg/m L,C18-PLL11的MIC为15.6μg/m L;各组的MBC分别为:C6-PLL15:15.6μg/m L;C12-PLL15:7.8μg/m L;C12-PLL26:31.2μg/m L;C16-PLL15:15.6μg/m L;C18-PLL11:15.6μg/m L。1.2 Cx-PLLn对变形链球菌的杀菌动力学:15.6μg/m L的C6-PLL15作用3 h到4 h显示出杀菌作用,4 h内杀灭所有活菌。7.8μg/m L的C12-PLL15作用2 h到3 h显示出杀菌作用,3 h内杀灭所有活菌。31.2μg/m L的C12-PLL26和15.6μg/m L的C16-PLL15,C18-PLL11作用1 h到2 h显示出杀菌作用,2 h内杀灭所有活菌。2.C12-PLL15的抗菌机制:2.1 C12-PLL15对变形链球菌外膜通透性的影响:由于C12-PLL15具有最好的抗菌活性,选择其作为代表材料进行抗菌机制研究。经过C12-PLL15处理的变形链球菌菌液呈现出8-苯胺基-1-萘磺酸染料的荧光增强,表示细胞外膜通透性的提高。2.2 C12-PLL15对变形链球菌内膜去极化的作用:经过C12-PLL15处理的变形链球菌菌液呈现出3,3’-二丙基硫杂二羰花青碘化物染料的荧光增强,表明其引起了细胞内膜的去极化。2.3 C12-PLL15对变形链球菌细胞结构的影响:经过C12-PLL15处理的变形链球菌的细胞壁和细胞膜变得模糊及不连续,细胞质内容物从细胞膜的孔中溢出。3.Cx-PLLn对变形链球菌生物膜形成的抑制作用:3.1生物膜生物量:C6-PLL15,C12-PLL15和C18-PLL11在1/2 MIC的浓度时对变形链球菌生物膜的形成有抑制作用,C6-PLL15具有更好的抑制生物膜形成作用。各组Cx-PLLn抑制超过90%的最小抑制生物膜浓度（Minimum biofilm inhibition concentration,MBIC）为:C6-PLL15,C12-PLL15和C12-PLL26:7.8μg/m L;C16-PLL15和C18-PLL11:15.6μg/m L。3.2生物膜的形态及细菌活力:MBIC90浓度的Cx-PLLn组变形链球菌生物膜形成的量大大减少,生物膜结构消失,仅可见少量浮游死菌及其他杂质。3.3生物膜的代谢:低浓度的聚赖氨酸Cx-PLLn（≤3.91μg/m L）未能降低生物膜的代谢活性,反而增加了生物膜代谢率。4.Cx-PLLn对变形链球菌致龋能力的影响:4.1 Cx-PLLn对变形链球菌产酸的影响:经过3.9μg/m L C6-PLL15/C12-PLL15处理的浮游变形链球菌菌液p H值在24 h内保持中性。在前12 h,经过1.95μg/m L C6-PLL15/C12-PLL15处理的浮游变形链球菌菌液p H值均可维持在7左右,12 h后抑酸能力降低,24 h后达到与对照组相似的水平。其他各组聚赖氨酸仅能不同程度地降低变形链球菌的产酸速度。4.2 Cx-PLLn对变形链球菌合成胞外多糖能力的影响:当浓度≥3.91μg/m L时,C6-PLL15,C12-PLL15和C16-PLL15显著抑制变形链球菌合成EPS的能力。5.Cx-PLLn的细胞毒性:当浓度低于62.5μg/m L时,C6-PLL15无明显细胞毒性;当浓度低于31.2μg/m L时,C12-PLL15和C12-PLL26无明显细胞毒性;当浓度低于15.6μg/m L时,C16-PLL15无明显细胞毒性;当浓度≥3.91μg/m L时,C18-PLL11呈现对细胞的毒性。C6-PLL15的50%抑制浓度(50%inhibitory concentration,IC50)介于62.5-125μg/m L;C12-PLL15和C12-PLL26的IC50为125μg/m L;C16-PLL15和C18-PLL11的IC50为31.2μg/m L。结论:1.聚赖氨酸C6-PLL15,C12-PLL15,C12-PLL26,C16-PLL15和C18-PLL11对变形链球菌均具有杀菌效果,以C12-PLL15效果最显著（MBC:7.8μg/m L）。2.C6-PLL15抑制变形链球菌生物膜形成的效果最优(MBIC50:3.9μg/m L)。3.C6-PLL15和C12-PLL15具有明显的抑制变形链球菌产酸及合成EPS的能力。4.C6-PLL15和C12-PLL15在抑制变形链球菌的有效浓度内具有良好的生物安全性。