细菌在自然界中无处不在,部分细菌会引发疾病,危害人类健康,其可在生产生活中的各种器具表面形成的生物被膜进而造成生物腐蚀,或在外科手术植入物上形成生物被膜造成二次感染。特别是抗生素的过度使用致使细菌耐药性的快速出现并发展,如今已然是危害人类健康的全球性问题。不过,也有对人体有益的细菌,如肠道菌群即是人类生存的根本;生物被膜也因其独特的生理化学性质,可被应用到生产生活中发挥正面作用,近年来更是作为生物材料合成底物应用到合成生物学领域。随着纳米技术的兴起,涌现出大量具有独特理化性质的纳米材料,具有作为抗生素替代物的潜力,为解决细菌耐药性问题带来了新希望,但抗菌性能和生物相容性难以平衡的问题依然存在。另一方面,遗传手段有限,生物被膜机械性能弱等,也限制了其在合成生物学领域的应用。本论文中,将新型碳纳米材料石墨炔和银纳米颗粒结合起来,构建了一种新型抗菌材料,并通过表达特定蛋白与矿化结合来调控生物被膜机械性能,以拓宽其应用面。具体研究内容如下:(1)石墨炔银纳米复合材料抗菌碳纳米材料和金属纳米材料均已被证明具有抗菌性,将石墨炔这种新型二维碳纳米材料作为基底,利用其还原性原位还原Ag~+,构建了石墨炔-银纳米颗粒复合材料,并通过电子显微镜等表征手段确认了材料的合成。随后选用大肠杆菌和枯草芽孢杆菌为模式菌株,验证了复合材料的广谱抗菌性,同时证明复合材料可通过破坏细菌细胞膜及诱导活性氧产生两种方式杀菌,且复合材料不会引起细菌的耐药性。最后用MTT比色法证明了复合材TLC bioautography料对人源细胞未显示出毒性。这些结果都说明石墨炔银复合材料具有临床应用潜力,为开发纳米复合抗菌材料提供了新的思路。(2)ICI 46474 NMR工程化枯草芽孢杆菌生物被膜机械性能调控枯草芽孢杆菌作为革兰氏阳性菌模式菌株,目前已有成熟的遗传学工具可对其进行改造,以作为合成活体功能材料的底物。本工作将枯草芽孢杆菌生物被膜胞外基质中的TasA蛋白与具有碳酸钙矿化促进作用更多的n16N蛋白融合,通过重组质粒转化得到表达TasA-n16N融合蛋白的工程化生物被膜,并用传统的碳酸钙矿化方法对其进行矿化,以增强其机械性能。流变学结果显示生物被膜机械性能确有提高。同时,实验测得矿化后的生物被膜保留了再生能力,其内部细菌也保持了活性。这些结果说明TasA-R融合蛋白可成功表达并行使功能,工程化枯草芽孢杆菌生物被膜经过原位矿化具有被制成高强度活体功能材料的潜力。总而言之,细菌及其生物被膜具有两面性,其对内部细菌的强大保护力使其既可介导细菌耐药性又可被改造成多功能活体材料。石墨炔银复合材料具有解决生物被膜感染问题的潜力,而生物被膜具有通过遗传改造和化学修饰制备为高机械强度的活体功能材料的潜力。