中国科学技术大学环境科学与工程系、应用化学系刘贤伟课题组，近期在微生物的生物膜形成机制解析方面取得进展，实现了单个微生物细胞界面粘附强度的成像分析。相关成果以“Plasmonic probing of the adhesion strength of single microbial cells”为题，于2020年10月15日在线发表于美国科学院院刊《Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America》杂志。

    微生物生物膜是微生物聚集生长的一种重要形式，在水污染控制、污染物迁移与转化、膜污染和疾病传播中扮演着重要的角色。微生物在界面的初始粘附是形成生物膜最关键的步骤。因此，解析微生物在界面粘附的微观过程与机制是实现生物膜调控、研发水污染控制技术的重要前提。虽然已有技术可测定粘附强度，但往往通量较低、操作难度大，限制了这些技术的应用范围。

    针对以上问题，刘贤伟课题组发展了基于表面等离子共振的单细胞粘附强度测定的方法，通过在单细胞尺度上高通量光学追踪微生物在不同界面的纳米尺度振动行为，定量分析了微生物与界面的作用势能，实现了粘附强度的快速测定。该技术不仅可用于解析生物膜的形成过程，也可以快速筛选生物填料和抗生物污染膜材料，对于研发新型水污染控制技术以及生物污染防治技术具有重要的意义。

    中国科学技术大学环境科学与工程系博士研究生刘轶男是论文第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金委员会、科技部和中国科学技术大学微纳研究与制造中心的支持。

图1 单细菌粘附强度的表面等离子体成像分析方法

论文链接：https://www.pnas.org/content/early/2020/10/14/2010136117