DOI:10.1021/acsami.0c19016

电纺聚酰胺（PA）纳米纤维在医学上具有巨大的应用潜力（在皮肤科中作为抗菌复合载体或外科缝合线）。但是，人们对于这些材料上的微生物定植知之甚少。为了分析纳米纤维表面生物膜的形成及其形态对生物膜形成的影响，需要选择合适的方法并对其进行优化。在此，研究者分析了未经AgNO3官能化和经AgNO3官能化的11种PA纳米材料，并通过临床相关细菌（大肠杆菌CCM 4517、金黄色葡萄球菌CCM 3953和表皮葡萄球菌CCM 4418）测试了生物膜的形成。通过四种不同的方法，证实了所有这些细菌都附着在PA上并形成生物膜。但是，所选择的方法也会影响结果。为了研究所选细菌形成的生物膜，通过扫描电子显微镜、刃天青染色和菌落形成单位计数取得了可比结果。由于CV染料与PA结构的结合，通过结晶紫（CV）染色获得的值具有误导性。此外，纳米纤维形态参数（纤维直径和透气性）和AgNO3功能化对生物膜的成熟度有着显著的影响。此外，还揭示了透气性与表面密度和纤维直径之间的相关性。统计分析表明，纤维直径是影响生物膜形成的关键因素（p≤0.01）。用AgNO3（0.1wt％）对PAs进行功能化可有效抑制生物膜的形成。0.1wt％AgNO3官能化PA与未官能化PA8％2g/m2对生物膜的影响相同。因此，生物膜的形成可能会受到上述形态参数的影响，最终降低被污染医疗器械感染的风险。

图1.PA8％12g/m2、PA12％13g/m2、PA15％5g/m2和PA12％ 0.5wt％AgNO3结构的SEM图像。

图2.大肠杆菌CCM 4517、金黄色葡萄球菌CCM 3953和表皮葡萄球菌CCM 4418在所选PA纳米材料上形成生物膜的SEM图像（放大倍数10,000x）。

图3.通过CV染色评估PA纳米材料上大肠杆菌CCM 4517、金黄色葡萄球菌CCM 3953和表皮葡萄球菌CCM 4418细菌菌株对生物膜形成的影响。

图4.通过刃天青染色评估PA纳米材料上大肠杆菌CCM 4517、金黄色葡萄球菌CCM 3953和表皮葡萄球菌CCM 4418细菌菌株对生物膜形成的影响。

图5.通过计算PA12％ 0.5％AgNO3 10g/m2小于1.0·101 CFU/cm2的CFU计数，评估PA纳米材料上大肠杆菌CCM 4517、金黄色葡萄球菌CCM 3953和表皮葡萄球菌CCM 4418细菌菌株对生物膜形成的影响。为了进行枚举，使用最低可计数的CFU数（1.0·101）。

图6.刃天青染色的校准曲线显示了刃天青还原成试卤灵与细菌浓度的关系（细菌菌株：大肠杆菌CCM 4517、金黄色葡萄球菌CCM 3953和表皮葡萄球菌CCM 4418）

图7.大肠杆菌CCM 4517、金黄色葡萄球菌CCM 3953和表皮葡萄球菌CCM 4418在8％PAs上形成生物膜的SEM图像（放大倍数10000x）。生物膜主要在粗纤维上形成。

图8.大肠杆菌CCM 4517、金黄色葡萄球菌CCM 3953和表皮葡萄球菌CCM 4418在PA8％2g/m2和PA12％10g/m2 0.1wt％AgNO3上形成生物膜的SEM图像（放大倍数10000x）。