自诱导因子扩散触发群体感应时空变化的SERS响应

细菌通过产生、分泌和接收自诱导因子(AIs)来评估种群密度和调控基因表达,这种细菌与细菌或细菌与环境间的互动为群体感应(QS)。无流体流动情况下,本研究用表面增强拉曼散射技术(SERS)探究AIs扩散与QS响应的时空变化。首先,利用马兰戈尼效应实现了油-水-油三相界面上金纳米颗粒(GNPs)的高效自组装,实现对受QS调控的细菌代谢产物紫色杆菌素、绿脓菌素的超灵敏原位分析。时空模式分析表明：尽管紫色杆菌CV026对不同浓度的信号分子C6-HSL扩散的化学响应距离不同,但响应时间却表现出高度的同步性,这明显不同于染料分子的自由扩散。此外,外源性信号分子C6-HSL形成的局部浓度效应影响紫色杆菌ATCC31532对群体种群密度的正确评估,从而导致紫色杆菌ATCC31532对外源性信号分子的负反馈调节。本研究表明SERS技术可对QS调控的细菌代谢产物的时空分布进行原位快速分析,在未来有潜力取代基于生物发光或荧光蛋白表达的传统方法。