仿生ECM结构3D MEW纤维支架重塑口腔多微生物生物膜微生态：微生物组与蛋白质组整合分析

本研究针对体外模拟多微生物口腔生物膜结构复杂性这一难题，由研究人员通过熔融电写（MEW）技术构建医疗级聚己内酯（mPCL）3D仿生纤维支架，对比传统2D培养体系发现：3D支架显著提升生物膜生物量、厚度及存活率，富集共生菌（如Veillonella）与致病菌（如Porphyromonas gingivalis），并通过LC–MS/MS和SWATH蛋白质组学揭示糖酵解、TCA循环等代谢通路激活机制，为宿主-病原体互作研究和靶向抗菌疗法开发提供创新平台。

　　

在生物材料研究中，体外复现多微生物口腔生物膜的空间复杂性始终存在重大挑战。开发临床相关生物膜模型对揭示生物膜-宿主互作机制及生物材料对微生物组成、行为与动态的影响至关重要。本研究采用熔融电写（MEW）技术制备医疗级聚己内酯（mPCL）三维仿生纤维支架，通过对比三维纤维支架与传统二维组织培养板（TCP）体系，评估了其对生物膜存活率、活性、微生物组及蛋白质组特征的影响。

利用人唾液在MEW mPCL支架（3D BF）和TCP（2D BF）上培养4天后，采用16S rRNA测序进行微生物组分析，并联合LC–MS/MS和SWATH技术的蛋白质组学检测，辅以GO（基因本体）和KEGG（京都基因与基因组百科全书）通路富集分析。结果表明：3D MEW mPCL支架显著增强生物膜生物量、厚度和存活率。微生物组分析显示3D BF中同时富集共生菌（如Veillonella、Peptostreptococcus）与致病菌（如Porphyromonas gingivalis、Treponema denticola），以及益生菌如Lactobacillus acidophilus。

三次技术重复的合并蛋白质组数据与GO、KEGG分析共同揭示了一个功能动态的生物膜生态系统，其特征为糖酵解、三羧酸循环（TCA cycle）和核苷酸代谢相关蛋白表达上调，凸显了生物膜生存、应激适应及宿主互作的关键通路。这些概念验证性发现表明，3D MEW纤维mPCL支架可作为仿生三维平台，精准模拟口腔生物膜的空间与代谢复杂性，为微生物生态学研究、宿主-病原体互作机制解析及靶向抗菌疗法的加速开发提供创新研究工具。