细菌的耐药性问题日益严峻,对细菌感染的治疗目前是一个巨大的挑战,迫切需要发展能够有效抵御细菌攻击的非传统策略。防御素(Defensin)是一类可杀死细菌、真菌或者病毒等微生物并有抗肿瘤活性的多肽。天然的防御素分布在从植物、低等动物到哺乳动物等几乎所有的生物类群中,是生物长期与疾病斗争中进化而来的,也是其自身防御体系的重要组成部分。仿生是模仿生物系统的功能和行为,来建造技术系统的一种科学方法,本文采用仿生策略模拟天然防御素进行抗菌研究。人类防御素6(Human Defensin 6,HD6)是一种特殊的抗菌肽,它并不是通过体外杀菌的方式进行抗菌,而是通过自组装形成纳米纤维进一步形成纤维网络,从而诱捕细菌病原体并在体内阻止细菌病原体的侵袭。借鉴HD6的抗菌策略,本文设计了一种通过识别细菌表面分子实现自组装的多肽纳米材料,该多肽纳米材料包含三个模块:(i)具有聚集诱导发光(Aggregation-Induced Emission,AIE)效应的芳香双芘衍生物(Bis-Pyrenes,BP)序列,可以在纳米颗粒形成过程中作为疏水内核,当纳米颗粒形成后可通过荧光信号的产生对分子聚集状态进行表征,并具有对细菌进行荧光成像的作用;(ii)起源于淀粉样蛋白(Aβ)的KLVFF多肽序列,可以通过氢键形成稳定β-折叠结构的肽骨架;(iii)靶向肽序列RLYLRIGRR,它的靶标脂磷壁酸(lipoteichoic acid,LTA)是革兰氏阳性菌的独特组分。设计的多肽纳米材料能够实现通过不同组装模式识别和抑制细菌侵袭,从而用于治疗细菌感染。首先,本文通过固相合成法成功地合成了目标多肽分子,并通过飞行时间质谱对多肽纳米材料的分子量进行了表征,表明制备得到了与目标分子量一致的分子,证实多肽纳米材料的成功合成。由疏水相互作用制备得到了纳米颗粒,其可以特异性地靶向革兰氏阳性细菌,并在细菌表面上转化成具有β-折叠结构的纳米纤维,该纳米纤维可进一步自组装形成纤维网络并缠结细菌。通过激光共聚焦显微镜对多肽纳米材料与细菌之间的识别作用进行了验证,发现多肽纳米材料具有很好的靶向效果。为了进一步验证其靶向作用,通过透射电子显微镜和扫描电子显微镜对多肽纳米材料和细菌相互作用之后的微观形貌进行了观察。发现在细菌周围和表面确实存在纤维状的结构,并且能够将细菌聚集。通过紫外可见分光光度计对多肽纳米材料与细菌相互作用之后的浊度变化进行了实时监测,发现在2 h的时候,混合溶液中的细菌浊度由2.5降低至0。这个现象与扫描电镜所观察到的纳米纤维包围细菌,聚集细菌的行为一致。并且基于多肽纳米材料的纳米纤维在阻止细菌入侵人体正常细胞的方面效果显著,多肽纳米材料的这种自组装过程类似于防御素6的工作机制。最后,通过活体实验验证了此策略能够成功的在体内特异性地靶向至金黄色葡萄球菌的表面,这样的靶向行为为识别不同种类的细菌提供了可能。同时建立了小鼠的肌肉感染模型和败血症模型,发现多肽纳米材料能够成功的提高败血症小鼠的存活率。通过对小鼠血液的炎症因子的定量分析发现,多肽纳米材料降低了炎症因子的分泌,这说明降低了感染程度。本文成功的制备了具有靶向和自组装能力的多肽纳米材料,通过疏水相互作用制备得到纳米颗粒,并对其自组装形成纳米纤维的过程进行了验证和表征。在活体水平成功的实现了原位自组装,并具有优异的抗菌性能。