生物膜是微生物在固-液界面形成的被膜结构，由细胞外多糖、蛋白质、DNA 等生物分子及多种微生物群落组成，形成肉眼可见的粘膜状物质。生物膜是细菌抵抗环境胁迫的主要屏障，也是耐药微生物扩散的重要途经。传统杀菌剂抗生物膜性能有限，长期使用还会导致细菌耐药性进化。如何有效抑制细菌生物膜形成且不引发耐药性的扩散，是环境、医疗、食品加工等领域面临的科学难题。

微生物的群体效应（QS）是调控生物膜形成的重要分子机制。微生物通过外泌信号分子（AHL），实现菌群间的通讯交流，从而协同构建生物被膜结构。苏州大学李瑞宾教授团队与北京化工大学刘惠玉教授团队基于生物膜形成的分子机制，提出了催化降解AHL信号分子、阻断菌群通讯，抑制生物膜形成的新策略。（图1）

通过仿生降解AHL的内酯酶活性中心，合成了一系列具有Zn-Nx-C结构的纳米材料。在Zn-Nx-C处理的AHL标准样品中，液相色谱-质谱成功检出了降解产物，该类纳米材料对AHL的催化降解效率可达77.5%（图2），证明Zn-Nx-C具有类内酯酶活性。接下来，研究团队利用多药耐药铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）模型，进一步证明Zn-Nx-C能够降解微生物外泌的AHL信号分子，干扰QS信号通路，抑制细菌生物膜结构的形成（图3）。在真实水体环境中，Zn-Nx-C涂敷层可有效抑制船体材料表面生物膜的形成。苏杭大运河暴露30天后，Zn-Nx-C涂敷层对生物膜的抑制效率高达80.3%（图4）。综上所述，该研究首次报道了具有类内酯酶活性的纳米材料，并且证实了Zn-Nx-C能够催化降解耐药微生物的AHL分子，抑制生物膜形成。