优化大肠杆菌氢化与氘代甘油磷脂提取技术构建高仿生细菌膜模型的研究

研究人员针对细菌膜模型构建中脂质提取纯度不足的问题，优化了E. coli氢化(h-E/Pol)与氘代(d-E/Pol)甘油磷脂(GPL)的提取纯化流程，通过引入HPLC二次纯化步骤显著提升GPL分离效率。该研究利用Langmuir等温线、中子反射(NR)及SAXS等多技术联用，揭示了氘代膜与天然膜的结构差异，为抗生素研发提供了高生物相关性的膜模型平台。

　　

在抗生素耐药性日益严峻的背景下，解析细菌细胞膜结构与药物作用机制成为关键科学问题。传统膜模型因脂质成分单一难以真实模拟天然膜环境，而直接提取的细菌脂质又面临中性脂质污染、氧化降解等技术瓶颈。更棘手的是，氘代标记技术虽能助力中子散射等先进表征，但化学合成法成本高昂且难以应用于复杂脂质混合物。

针对这些挑战，来自欧洲的研究团队在《Chemistry and Physics of Lipids》发表突破性研究。他们以大肠杆菌(Escherichia coli)为模型，创新性地开发了氢化(h-E/Pol)与氘代(d-E/Pol)甘油磷脂(GPL)的提取纯化方案。通过改良Bligh-Dyer法结合HPLC二次纯化，首次实现了细菌GPL的高效分离，并系统构建了囊泡、支撑双层(SLB)和空气/水界面单层三种膜模型。

关键技术包括：1）65℃乙醇-BHT预处理抑制脂酶活性；2）氘代培养基生物合成d-E/Pol；3）HPLC-ELSD联用TLC鉴定脂质组分；4）结合石英晶体微天平(QCM-D)、中子反射(NR)和SAXS多尺度表征技术。

【Composition of the h-E/Pol and d-E/Pol GPL mixtures】
HPLC-ELSD分析显示，优化方案使极性脂质回收率提升30%，TLC证实主要含磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰甘油(PG)和心磷脂(CL)。氘代处理未改变脂质组成但显著影响分子堆积密度，SAXS显示d-E/Pol的层间距比h-E/Pol缩小0.5?。

【Conclusions】
该研究建立了首个可同时生产氢化/氘代细菌GPL的标准流程，中子散射证实d-E/Pol的散射长度密度(SLD)差异达6.2×10^-6 ?^-2，完美适配对比变异实验。通过QCM-D动态监测发现，氘代膜对万古霉素的吸附量比天然膜低15%，揭示同位素效应可能影响药物-膜相互作用。

这项工作的核心价值在于：1）提供高生物相似性的膜模型，克服合成脂质体系的简化缺陷；2）首创生物合成路径获取复杂氘代脂质混合物，成本仅为化学法的1/20；3）建立的跨尺度表征方法学为膜蛋白-脂质互作研究提供新范式。特别值得注意的是，d-E/Pol的成功制备填补了中子散射研究细菌膜动态学的材料空白，对理解抗生素穿膜机制具有里程碑意义。