抗菌肽有望为当前日益严峻的细菌耐药性问题提供根本解决方案;蜂毒肽,作为一种典型性的抗菌肽,它通过在细胞膜上打孔、导致内容物泄露来杀灭细菌,因而具有广谱杀菌功能。然而蜂毒肽发挥杀菌功能需要达到较高的临界浓度,这严重阻碍了其临床应用。另一方面,氧化石墨烯材料由于其良好的生物相容性被广泛应用于药物运输、杀菌等领域的相关研究中。它具有与蜂毒肽相似的力学扰动细胞膜的能力。这一机制上的相似性启发我们利用氧化石墨烯来协助蜂毒肽,实现降低多肽临界作用浓度、提高杀菌效率的目的。在本文工作中,我们实现了利用蜂毒肽与氧化石墨烯对细胞膜作用机制的相似性来提高蜂毒肽在低浓度下的杀菌效率。工作主要包括三个部分:(1)利用包裹钙黄绿素的单层巨囊泡体系,用低浓度的氧化石墨烯预处理,之后加入不同浓度的蜂毒肽令囊泡成孔和泄漏,证实体外单层巨囊泡体系中、低浓度氧化石墨烯具有提高蜂毒肽膜活性的效果。(2)以革兰氏阴性菌中的大肠杆菌和革兰氏阳性菌的金黄色葡萄球菌为例,以不同浓度的氧化石墨烯分别对两类细菌作不同时间的预处理,检测蜂毒肽的最小抑菌浓度MIC,证实在活细菌体系中、低浓度氧化石墨烯具有提高蜂毒肽杀菌效率、降低其最小抑菌浓度的效果。(3)利用冷冻透射电子显微镜、原子力显微镜、荧光漂白恢复等实验技术,结合计算机分子动力学模拟,揭示氧化石墨烯材料提高蜂毒肽膜作用活性的物理机制,证明氧化石墨烯的增敏效果原于其对细胞膜的力学性质及结构扰动。本工作基于蜂毒肽与氧化石墨烯对生物膜作用机制的相似性,展示了一类利用纳米材料提高抗菌肽的膜作用活性及杀菌效率、从而降低其生物毒性的有效方法。本工作不仅对材料科学和生物学具有重要的研究价值,而且对生物医学设计新型的抗菌药物具有重要意义。