抗生素滥用导致许多耐药性菌的持续增加,亟需寻找新型的替代药物。抗菌肽作为一类高效、低毒的生物大分子,由于其特有的膜渗透机制,有望成为一种新型的抗菌剂。两亲性和阳离子性是多数天然抗菌肽的共同特征,也是它们发挥抗菌活性的基础。依据天然抗菌肽的结构特征,本课题组在前期设计了两种两亲性短肽分子Ac-A9K-NH2和G（IIKK）3I-NH2,发现它们均具有较好的抗菌活性。为了从分子水平上揭示上述两种多肽分子的抗菌机理,本研究借助原子力显微镜（AFM）对生物样品成像的优势,探究了在接近生理条件下,两种抗菌肽作用前后枯草芽孢杆菌（B.subtilis）的形态和力学性能的变化。研究发现,Ac-A9K-NH2自组装形成的纳米短棒结构更容易对细菌细胞膜造成破坏,导致细菌表面粗糙度增加。依据多肽作用后细菌表面粗糙度的变化趋势,我们人为的将该分子的破膜过程分为两个阶段—“预作用阶段”和“执行阶段”。在两个阶段中细菌的弹性模量都呈现先升高后降低的趋势,说明在“预作用阶段”细菌经历了一个膨胀压增加的过程,而膨胀压的增加正是由肽膜相互作用使膜产生了易于发生鼓泡的薄弱区。在此阶段,我们可以观察到Ac-A9K-NH2大量聚集在细胞膜的表面,但细胞尚未破裂。在“执行阶段”,细菌弹性模量明显降低,同时伴随着内心内容物外泄,意味着细菌细胞膜大量裂解。综上所述,Ac-A9K-NH2主要是以类表面活性剂的作用方式对细菌造成瓦解。相比较而言,G（IIKK）3I-NH2的抗菌机制相对复杂,随着其作用浓度的不同,呈现不同的作用方式。在低浓度下（～1/2 MIC）,G（IIKK）3I-NH2并未对细胞外层造成可视化伤害,而更像是以跨膜的方式完成对细菌生长的抑制;当在中等浓度（～MIC）时,G（IIKK）3I-NH2会优先攻击细胞壁并造成其大量脱落,但对细胞内膜未造成明显的破裂;而在高浓度时（＞MIC）,G（IIKK）3I-NH2更容易破坏菌体端部的心磷脂膜,并造成胞质的泄漏,此时菌体模量表现为局部急速降低。因此,G（IIKK）3I-NH2仍是以物理破膜为主导的作用方式,但具有更强的浓度依赖性。该研究利用AFM的液下成像,同时结合Peak Force QNM模式对细菌进行实时力学性质分析,明确了抗菌肽的不同作用机制,为今后设计合成高效、低毒的新型抗菌肽提供一定的实验基础和理论依据。