多粘菌素是一类具有特定抗菌作用机制的抗生素，主要包括多粘菌素B和多粘菌素E 。其作用机制主要是针对细菌的细胞膜发挥作用。

细菌的细胞膜对于细菌的生存至关重要，它不仅起到分隔细胞内外环境的作用，还参与物质的运输、能量代谢等重要生理过程。多粘菌素是一种阳离子碱性多肽，其分子结构中含有带正电荷的游离氨基。细菌的细胞膜主要由磷脂双分子层构成，在细胞膜表面存在着带负电荷的磷酸根等基团。多粘菌素分子中带正电荷的氨基能够与细菌细胞膜上带负电荷的磷酸根等基团通过静电引力相结合。

当多粘菌素与细菌细胞膜结合后，它会嵌入到细胞膜的磷脂双分子层中，破坏细胞膜的完整性和稳定性。这就使得细胞膜的通透性发生改变，原本被细胞膜严格控制的物质交换过程变得紊乱。细菌细胞内的重要成分，如氨基酸、核苷酸、钾离子等小分子物质会大量外流，同时细胞外的水分等物质会大量进入细胞内。

随着细胞内重要成分的不断流失和细胞内外渗透压的失衡，细菌的正常生理功能受到严重影响，无法维持基本的代谢活动。最终，细菌因代谢紊乱、能量供应不足等原因而死亡。这种作用机制使得多粘菌素对革兰阴性菌具有强大的杀菌作用，尤其是对铜绿假单胞菌等耐药革兰阴性菌有较好的抗菌效果。不过，由于多粘菌素对细胞膜的作用缺乏特异性，在杀灭细菌的同时，也可能会对人体细胞的细胞膜产生一定影响，从而导致一些不良反应的发生，如肾毒性和神经毒性等。