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科学家开发等离子体材料:可杀菌、防污、自动释放药物

前瞻网 2022-01-05 16:36

 

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近年来,人们对因感染耐药性细菌的担忧越来越多,再加上外科手术工具、植入物导致的医院获得性感染普遍存在,促使人们不断研发抗菌材料。

传统用于制备生物杀菌剂的湿化学法不仅复杂、耗时而且昂贵。在《应用物理学杂志》上,来自比利时、捷克共和国和意大利的研究人员介绍,他们探索了一种很有前途的替代方法,即等离子体表面工程。

科学家介绍,基于等离子体的工程是一种廉价且环保的方法,因为它不需要使用溶剂,而且可以相对直接地扩大到工业生产。

该技术依赖于非平衡等离子体(部分电离气体)产生化学反应,改变材料表面的性质。等离子体(通常是电离惰性气体、氧气或空气)内不同的温度产生了不同的化学路径。几乎所有固体材料都可以通过调节表面活化、涂层和表面纳米结构的电力来操纵反应。

此外,等离子体工程可以创造杀菌防污自动释放药物的表面材料。

杀菌材料通过在接触时刺穿微生物来杀灭它们。一项研究表明,等离子蚀刻的黑色硅纳米孔结构对多种细菌具有高效的杀菌效果,包括金黄色葡萄球菌。金黄色葡萄球菌是一种耐抗生素的细菌。众所周知,它会导致皮肤严重感染,也会感染血液、肺部、心脏和骨骼。

防污材料可以防止微生物在表面积聚形成生物膜或其他微生物环境。其中一些材料的灵感来自于大自然,比如蝉和蜻蜓的翅膀,它们具有防污性能,由纳米颗粒组成,可以杀死微生物。等离子体超疏水涂层(受荷叶启发的防水材料)的防污性能也得到了广泛的开发和研究。由于缺乏水分,微生物无法粘附或在这些表面上繁殖。

释放药物的表面会控制抗菌化合物的释放,将高剂量的抗生素输送到目标位置,该方法在手术后用处颇多。研究员通过结合高能等离子体和药物气溶胶的气溶胶辅助等离子体沉积,实现了药物的释放。

许多基于等离子体的方法已经被开发出来用于创建这样的表面材料,包括低压和常压等离子体蚀刻、等离子体聚合、气溶胶辅助等离子体沉积以及各种方法的组合。

虽然等离子体工程将加速发展,但仍有许多挑战需要克服,包括需要更好地了解细菌如何附着在表面上,以及微生物被杀死时究竟发生了什么。

该研究论文题为'Plasma technology in antimicrobial surface engineering',已发表在《应用物理学杂志》期刊上。主要作者为Anton Nikiforov。

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责任编辑: 4162SKX

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