技术可以加速抗菌材料的开发

2022年1月5日整理发布：华盛顿，2022 年 1 月 4 日——对抗生素耐药性感染的日益关注，加上手术工具、植入物和频繁接触的表面引起的医院获得性感染，近年来加快了抗菌材料的开发。

用于制造杀生物材料的传统湿化学方法复杂、耗时且昂贵。在AIP 出版的《应用物理杂志》上，来自比利时、捷克共和国和的研究人员提供了一个教程，他们在其中探索了一种称为等离子表面工程的有前途的替代方案。

“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，并且可以相对直接地扩大到工业生产，”共同作者 Anton Nikiforov 说。

该技术依赖于非平衡等离子体或部分电离气体，它会产生化学反应来改变材料表面的特性。等离子体内的不同温度水平——通常是电离的惰性气体、氧气或空气——会产生不同的化学途径。可以通过调节用于几乎任何固体材料的表面活化、涂层沉积和表面纳米结构的电功率来操纵反应。

等离子工程可以创造接触杀灭、防污和药物释放表面。接触杀灭材料通过在接触时刺穿微生物的微观尖峰来破坏微生物。一项研究表明，等离子蚀刻的黑硅纳米柱结构对多种细菌具有高度杀菌作用，包括金黄色葡萄球菌，这是一种众所周知的抗生素耐药细菌，会引起严重的皮肤感染，还会感染血液、肺、心脏和骨骼。

防污材料可防止微生物在表面积聚形成生物膜和其他危险的微生物环境。其中一些材料的灵感来自大自然已经发明的东西，例如蝉和蜻蜓翅膀的防污特性，它们由纳米柱组成，可在接触时杀死微生物并产生生物化学物质以排斥水分。

等离子聚合超疏水薄涂层——受荷叶启发的防水材料——也已被广泛开发和研究其防污性能。由于缺乏水分，可防止微生物粘附在这些表面上并在其上繁殖。

药物释放表面控制抗菌化合物的释放，从而能够将抗生素高剂量输送到目标位置，这在手术后很有用。例如，万古霉素，一种常见的抗生素，沉积在球形颗粒内。这是在气溶胶辅助等离子体沉积中实现的，该沉积结合了高能等离子体和药物气溶胶。

已经开发了多种基于等离子体的方法来创建此类表面，包括低压和大气压等离子体蚀刻、等离子体聚合、溅射、纳米颗粒的气体聚集、气溶胶辅助等离子体沉积以及相同方法的各种组合。

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