技術可以加速抗菌材料的開發(fā)

2022年1月5日整理發(fā)布：華盛頓，2022 年 1 月 4 日——對抗生素耐藥性感染的日益關注，加上手術工具、植入物和頻繁接觸的表面引起的醫(yī)院獲得性感染，近年來加快了抗菌材料的開發(fā)。

用于制造殺生物材料的傳統(tǒng)濕化學方法復雜、耗時且昂貴。在AIP 出版的《應用物理雜志》上，來自比利時、捷克共和國和的研究人員提供了一個教程，他們在其中探索了一種稱為等離子表面工程的有前途的替代方案。

“基于等離子體的工程是一種廉價且環(huán)保的方法，因為它不需要使用溶劑，并且可以相對直接地擴大到工業(yè)生產，”共同作者 Anton Nikiforov 說。

該技術依賴于非平衡等離子體或部分電離氣體，它會產生化學反應來改變材料表面的特性。等離子體內的不同溫度水平——通常是電離的惰性氣體、氧氣或空氣——會產生不同的化學途徑?？梢酝ㄟ^調節(jié)用于幾乎任何固體材料的表面活化、涂層沉積和表面納米結構的電功率來操縱反應。

等離子工程可以創(chuàng)造接觸殺滅、防污和藥物釋放表面。接觸殺滅材料通過在接觸時刺穿微生物的微觀尖峰來破壞微生物。一項研究表明，等離子蝕刻的黑硅納米柱結構對多種細菌具有高度殺菌作用，包括金黃色葡萄球菌，這是一種眾所周知的抗生素耐藥細菌，會引起嚴重的皮膚感染，還會感染血液、肺、心臟和骨骼。

防污材料可防止微生物在表面積聚形成生物膜和其他危險的微生物環(huán)境。其中一些材料的靈感來自大自然已經(jīng)發(fā)明的東西，例如蟬和蜻蜓翅膀的防污特性，它們由納米柱組成，可在接觸時殺死微生物并產生生物化學物質以排斥水分。

等離子聚合超疏水薄涂層——受荷葉啟發(fā)的防水材料——也已被廣泛開發(fā)和研究其防污性能。由于缺乏水分，可防止微生物粘附在這些表面上并在其上繁殖。

藥物釋放表面控制抗菌化合物的釋放，從而能夠將抗生素高劑量輸送到目標位置，這在手術后很有用。例如，萬古霉素，一種常見的抗生素，沉積在球形顆粒內。這是在氣溶膠輔助等離子體沉積中實現(xiàn)的，該沉積結合了高能等離子體和藥物氣溶膠。

已經(jīng)開發(fā)了多種基于等離子體的方法來創(chuàng)建此類表面，包括低壓和大氣壓等離子體蝕刻、等離子體聚合、濺射、納米顆粒的氣體聚集、氣溶膠輔助等離子體沉積以及相同方法的各種組合。

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