杀死“超级细菌”!科学家从蜻蜓翅膀的纳米粒子获得灵感,开发出新型抗菌表面

作者:发布时间:2020-08-26 09:11

昆虫翅膀启示的纳米资料,怎么可以经过拉伸、切开或撕裂触摸细菌来炸毁它们?科学家提醒了背面的原理,并依此开宣布灭菌力无敌的强效抗菌外表。

蝉和蜻蜓的翅膀是天然的细菌杀手,这一现象激起了许多科学家的爱好,促进研讨人员寻觅打败耐药性“超级细菌”的办法。他们正在开发一种新式抗菌外表,其特征是仿照昆虫翅膀丧命作用的不同纳米粒子。

红蜻蜓

他们的发现和作用近来宣布在《天然微生物谈论》(Nature Reviews Microbiology)上,题为“Mechano-bactericidal actions of nanostructured surfaces”。

该研讨的榜首作者、RMIT大学的闻名教授伊莲娜·伊万诺娃(Elena Ivanova)说,寻觅非化学办法杀灭细菌至关重要,由于每年有超越70万人死于耐药性细菌感染。

伊万诺娃说:“细菌对立生素的耐药性是全球健康的最大要挟之一,对感染的惯例医治正变得越来越困难。”

“当咱们从大天然中寻觅创意时,咱们发现昆虫现已进化出高效的抗菌体系。假如咱们能切当地了解受昆虫启示的纳米粒子是怎么杀死细菌的,咱们就能更精确地规划这些形状,以进步它们对立感染的有效性。”他们的终究目标是开发低本钱、可弹性的抗菌外表,用于植入物和医院,为对立丧命超级细菌供给强壮的新武器。

蝉和蜻蜓的翅膀上掩盖着细微的纳米粒子,这是科学家们为了仿照它们的灭菌作用而研制的榜首个纳米粒子。从那以后,他们还精确地规划了其他纳米资料——如薄片和导线,这些资料都是为了物理上损坏细菌细胞而规划的。

细心研讨发现,这种灭菌作用并不在于蝉翅的化学成分上,而是在蝉翅规整摆放的“纳米柱”上。当细菌停靠在蝉翅表层上时,这些细微的“纳米柱”就会将细菌拉伸、分裂开来,细胞膜被损坏,终究杀死细菌。这项新的总述初次对外表纳米粒子供给击破细胞膜所需机械力的不同方法进行了分类。

红体蜻蜓身上的“纳米柱”只要240纳米,比黑硅表层的还要细微。蜻蜓翅膀被扩大2-3万倍后,他们观察到金色的葡萄球菌被黑色的硅纳米针损坏。

伊万诺娃说:“咱们的组成仿生纳米结构在抗菌性能上存在很大差异,但原因并不总是很清楚。”“咱们还尽力研讨出特定纳米粒子的最佳形状和尺度,以最大极限地发挥其杀伤力。

以红体蜻蜓为例,研讨人员们发现不同物种的翅膀比其他物种的翅膀更能杀死一些细菌。“咱们一直在开发的组成外表,将天然原理下能发挥的灭菌结构功效提升到一个新的水平。”并且,这种方案,有别于一般消毒药水给环境形成的污染,也不容易导致细菌发生抗药性。

“当咱们在纳米尺度上查看蜻蜓翼时,咱们可以看到掩盖在外表的纳米颗粒在密度、高度和直径上的差异,然后咱们理解了正确运用纳米结构是要害。”

伊万诺娃说,大规模出产具有本钱效益的纳米外表,并使其可以用于医疗或工业使用,这仍然是一个应战。但她说,最近纳米制作技能的发展显现出了敞开生物医学抗菌纳米技能新时代的期望。

她的研讨得到了澳大利亚研讨委员会工业转型研讨中心(Australian Research Council Industrial Transformation Research Hubs)和工业转型培训中心方案(Industrial Transformation Training Centre schemes)以及我国社科院基金会(CASS Foundation)的赞助。

翻译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来历:https://scitechdaily.com/new-nanomaterials-inspired-by-insect-wings-destroy-super-bacteria-by-stretching-slicing-or-tearing-them-apart/

https://www.nature.com/articles/s41579-020-0414-z

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