研究人员创造抗菌超级泡沫

佐治亚大学研究人员开发的一种多功能新型泡沫材料可以显着减少由植入医疗设备引起的医疗保健相关感染 - 或大大改善石油泄漏等环境灾难后的清理工作。

这项研究题为“具有防污和油水分离性能的超疏水和导电泡沫”，发表在ACS应用材料与界面1月刊上。

像海绵状的瑞士军刀一样，多孔三维泡沫具有憎水性，这意味着它可以抵抗血液、微生物和蛋白质，同时还具有抗菌和油水分离特性。它的多功能性、功能性和相对低廉的生产成本可能使其成为未来临床医生和环境修复专业人员的宝贵资源。

“制作多功能和多功能表面是一项极具挑战性的任务，”UGA化学，材料和生物医学工程学院副教授Hitesh Handa说。“你可以找到一个只有抗菌剂的表面，或者你可以找到一个只能防止血液凝固的表面。能够制造抗凝血、抗菌和防污的材料是对当前标准的显着改进。

该材料是一种粗泡沫，添加了一对填料：疏水(憎水)导电石墨烯纳米片和疏水性杀菌铜微粒。除了排斥水外，它们的内含物还产生了粗糙的表面，促进了高油吸附能力，而铜(细菌细胞的已知毒素)为表面本身增加了抗菌性能。

对其有效性的研究产生了积极的结果。

使用大肠杆菌作为测试细菌，研究人员发现，与简单的聚合物相比，该材料导致细菌减少99.9%。虽然这并不意味着所有细菌都已从溶液中去除，但Handa认为这是一个重大的改进，可以改善每年超过500万名医疗植入物与医疗保健相关的感染的患者中的许多人的健康结果。

“目前的医疗设备容易受到污染，”Handa说。“当你将任何医疗设备放入体内时，蛋白质是第一个粘附在表面上的东西，它们就像胶水一样，可以让血液或细菌粘附。因此，如果我们能够停止蛋白质吸附，那么战斗就赢了一半。

同样，一系列测试证明了该材料分离水和其他油基污染物的高能力。通过将由该表面制成的3D海绵放入各种水混合物中 - 氯仿，盐酸和其他有机颗粒 - 研究人员能够展示其吸收和去除水中有机污染物的能力，同时还可以杀死水中的细菌本身。

在规模上，这种材料可能会对石油泄漏或其他类似情况的环境清理产生影响。

这个想法遵循一种称为莲花效应的现象，它指的是莲花表现出的超疏水性的结果的自清洁特性。长期以来，这一直是制造超疏水表面的模型，这些表面已被证明在清洁、防雾和防污方面有效。然而，由于缺乏功能和可扩展性，过去的设计策略已经不足。

“多功能性是这里的关键，”该论文的合著者，Handa实验室的博士生Mark Garren说。“多功能特性是激发它的原因，然后开发它并展示它的所有能力。

展望未来，研究人员的主要目标是将表面应用于医疗设备并证明其有效性，然后再进行非人体动物试验，并最终在人体中进行测试。面对不太严格的安全标准，表面可能更容易在环境清理用例中部署。