研究人员发明抗菌“超级泡沫”

　　

乔治亚大学的研究人员开发了一种多功能的新型泡沫材料，可以显著减少由植入医疗设备引起的卫生保健相关感染，或者大大提高石油泄漏等环境灾难后的清理工作。

像海绵状的瑞士军刀一样，多孔的三维泡沫是防水的——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的特性。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。

佐治亚大学化学、材料和生物医学工程学院副教授Hitesh Handa说:“制造多功能和多用途的表面是一项极具挑战性的任务。”“你可以找到一种只能抗菌的表面，或者你可以找到一种只能防止血液凝固的表面。能够制造出抗凝血、抗菌和防污的材料是对当前标准的重大改进。”

这种材料是一种带有一对添加填料的粗泡沫:疏水(或憎水)导电石墨烯纳米片和疏水杀菌铜微粒。除了排斥水外，它们的包裹物形成了一个粗糙的表面，促进了高的油吸附能力，铜(一种已知的细菌细胞毒素)增加了表面本身的抗菌性能。

对其有效性的研究产生了积极的结果。

研究人员使用大肠杆菌作为测试细菌，发现这种材料比一种简单的聚合物减少了99.9%的细菌。虽然这并不意味着溶液中的所有细菌都被清除了，但Handa认为这是一个重大的进步，可以改善每年因医疗植入物而遭受医疗相关感染的50多万患者中的许多人的健康状况。

“目前的医疗设备容易受到污染，”Handa说。“当你把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，允许血液或细菌粘附。所以，如果我们能阻止蛋白质的吸附，我们就成功了一半。”

同样，一系列的测试也证明了这种材料在分离水和其他油基污染物方面的高能力。通过将由这种表面制成的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，同时也能杀死水中的细菌。

在规模上，这种材料可以证明对石油泄漏或其他类似情况的环境清理有影响。

这一想法源于一种被称为“莲花效应”的现象，即莲花所表现出的超疏水性导致的自清洁特性。长期以来，这一直是制造超疏水表面的模型，已被证明在清洁，防雾和防污方面有效。然而，过去的设计策略由于缺乏功能性和可扩展性而失败。

“多功能性是关键，”论文的合著者、韩达实验室的博士生马克·加伦(Mark Garren)说。“多功能的特性激发了这个想法，然后发展并展示了它的所有功能。”

展望未来，研究人员的主要目标是将这种表面应用于医疗设备，并在进行非人类动物试验并最终进行人体试验之前证明其有效性。面对不那么严格的安全标准，地面可能更容易部署在环境清理用例中。

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Superhydrophobic and Conductive Foams with Antifouling and Oil–Water Separation Properties