科學(xué)家開(kāi)發(fā)等離子體材料：可殺菌、防污、自動(dòng)釋放藥物

近年來(lái)，人們對(duì)因感染耐藥性細(xì)菌的擔(dān)憂越來(lái)越多，再加上外科手術(shù)工具、植入物導(dǎo)致的醫(yī)院獲得性感染普遍存在，促使人們不斷研發(fā)抗菌材料。

傳統(tǒng)用于制備生物殺菌劑的濕化學(xué)法不僅復(fù)雜、耗時(shí)而且昂貴。在《應(yīng)用物理學(xué)雜志》上，來(lái)自比利時(shí)、捷克共和國(guó)和意大利的研究人員介紹，他們探索了一種很有前途的替代方法，即等離子體表面工程。

科學(xué)家介紹，基于等離子體的工程是一種廉價(jià)且環(huán)保的方法，因?yàn)樗恍枰褂萌軇?，而且可以相?duì)直接地?cái)U(kuò)大到工業(yè)生產(chǎn)。

該技術(shù)依賴(lài)于非平衡等離子體（部分電離氣體）產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，改變材料表面的性質(zhì)。等離子體（通常是電離惰性氣體、氧氣或空氣）內(nèi)不同的溫度產(chǎn)生了不同的化學(xué)路徑。幾乎所有固體材料都可以通過(guò)調(diào)節(jié)表面活化、涂層和表面納米結(jié)構(gòu)的電力來(lái)操縱反應(yīng)。

此外，等離子體工程可以創(chuàng)造殺菌、防污和自動(dòng)釋放藥物的表面材料。

殺菌材料通過(guò)在接觸時(shí)刺穿微生物來(lái)殺滅它們。一項(xiàng)研究表明，等離子蝕刻的黑色硅納米孔結(jié)構(gòu)對(duì)多種細(xì)菌具有高效的殺菌效果，包括金黃色葡萄球菌。金黃色葡萄球菌是一種耐抗生素的細(xì)菌。眾所周知，它會(huì)導(dǎo)致皮膚嚴(yán)重感染，也會(huì)感染血液、肺部、心臟和骨骼。

防污材料可以防止微生物在表面積聚形成生物膜或其他微生物環(huán)境。其中一些材料的靈感來(lái)自于大自然，比如蟬和蜻蜓的翅膀，它們具有防污性能，由納米顆粒組成，可以殺死微生物。等離子體超疏水涂層（受荷葉啟發(fā)的防水材料）的防污性能也得到了廣泛的開(kāi)發(fā)和研究。由于缺乏水分，微生物無(wú)法粘附或在這些表面上繁殖。

釋放藥物的表面會(huì)控制抗菌化合物的釋放，將高劑量的抗生素輸送到目標(biāo)位置，該方法在手術(shù)后用處頗多。研究員通過(guò)結(jié)合高能等離子體和藥物氣溶膠的氣溶膠輔助等離子體沉積，實(shí)現(xiàn)了藥物的釋放。

許多基于等離子體的方法已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)用于創(chuàng)建這樣的表面材料，包括低壓和常壓等離子體蝕刻、等離子體聚合、氣溶膠輔助等離子體沉積以及各種方法的組合。

雖然等離子體工程將加速發(fā)展，但仍有許多挑戰(zhàn)需要克服，包括需要更好地了解細(xì)菌如何附著在表面上，以及微生物被殺死時(shí)究竟發(fā)生了什么。

該研究論文題為"Plasma technology in antimicrobial surface engineering"，已發(fā)表在《應(yīng)用物理學(xué)雜志》期刊上。主要作者為Anton Nikiforov。

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論文原文：https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0066724

標(biāo)簽： 等離子體 材料