近日，中國科學院深圳先進技術研究院生物醫用材料與界面研究中心王懷雨課題組，與中科院北京納米能源與系統研究所李舟課題組及香港城市大學朱劍豪教授合作，成功開發一種基於電容塗層、通過充放電以實現有效抗菌的新型生物材料，該技術有望應用於牙科及骨科植入材料中以降低患者的術後感染風險。
相關論文“An antibacterial platform based on capacitive carbon-doped TiO2 nanotubes after direct/alternating current charging（一種基於碳摻雜二氧化鈦納米管電容特性的新型抗菌平臺）”發表在國際知名學術期刊《自然·通訊》（Nature Communications），論文的第一作者是香港城市大學博士生/深圳先進院客座學生王國敏，北京納米能源所封紅青博士為並列第一作者。
現有植入材料的抗菌改性多依賴於材料表面接枝抗生素等抗菌功能成分，但這些技術容易造成一定的安全隱患。材料科學的發展為抗菌材料的製備注入了新鮮的血液，本研究基於鈦金屬表面的電容調控設計了一種全新的抗菌生物材料。研究發現樣品只需要在2伏特電壓下充電15分鐘就能夠通過材料與細菌之間的電子傳遞效應殺滅細菌。該物理抗菌方法已在大腸桿菌、綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌等菌種上進行了廣泛的效果驗證，並且被證明能夠通過循環充放電來實現對菌膜的有效抑制。該研究中還深入揭示了電容材料充放電發揮抗菌作用的相關作用機理，並進一步驗證了該電子傳遞作用不會改變材料本身的生物相容性。論文的發表為生物材料的表/界面抗菌功能構建提供一種全新的思路。
本項研究得到了國家自然科學基金、中科院青年創新促進會、廣東省領軍人才、深圳市孔雀團隊、深圳市技術攻關等項目的資助。
生物材料表面基於電子傳遞作用的抗菌過程示意圖
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