新型激光技術(shù)成就抗菌材料表面

農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究所（由西班牙納瓦拉公立大學(xué)，CSIC國家科學(xué)研究協(xié)會(huì)和納瓦拉省政府共同建立的一個(gè)混合型科研中心）的研究人員正在利用激光技術(shù)為材料表面設(shè)計(jì)一種具有納米結(jié)構(gòu)的紋路。這種紋路可以使材料獲得抗菌性，并且能抑制細(xì)菌生物膜的形成。研究人員表示，到目前為止已經(jīng)進(jìn)行的初步實(shí)驗(yàn)表明，這種技術(shù)能夠使附著在物體表面的金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的數(shù)量減少65-70%。

除了篩選那些抑制細(xì)菌效果最佳的材料之外，這項(xiàng)研究也調(diào)研了其他方面的因素。這些因素包括依附在納米結(jié)構(gòu)材料表面的細(xì)菌對(duì)消毒水的耐受性，在長期使用的過程中這些特殊的材料表面如何保持自身的特性，以及在這種生物材料表面生長的細(xì)菌的行為特性�？蒲腥藛T還會(huì)鑒定哪些紋路會(huì)增強(qiáng)細(xì)菌在材料表面依附的能力。

研究者希望其成果能夠有廣闊的應(yīng)用前景。例如，用激光預(yù)處理外科手術(shù)材料（比如人工血管和導(dǎo)尿管），有抑菌能力的貯水箱或水產(chǎn)養(yǎng)殖箱的表面材料等。

阻止細(xì)菌生物膜的形成

當(dāng)細(xì)菌依附在物體表面生長的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生生物膜，同時(shí)細(xì)菌會(huì)被自己產(chǎn)生的一種基質(zhì)所包圍，這種基質(zhì)會(huì)讓細(xì)菌更具耐受性。按照首席研究員 Jaione Valle-Turrillas的說法，細(xì)菌可以依附在任何物體的表面，無論是皮膚，內(nèi)臟器官還是材料的表面等等，而且細(xì)菌可以產(chǎn)生生物膜。生物膜是一種可以使細(xì)菌對(duì)抗生素以及消毒藥水等外界刺激更具耐受性的薄膜。生物膜存在于大自然中（河流中的石頭表面，有細(xì)菌附著），存在于我們的身體里（小腸和口腔菌落），存在于過濾器和管道里，存在于水箱里，存在于農(nóng)場（擠奶設(shè)備）同時(shí)也存在于臨床設(shè)備當(dāng)中（人造血管以及外科用導(dǎo)尿管）等等。

農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究所的Biofilms Microbianos研究組目前主要研究兩種細(xì)菌：金黃色葡萄球菌（S. Aureus）和沙門氏菌（Salmonella）。不同的研究小組都把目光集中在預(yù)防或者消除生物膜上，他們的技術(shù)手段也多種多樣，從研發(fā)疫苗到研究生物膜分散劑。這些研究一直都在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行著。現(xiàn)在，通過修改材料表面來達(dá)到抑制生物膜形成的研究正在這個(gè)項(xiàng)目中進(jìn)行著。

“借助于DLIP（Direct Laser Interference Patterning，直接激光干涉模式）技術(shù)，使用不同的激光束可以在納米尺度上修改材料的表面紋路”，Jaione Valle解釋道“不同的光波周期可以產(chǎn)生不同的圖形和紋路，它們的尺度范圍從納米覆蓋到微米。我們測試了不同的表面紋路并且找到了一種材料以及一種圖形，兩者結(jié)合在一起可以阻止細(xì)菌附著在材料表面。雖然它并不能完全清除細(xì)菌，但是可以減少65%到70%的細(xì)菌數(shù)量。”

首先，我們用激光的手段來雕刻材料的表面，接下來把細(xì)菌施放在材料表面，觀察它們是如何產(chǎn)生生物膜并統(tǒng)計(jì)生物膜的數(shù)量。研究人員在實(shí)驗(yàn)中測試了很多不同的材料。根據(jù)細(xì)菌的種類以及材料表面的結(jié)構(gòu)類型，研究人員觀察了細(xì)菌的數(shù)量以及生物膜的數(shù)量是如何縮減的。

為了定量地測定細(xì)菌數(shù)量的減少以及它們在納米結(jié)構(gòu)材料表面的附著程度，研究人員使用過一種名叫阿拉瑪藍(lán)（Alamar Blue）的試劑。當(dāng)這種試劑和活細(xì)菌相遇的時(shí)候就會(huì)放出熒光。研究人員們指出：“我們可以利用熒光計(jì)來測定這種反應(yīng)，存在越多的細(xì)菌，就會(huì)有越多的熒光被發(fā)射出來。但這種技術(shù)是有缺陷的，當(dāng)附著在物體表面的細(xì)菌數(shù)量差別很小的時(shí)候，這種技術(shù)就起不到作用。這也正是為什么我們現(xiàn)在采用另一種技術(shù)的原因�，F(xiàn)在我們會(huì)把依附在材料表面的所有的細(xì)菌都收集起來并且把它們放到培養(yǎng)基上，然后記錄菌落的數(shù)量。雖然這種方法更耗時(shí)費(fèi)力，卻更加可靠�！�

“利用DLIP技術(shù)在材料表面雕刻納米紋路并評(píng)估其抗菌性能”項(xiàng)目計(jì)劃運(yùn)行三年，并且在2013年十二月份末的時(shí)候會(huì)得出最終的結(jié)果。這個(gè)項(xiàng)目是和德國夫瑯禾費(fèi)材料和激光技術(shù)研發(fā)中心（German R&D centre Institut Fraunhofer for Material and Beam Technology）合作進(jìn)行的。德國夫瑯禾費(fèi)材料和激光技術(shù)研發(fā)中心提供了能夠在材料表面雕刻紋路的激光技術(shù)。IdAB-Agrobiotechnology 研究所的主要工作是主持該研究并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。項(xiàng)目的總預(yù)算是179 800歐元，由納瓦拉政府的創(chuàng)新、企業(yè)和就業(yè)部（Department of Innovation, Companies and Employment of the Government of Navarre）資助。

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