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超级铜片——仅2分钟就能消灭细菌

时间：2021-12-16 00:00:00 来源：网络整理

这种新的铜产品是皇家墨尔本理工大学和澳大利亚国家科学机构CSIRO合作研究项目的结果，研究结果刚刚发表在《生物材料》杂志上。

长期以来，铜一直被用来对抗不同种类的细菌，包括常见的金黄色葡萄球菌，因为从金属表面释放的离子对细菌细胞是有毒的。

但正如墨尔本皇家理工大学(RMIT University)杰出教授Ma Qian解释的那样，当使用标准铜时，这个过程会很慢，世界各地的研究人员正在努力加快这个过程。

Qian教授说:“标准的铜表面可以在4小时内杀死约97%的金黄色葡萄球菌。令人难以置信的是，当我们把金黄色葡萄球菌放在我们特别设计的铜表面时，它在短短两分钟内就摧毁了99.99%以上的细胞。”

“所以它不仅更有效，而且速度快120倍。”

Qian说，重要的是，这些结果是在没有任何药物帮助的情况下取得的。

“我们的铜结构已经证明，对于这样一种常见的材料来说，它是非常强大的。”

该团队认为，一旦进一步开发，这种新材料将有很大范围的应用，包括学校、医院、家庭和公共交通中的抗菌门把手和其他接触表面，以及抗菌呼吸器或空气通风系统中的过滤器和口罩。

该团队目前正在研究增强铜对导致COVID-19的病毒SARS-COV-2的有效性，包括评估3D打印样本。

其他研究表明，铜可能对病毒非常有效，这导致美国环境保护署今年早些时候正式批准铜表面用于抗病毒。

独特的结构为战斗带来更多的铜

该研究的主要作者Jackson Leigh Smith博士说，铜独特的多孔结构是其作为快速细菌杀手的关键。

一种特殊的铜模铸造工艺用于制造这种合金，将铜和锰原子排列成特定的形状。

然后，锰原子通过一种廉价且可扩展的化学过程从合金中去除，称为“脱合金”，使纯铜的表面充满了微小的微尺度和纳米尺度的空洞。

“我们的铜由梳子状的微尺度空腔组成，在这种梳子结构的每颗齿内都有更小的纳米尺度空腔，使它有一个巨大的活动表面积，”史密斯说。

“这种模式还使表面超级亲水或亲水，因此水以扁平的薄膜而不是水滴的形式存在。”

“亲水效应意味着细菌细胞在被表面纳米结构拉伸时努力保持其形态，而多孔模式允许铜离子更快地释放。”

Smith说:“这些综合效应不仅导致细菌细胞的结构退化，使它们更容易受到有毒铜离子的攻击，而且还促进了铜离子进入细菌细胞。

“正是这些效应的结合大大地加速了细菌的消灭。”

CSIRO的Daniel Liang博士说，世界各地的研究人员都在寻求开发新的医疗材料和设备，通过减少对抗生素的需求，来帮助减少耐抗生素超级细菌的增加。

“耐药感染正在上升，随着有限的新抗生素进入市场，开发耐菌材料可能会在帮助解决这个问题上发挥重要作用，”Liang说。

“这种新的铜产品为对抗超级细菌提供了一个有前途的、负担得起的选择，这只是CSIRO帮助解决日益增长的抗生素耐药性风险的工作的一个例子。”

这项研究由RMIT-CSIRO博士项目发起，随后由澳大利亚墨尔本的CASS基金会共同资助。这种创新方法目前在美国、中国和澳大利亚都有专利申请。

J.L. Smith, N. Tran, T. Song, D. Liang, M. Qian. Robust bulk micro-nano hierarchical copper structures possessing exceptional bactericidal efficacy. Biomaterials, 2022; 280: 121271


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