慧正資訊：在我們與細(xì)菌的百年之戰(zhàn)中，可能很快就會有一種新的武器，第一種耐用的涂層，可以快速殺死細(xì)菌和病毒，并持續(xù)殺死它們幾個月。

它由密歇根大學(xué)的工程師和免疫學(xué)家團隊開發(fā)，證明對SARS-CoV-2（導(dǎo)致 COVID-19 的病毒）、大腸桿菌、MRSA和多種其他病原體具有致命性。即使在鍵盤、手機屏幕和涂有雞肉的砧板等現(xiàn)實世界表面經(jīng)過數(shù)月的反復(fù)清潔、磨損和其他懲罰后，它仍能殺死99.9%的微生物。

充滿細(xì)菌的公共空間的游戲規(guī)則改變者

密歇根大學(xué)材料科學(xué)與工程教授，同時也是發(fā)表在Matter上的論文的共同通訊作者Anish Tuteja表示，這種涂層可能會改變機場和醫(yī)院等傳統(tǒng)上充滿細(xì)菌的公共場所的游戲規(guī)則。

“我們從未有過一種好方法來保持機場觸摸屏等經(jīng)常接觸的表面清潔。消毒清潔劑可以在一兩分鐘內(nèi)殺死細(xì)菌，但它們會迅速消散并使表面容易再次感染。我們確實擁有基于銅和鋅等金屬的持久抗菌表面，但它們需要數(shù)小時才能殺死細(xì)菌。這種涂層提供了兩全其美的效果，”Tuteja說。

這種透明的涂層可以刷涂或噴涂，通過以新的方式結(jié)合久經(jīng)考驗的成分，獲得了耐用性和殺菌能力。它使用從茶樹油和肉桂油中提取的抗菌分子，數(shù)百年來，這兩種油都被用作安全有效的殺菌劑，可在兩分鐘內(nèi)發(fā)揮作用。

涂層的耐用性來自聚氨酯，這是一種堅韌的、類似于清漆的密封劑，通常用于地板和家具等表面。

“我們測試的抗菌劑被FDA歸類為“普遍認(rèn)為是安全的”，有些甚至被批準(zhǔn)為食品添加劑。聚氨酯是一種安全且非常常用的涂料。但我們確實進行了毒性測試以確定，我們發(fā)現(xiàn)我們的成分組合比當(dāng)今的許多抗菌劑更安全，”Tuteja補充道。

可充電涂層

該研究的耐久性測試結(jié)果表明，該涂層可以在其油開始蒸發(fā)并降低其消毒能力之前，持續(xù)殺死細(xì)菌六個月或更長時間。但即便如此，Tuteja說它可以通過用新鮮油擦拭來充電。新油被表面重新吸收，重新開始循環(huán)。

Tuteja估計該技術(shù)可以在一年內(nèi)投入商業(yè)使用；它已被授權(quán)給Hygratek。關(guān)鍵的挑戰(zhàn)是將油和聚氨酯結(jié)合起來，讓油分子發(fā)揮殺菌作用，同時防止它們快速蒸發(fā)。

研究小組在交聯(lián)中找到了一種可能的解決方案，這是一種眾所周知的過程，它使用加熱在分子水平上將材料連接在一起。較小的油分子很容易與交聯(lián)聚合物分子結(jié)合，形成穩(wěn)定的基質(zhì)。

但是為了殺死細(xì)菌，油分子需要穿透它們的細(xì)胞壁，如果它們被緊緊地束縛在基質(zhì)中，它們就無法做到這一點。最終，他們通過部分交聯(lián)材料找到了一個中間地帶，足以讓一些油分子自由發(fā)揮作用，但讓其他分子與聚氨酯緊密結(jié)合。

“進行了一些試驗和錯誤，但我們最終發(fā)現(xiàn)僅交聯(lián)一些油就可以滿足我們的需要。游離油傾向于與交聯(lián)到基體中的油保持一致，從而幫助涂層持續(xù)更長時間，”Tuteja評論道。

有效和安全的活性成分

一旦確定了基本配方，研究人員就著手尋找一種活性成分的組合，可以殺死各種最困擾人類的細(xì)菌。為了確定具有代表性的微生物樣本，他們與共同通訊作者Christiane E. Wobus 和J. Scott VanEpps 合作。最終，他們發(fā)現(xiàn)了有效、安全和成本低的抗菌分子的精確平衡。

Tuteja強調(diào)他們并沒有被鎖定在一個特定的公式中。該團隊對個別成分特性的了解使他們能夠調(diào)整配方以適應(yīng)特定應(yīng)用，或重新平衡抗菌劑以殺死特定細(xì)菌。

“我們的目標(biāo)絕不只是開發(fā)一次性涂層，而是開發(fā)一個可供借鑒的基礎(chǔ)材料屬性庫。如果我們能夠了解這些特性，那么我們就可以開發(fā)出滿足特定應(yīng)用需求的涂料，”Tuteja進一步補充道。

該研究由美國海軍研究辦公室資助，密歇根大學(xué)、Marie Sk？odowska-Curie Actions、美國國立衛(wèi)生研究院和國防部提供額外支持，原材料由科思創(chuàng)提供。

密歇根大學(xué)已經(jīng)申請了一項基于這項技術(shù)的專利。Tuteja和密歇根大學(xué)在Hygratek擁有經(jīng)濟利益。