Matter：新型涂层，一次喷涂迅速消灭99.9%的病菌，效力持续6个月

自从疫情暴发以来，对于我们每个人而言，最大的改变可能就是勤洗手和勤给物品消毒了。但无论是液体（如酒精）、气体（高温蒸汽），还是紫外线照射，想要一次消杀，长久抗菌是不可能的。基于铜和锌等金属表面倒是可以提供更持久的抗菌效果，但它们杀灭细菌往往需要几个小时的时间。

众所周知，在与微生物的斗争中，人类不断经历着“道高一尺，魔高一丈”的局面。虽然近一个世纪以来，科学家们先后开发出各种消灭细菌或病毒的制剂，并且能在越来越短的时间内杀灭更多病原体，但对于物体表面而言，随着时间的流逝，恼人的微生物，尤其是那些致病菌或病毒依然会“卷土重来”。尤其是在公共场所，大量病原体潜伏在物体表面，而我们也只能“时时勤消毒，莫使惹烦恼”了。因此，迫切需要一种能持久抗病菌的产品。

2022年8月24日，密歇根大学的研究人员在 Mater 期刊发表了题为：Surfaces with instant and persistent antimicrobial efficacy against bacteria and SARS-CoV-2 的研究论文。

该研究开发了一种具有即时和持久广谱抗菌或抗病毒活性的安全涂层，它可以喷涂在几乎所有物体的表面，快速杀死各种细菌和病毒，并且，其抗菌或抗病毒效力在6个月时仍能达到99.9%。该团队表示，这种新性涂层有望给机场和医院等公共场所的消毒方式带来变革。

在这项新研究中，研究人员选择了茶树油和肉桂油中存在的一种萜类化合物作为抗菌分子。数百年来，这些化合物一直被用作针对广泛病原体的活性抗菌剂，并已被FDA和欧洲委员会批准作为食品添加剂。

几个世纪以来，植物已进化出了非凡的生存策略来对抗大量不断进化的病毒、细菌、真菌和昆虫。其中一种策略是植物次级代谢物表面分泌的精油，它可以通过多种机制为植物提供广谱的表面和空气保护，以抵御不同的致病威胁，包括引起细胞膜解体和与蛋白质结合使其失活。

然而，植物精油的极易挥发特性使其不能实现持久的防御效力。

于是，该团队使用了聚氨酯。这是一种类似清漆的密封剂，通常用于地板和家具等表面。但关键的挑战还没解决，即如何将植物油与聚氨酯结合在一起，以让油分子发挥杀菌作用的同时，还能防止其快速蒸发。

他们发现了交联可以解决，即通过加热将材料在分子水平上连接在一起。较小的油分子容易与交联聚合物分子结合，以形成稳定的基质。

但要杀死细菌，油分子需要穿透细菌细胞壁，如果它们被紧紧地束缚在基质中就无法做到这一点。最后，研究人员找到了一个折中方案，即将这些材料部分交联，使一些油分子自由发挥作用的同时，让另一些油分子与聚氨酯紧密结合。

研究人员表示，虽然聚氨酯是一种安全且常用的涂料，但他们为了确保其安全性也进行了毒性测试，并证实这种特殊成分组合甚至比当前许多抗菌剂更安全。

通过实验他们发现，只交联一部分油的方式起到了想要的效果。游离油分子倾向于与交联到基质中的油分子保持在一起，从而帮助涂层保持更长时间。

测试结果显示，这种新型涂层对各种流行病病毒、大肠杆菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）等其他多种病原体来说都是致命的。它能杀死99.9%的微生物，即使在对键盘、手机屏幕，以及放有鸡肉的砧板这些现实世界中的物体表面进行数月的反复清洁、磨损和其他粗暴对待后，涂层的杀菌效力依然能保持。

耐久性测试结果表明，该涂层可以在精油开始蒸发并降低其抗菌效力之前，持续杀灭细菌或病毒长达6个月或更长时间；而且，在效力减弱时，使用新油擦拭涂层，就可以发挥新一轮抗菌或抗病毒效力。

研究通讯作者、密歇根大学材料科学与工程系 Anish Tuteja 教授表示，团队的目标绝不仅仅是开发一种一次性涂层，而是建立一个基础材料特性库。如果能充分了解这些特性，那么我们就可以开发出满足各种应用需求的涂层。他还表示，这项新技术估计可以在一年内实现商业化。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.08.018

转自：“生物世界”微信公众号

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