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嵌入石墨的塑料能杀死99.99%的细菌

2020年03月26日09:02 【作者:中塑在线】     
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瑞典查尔默斯理工大学的一项研究显示,植入石墨纳米片的塑料表面可以防止医院获得性感染(HAI),杀死99.99%试图附着的细菌。

根据世界卫生组织的数据,在任何时期,发达国家7%和发展中国家10%的住院患者将至少会感染一种HAI。根据欧洲疾病预防控制中心的数据,在欧洲,每年有400多万人受到感染。其中许多是在医疗设备和体内植入物周围发生的细菌感染,如导管、髋关节和膝关节假体或牙科植入物。在必要情况下,这些植入物需要被移除。

值得注意的是,细菌感染是用抗生素治疗的,这加速了抗生素耐药性的发展。

“我们的研究目的是开发抗菌表面,减少感染次数和随后对抗生素的需求。并且细菌不会产生耐药性,”查尔默斯理工大学生物与技术系生物学部Ivan Mijakovic教授研究小组的博士后研究员Santosh Pandit说,“我们现在已经证明,由聚乙烯和石墨纳米片混合而成的定制表面可以杀死99.99%试图附着的细菌。”

查尔默斯研究人员先前的研究显示,垂直放置在植入物表面的石墨烯薄片可以形成保护涂层,使得细菌无法附着,就像设计用来防止鸟类筑巢的建筑物上的钉子一样。石墨烯薄片会破坏细胞膜,杀死细菌。然而,生产石墨烯薄片的成本很高,目前还不适合大规模生产。研究人员使用相对便宜的石墨纳米片,与一种用途广泛的聚合物混合,也取得了同样的效果。

查尔默斯工业与材料科学系副教授Roland Kádár说:“这种聚合物与石墨纳米片本身并不相容。但是,通过标准的塑料制造技术,我们成功地裁剪了材料的微观结构,并使用了相当高的填充载荷,以达到预期的效果。现在它在许多生物医学应用方面有着巨大的潜力。”

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植入物表面的纳米片可以在不损害健康人体细胞的情况下防止细菌感染。人类细胞(上图红色)大约是细菌(上图绿色)的25倍大,所以当石墨纳米薄片切割并杀死细菌时,它们几乎不会刮伤人类细胞。

研究人员用不同浓度的石墨纳米片和塑料材料进行了实验。约15%到20%的石墨纳米片的组成被证明具有最大的抗菌效果。根据Kádár的说法,石墨纳米片的精确定位和分布是达到最大效果的必要条件。

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