科研进展

深圳先进院在生物材料基于超电容特性的新型抗菌功能设计取得重要进展

  

  近日,中国科学院深圳先进技术研究院生物医用材料与界面研究中心王怀雨课题组,与中科院北京纳米能源与系统研究所李舟课题组及香港城市大学朱剑豪教授合作,成功开发一种基于电容涂层、通过充放电以实现有效抗菌的新型生物材料,该技术有望应用于牙科及骨科植入材料中以降低患者的术后感染风险。

  相关论文“An antibacterial platform based on capacitive carbon-doped TiO2 nanotubes after direct/alternating current charging(一种基于碳掺杂二氧化钛纳米管电容特性的新型抗菌平台)”发表在国际知名学术期刊《自然·通讯》(Nature Communications),论文的第一作者是香港城市大学博士生/深圳先进院客座学生王国敏,北京纳米能源所封红青博士为并列第一作者。

  现有植入材料的抗菌改性多依赖于材料表面接枝抗生素等抗菌功能成分,但这些技术容易造成一定的安全隐患。材料科学的发展为抗菌材料的制备注入了新鲜的血液,本研究基于钛金属表面的电容调控设计了一种全新的抗菌生物材料。研究发现样品只需要在2伏特电压下充电15分钟就能够通过材料与细菌之间的电子传递效应杀灭细菌。该物理抗菌方法已在大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌等菌种上进行了广泛的效果验证,并且被证明能够通过循环充放电来实现对菌膜的有效抑制。该研究中还深入揭示了电容材料充放电发挥抗菌作用的相关作用机理,并进一步验证了该电子传递作用不会改变材料本身的生物相容性。论文的发表为生物材料的表/界面抗菌功能构建提供一种全新的思路。

  本项研究得到了国家自然科学基金、中科院青年创新促进会、广东省领军人才、深圳市孔雀团队、深圳市技术攻关等项目的资助。

  论文链接:https://rdcu.be/O5Mk 

生物材料表面基于电子传递作用的抗菌过程示意图