当细菌遭遇纳米材料

2021年10月19日
在我们生活的世界上,细菌无处不在。大多数细菌都是可以与我们和平共处的,但也有一小部分致病细菌,比如大肠杆菌、葡萄球菌、链球菌、绿脓杆菌、沙门氏菌和肉毒杆菌等,严重威胁着人类的健康。不过,值得庆幸的是,纳米材料的出现为人类与细菌的新较量带来了希望。
既古老又年轻的纳米材料
纳米是长度计量单位,1纳米是十亿分之一米,1根头发的直径约为6万纳米。在三维空间里至少有一个维度处在1-100纳米范围内的材料,或者由这一类材料作为基本单元组装而成的材料称之为纳米材料,也被叫作超微颗粒材料。
零维纳米材料——纳米球、一维纳米材料——纳米棒、
二维纳米材料——纳米片、花球形的三维纳米材料(从左至右)
根据纳米材料的形状特征,可以把它划分为零维、一维、二维和三维等四类。
零维纳米材料包括量子点、纳米球等。一维纳米材料包括纳米棒、纳米管等。二维纳米材料包括纳米片。三维纳米材料通常是由以上低维纳米材料作为构筑单元组装而成,包括海胆形、花球形等。
纳米抗菌材料大盘点
纳米材料由于尺寸极小,产生了许多传统材料并不具备的物理和化学特性,这些特性赋予了纳米材料抗菌的功能。
原来,纳米抗菌材料有许多锋利的棱角和边缘,就像一把把“纳米刀”,一旦细菌与之接触,就会被刺破细胞膜,造成内容物流出,进而被杀死。
被纳米抗菌材料锋利的棱角和边缘刺破的细菌
纳米抗菌材料与细菌接触后会诱导其细胞产生氧化应激反应,从而使细菌的细胞结构和脂质、蛋白质和DNA等成分被氧化破坏。
纳米材料还存在光热效应,即拥有把光转化为热的能力。产生的热可以杀灭体内的细菌以及肿瘤细胞,因此这些纳米材料又被称为“光热抗菌剂”。
当纳米材料“闯进”医疗领域
纳米银抗菌喷剂
纳米材料一方面利用仿生学原理将医疗器械表面进行纳米结构图案化处理。另一方面可以在医疗器械表面包覆具有杀菌功能的纳米材料,实现对细菌的主动杀灭。这两方面的综合运用,可以有效提高介入性医疗器械在抗感染方面的安全性。
水凝胶是由聚合物“链条”通过物理或化学相互作用交联而成的极易吸收水分的3维多孔网络结构材料。具有高水溶胀性、高透氧性、较好的生物相容性、易于负载可控释药物等特性。正因如此,抗菌水凝胶广泛应用于伤口护理、治疗口腔感染、胃肠道感染、骨髓炎及加工隐形眼镜等领域。
纳米抗菌材料的未来应用(包括创可贴、
手术刀、人工关节、心脏支架、导尿管、义齿、保鲜膜等)
相信伴随着科学家对纳米材料的深入研究,人类会发现越来越多的新型纳米抗菌材料,对纳米抗菌材料的特性产生更全面的认识。未来的纳米抗菌材料会在创伤愈合、组织及器官移植、食品保鲜等多个领域发挥越来越重要的作用。
来源:知识就是力量公众号