越來(lái)越多的抗生素耐藥細(xì)菌，不僅對(duì)醫(yī)生提出了挑戰(zhàn)，也對(duì)參與材料工程的物理學(xué)家提出了挑戰(zhàn)。

“在我們團(tuán)隊(duì)的工作中，我們嘗試應(yīng)用逆向物理學(xué)的理念：我們不是從想要研究的物質(zhì)開始尋找應(yīng)用，而是從應(yīng)用本身開始。一旦確定了需求，我們就會(huì)基于這些需求，設(shè)計(jì)未來(lái)的材料，進(jìn)行數(shù)值模擬，然后嘗試合成它。當(dāng)我們成功地做到這一點(diǎn)后，我們便著手檢查所獲得材料的特性是否符合我們的預(yù)期?！辈ㄌm科學(xué)院核物理研究所（IPJ PAN）的科學(xué)家設(shè)計(jì)和合成的最新生物殺滅納米復(fù)合材料正在為材料工程對(duì)抗微生物開辟新方向。

終于，在人類世世代代與危險(xiǎn)微生物世界的西西弗斯式斗爭(zhēng)中，我們有了可以迎接挑戰(zhàn)的盟友：能夠自發(fā)地持續(xù)殺死微生物并阻止其菌落生長(zhǎng)的復(fù)合材料。

波蘭科學(xué)院生理學(xué)和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究所 (IFiZZ PAN) 的研究人員則表示需要開發(fā)一種新型、耐用且安全的殺菌材料。他們指出，如果不經(jīng)常更換大流行時(shí)期眾所周知的口罩，它們就會(huì)積聚微生物，作為它們的棲息地，可能成為二次感染的來(lái)源。因此需要一種材料，它不僅可以充當(dāng)過(guò)濾器，而且還能夠持續(xù)消除附著在其上的微生物。IFJ PAN的物理學(xué)家認(rèn)為，由中性基體構(gòu)成的復(fù)合材料具有適當(dāng)連接的能夠有效殺死微生物的官能團(tuán)，可能是解決該問(wèn)題的一種方法。

銀離子殺生物復(fù)合材料

IFJ PAN科學(xué)家開發(fā)的銀離子殺生物復(fù)合材料，可以根據(jù)需要使用氧化鋁或二氧化硅基質(zhì)。在前一種情況下，基質(zhì)呈孔徑約為40納米的篩子形式；而在后者中，它們是直徑為50至500納米的球體。多孔基質(zhì)可以過(guò)濾例如空氣或體液，而球形二氧化硅可以將殺生物材料摻入其他物質(zhì)，例如牙科填充物。

“材料中的主要作用不是由基質(zhì)發(fā)揮的，而是由以適當(dāng)方式沉積在其上的官能團(tuán)發(fā)揮作用。關(guān)鍵的殺菌劑——銀離子——被連接到丙基鏈。這種結(jié)構(gòu)是柔韌的，可以像刺針或刀一樣出色地發(fā)揮作用，與細(xì)菌接觸后會(huì)破壞其細(xì)胞膜，”Laskowski 博士說(shuō)。

新型復(fù)合材料中的殺生物分子以化學(xué)方式與基質(zhì)結(jié)合，因此是永久性的。這一事實(shí)首先意味著，這些分子將能夠連續(xù)準(zhǔn)確地執(zhí)行其任務(wù)。因此，隨著時(shí)間的推移，它們不會(huì)失去其功能，它們不會(huì)從牙科填充物中被洗掉進(jìn)入體內(nèi)，也不會(huì)從用過(guò)的口罩中釋放到環(huán)境中。

有銅離子的丙基磷酸基團(tuán)

IFJ PAN 的科學(xué)家開發(fā)的第二類新型納米復(fù)合材料，則是含有銅離子的丙基磷酸基團(tuán)。它們從空氣中捕獲氧分子，然后被銅離子還原，充當(dāng)單電子催化劑。發(fā)生的反應(yīng)涉及來(lái)自我們環(huán)境中常見的水分子的氫氣。結(jié)果，在銅官能團(tuán)周圍不斷形成過(guò)氧化氫。與它接觸后，大多數(shù)微生物會(huì)被氧化休克殺死。

“與銀納米復(fù)合材料一樣，銅也永久地結(jié)合在基質(zhì)上并且不會(huì)磨損。水和氧氣會(huì)被消耗，但這些在環(huán)境中是天然存在的。因此，我們可以使用一種材料，它實(shí)際上可以連續(xù)產(chǎn)生一定量的新鮮過(guò)氧化氫，這是最有效的殺菌化合物之一，”Laskowski 博士說(shuō)。

目前，IFJ PAN正在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模生產(chǎn)具有金屬離子的生物活性納米復(fù)合材料，并有可能為實(shí)施目的提供試驗(yàn)數(shù)量；處于專利階段的生產(chǎn)技術(shù)可以在沒(méi)有重大問(wèn)題的情況下擴(kuò)大到工業(yè)需求。