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據(jù)報(bào)道,北卡羅來納州立大學(xué)的研究人員已經(jīng)成功地將“光敏劑”融入到一系列聚合物中,使這些材料能夠僅使用環(huán)境中的氧氣和可見光波使細(xì)菌和病毒失活。這種新方法為一系列旨在減少耐藥病原體傳播的新產(chǎn)品打開了大門。
“抗生素耐藥性病原體的傳播,包括所謂的'超級(jí)細(xì)菌',對(duì)公眾健康構(gòu)成了重大威脅,僅在美國每年就有數(shù)百萬例醫(yī)療病例發(fā)生,”北卡羅來納州立大學(xué)的化學(xué)和生物分子工程學(xué)院副教授、這項(xiàng)工作論文的聯(lián)合作者Reza Ghiladi說。“這些感染中有許多是由表面?zhèn)鞑サ牟≡w引起的。”
我們的目標(biāo)是開發(fā)一種抗感染、無毒、有彈性的材料,以供實(shí)際使用。目前,我們已經(jīng)取得了初步成功。
“科研工作者已經(jīng)做了大量的工作來開發(fā)光敏劑分子,利用可見光的能量將空氣中的氧轉(zhuǎn)化為殺生物‘單線態(tài)'氧氣,這種‘單線態(tài)'氧氣能夠有效并直接地打擊病毒和細(xì)菌,”北卡羅來納州立大學(xué)材料科學(xué)與工程教及化學(xué)和生物分子工程特聘教授、該論文的共同通訊作者Richard Spontak說。“這種行為模式?jīng)]有任何阻力。”
“然而,此前這一領(lǐng)域的大部分工作都是使用像纖維素這樣的基質(zhì)來完成的,這些材料在醫(yī)院這樣的工作場(chǎng)所日常使用是不實(shí)用的。我們的研究工作遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了這個(gè)范圍。”
這種新方法是將光敏劑結(jié)合到疏水的半結(jié)晶彈性體中,這種彈性體具有防水性和機(jī)械抗壓性,與此同時(shí)還能允許氧氣進(jìn)入光敏劑中。更重要的是,光敏劑在材料中的分布意味著即使材料表面被劃傷或磨損,它也將保持其抗菌性能。
“這篇論文主要關(guān)注的是一類聚合物,但它是一種基本的概念證明,它證明能夠在不犧牲功能的前提下,將這些光敏劑放入一系列堅(jiān)固而‘軟’材料的能力,”Spontak說。“這只是我們研究?jī)?nèi)容的冰山一角。”
在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中,研究人員發(fā)現(xiàn)這種光敏劑嵌入式聚合物在暴露于光照下60分鐘時(shí),滅活了至少99.89%五種細(xì)菌菌株以及99.95%兩種病毒。
“我們還證明了可以用相對(duì)簡(jiǎn)單的工藝,使用市售的光敏劑和聚合物制造這些材料,”Ghiladi說。“這使得批量生產(chǎn)既可行又比以前生產(chǎn)光敏劑材料的方法更便宜。”
“我們目前正在尋找合作伙伴,與我們一起研究利用這些材料來解決國家重要疾病的病原體,例如梭狀芽胞桿菌和炭疽病毒,它們被疾病控制中心列為“緊急”危險(xiǎn)級(jí)別。
“雖然我們希望諸如在醫(yī)院這樣的高科技環(huán)境中尋求應(yīng)用,但我們認(rèn)為在貧困地區(qū)改善健康也存在巨大的潛力,”Spontak說。“如果我們能開發(fā)出能在有限的醫(yī)療資源領(lǐng)域限制疾病傳播的自我消毒物品,我們就能夠挽救很多生命。”
該論文題目為“光動(dòng)力學(xué)聚合物作為綜合抗感染材料:保持在日益增長的全球威脅之上”,發(fā)表在《ACS應(yīng)用材料與界面》”ACS Applied Materials & Interfaces“雜志上。該論文的第一作者是北卡羅來納州立大學(xué)的博士生Bharadwaja Peddinti。該論文由北卡羅來納州立大學(xué)生物科學(xué)副教授Frank Scholle共同撰寫。 |