細菌在生物材料表面污染所引發(fā)的感染，嚴重威脅著人類的生命健康。抗生素的發(fā)現(xiàn)及使用，為人類抗細菌感染帶來了有力的幫助。然而，抗生素的過量使用，會導致細菌耐藥性的產(chǎn)生，這已發(fā)展為威脅人類健康的世界挑戰(zhàn)。
近期，吉林大學仿生教育部重點實驗室任露泉院士團隊，道法自然，以荷葉超疏水性抗生物粘附性能為切入點，并進一步發(fā)現(xiàn)其二級納米柱狀結(jié)構(gòu)具有類似蟬翼表面物理結(jié)構(gòu)殺菌的特性，創(chuàng)新性開發(fā)出物理結(jié)構(gòu)抗粘附和結(jié)構(gòu)殺菌為一體的仿生抗菌表面，在獲得高效抗菌性能同時，巧妙避免引發(fā)細菌耐藥性的風險，為開發(fā)新一代安全、高效抗菌表面提供新思路和新方法。
作者研究表明，荷葉表面具有高長徑比的納米結(jié)構(gòu)，不僅為荷葉的超疏水性（抗細菌粘附）提供了保障，而且一旦發(fā)生少量細菌粘附，這些納米結(jié)構(gòu)就可以對表面的細菌進行撕裂，進而實現(xiàn)對于表面細菌的滅活。受此啟發(fā)，他們制備出了層級的超疏水抗菌表面。其表面靜態(tài)水接觸角超過了170o，而滾動角則小于1o，表面對于對于E. coli的抗粘附效率可以達到99%以上，少量粘附的細菌可以被完全殺死，有效的克服了單一結(jié)構(gòu)殺菌表面細菌粘附性積累的弊端。在這個體系中不管是對于細菌的排斥還是殺死，都完全來自于結(jié)構(gòu)本身的物理效應(yīng)，不會引發(fā)任何細菌耐藥性的產(chǎn)生。該研究成果以“Lotus-leaf-inspired hierarchical structured surface with non-fouling and mechanical bactericidal performances”（Chemical Engineering Journal 398 (2020) 125609）為題發(fā)表在了國際著名期刊Chemical Engineering Journal。