坎特伯雷大學(xué)一個研究小組在實(shí)驗(yàn)室中取得了意想不到的進(jìn)展，朝著開發(fā)適用于醫(yī)院等環(huán)境的無菌表面涂層又邁進(jìn)了一步。一旦投入商業(yè)使用，一種應(yīng)用于高流量表面(如門把手)的抗微生物涂層將有助于減少醫(yī)院內(nèi)傳播的感染。

加州大學(xué)首席研究員Susan Krumdieck教授研究了十多年的鈦氧化物(TiO2)，這是一種眾所周知的陶瓷化合物。TiO2以明亮的白色或透明著稱，但有一天，它的涂層變成了黑色。研究人員把它放在一邊，因?yàn)檎娴牟恢腊l(fā)生了什么，但后來一些本科生測試了它的自清潔性能，它在沒有任何紫外線輻射的情況下具有光催化活性，才知道我們發(fā)現(xiàn)了一些新東西。

二氧化鈦被用于防曬是因?yàn)樗形蛰椛涞哪芰?。這種作用產(chǎn)生能量，能量表現(xiàn)為氧離子，氧離子對細(xì)菌是致命的。因此，TiO2是理想的表面使用，如門把手的環(huán)境，無菌是一個優(yōu)先考慮，如醫(yī)院。Krumdieck教授在美國科羅拉多大學(xué)波爾得分校攻讀博士學(xué)位期間，率先發(fā)明了這種新型涂層技術(shù)，并在新西蘭加州大學(xué)繼續(xù)她的研究，獲得了馬斯登基金的資助，用于探索脈沖壓力真空處理，這在以前的研究和工業(yè)中從未使用過。之后，他又與同事Jermy教授合作，與臺灣一所頂尖大學(xué)合作，并獲得一筆有競爭力的資助。

然而，克魯姆迪克教授和她的14名加州大學(xué)跨學(xué)科研究人員團(tuán)隊(duì)仍然面臨兩個挑戰(zhàn)——如何將TiO2涂層固定在門把手上，以及如何在沒有紫外線輻射的情況下激活它，新黑色TiO2掌握了這兩種技術(shù)的關(guān)鍵?？ɡ瓭h創(chuàng)新公司的研究合作者蒂姆·金米特幫助解決了這個難題。這度過了一個有趣的科學(xué)日，玩了掃描電子顯微鏡和x射線衍射儀，真的很驚訝這種材料是多么不同。由于我們所看到的奇怪納米結(jié)構(gòu)，當(dāng)然還有醒目的黑色，便知道已經(jīng)有了一種新材料。幾個月后，Krumdieck教授獲得了法國格勒諾布爾阿爾卑斯大學(xué)的訪問研究員獎學(xué)金，并帶走了一些黑色涂層樣品。

SiMAP研究所的研究人員很好奇，根據(jù)分析，這種材料可能和白色的TiO2一樣，但由Raphael Boichot教授領(lǐng)導(dǎo)的法國研究小組發(fā)現(xiàn)，TiO2不是典型的光滑金字塔狀晶體，而是以以前只能通過單個納米顆粒的水熱生長才能形成納米結(jié)構(gòu)。Boichot教授認(rèn)為這種材料可能具有可見光抗菌活性，當(dāng)回到加州大學(xué)時，很幸運(yùn)地遇到了微生物學(xué)專家Jack Heinemann教授，和他的學(xué)生一起建立了一個測試系統(tǒng)?？梢钥隙ǖ氖?，即使在可見光下停留了很短的時間，這種細(xì)菌也沒有生存的希望。

由于不需要輻射來激發(fā)TiO2的新形式，也不需要改變納米結(jié)構(gòu)來固定這種化合物在涂層中，因此多學(xué)科團(tuán)隊(duì)正處于開發(fā)商業(yè)應(yīng)用的有利條件。加州大學(xué)的研究人員已經(jīng)成功地在門把手上沉積了黑色涂層，現(xiàn)在正與幾家公司合作完成先進(jìn)制造所需的設(shè)計(jì)和升級所需的工程開發(fā)科學(xué)。感興趣的國際公司正在關(guān)注這一進(jìn)展，希望這種黑色TiO2能很快在世界各地的醫(yī)院床軌和門把手上清除細(xì)菌。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來自: ?坎特伯雷大學(xué)

參考期刊文獻(xiàn):《Scientific Reports》

DOI: 10.1038/s41598-018-38291-y

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