科研進展

深圳先進院研發出抗菌抗生物粘附的仿生金剛石薄膜

時間:2020-05-15  來源:集成所功能薄膜材料研究中心 王陶 文本大?。骸?a href="javascript:doZoom(16)">大 |  | 】  【打印

  近日,中國科學院深圳先進技術研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究員團隊聯合醫藥所人體組織與器官退行性中心趙穎研究員團隊,研發出一種兼具自清潔、抗菌、抗生物粘附、抗磨損以及抗腐蝕特性的新型仿生多級次金剛石功能膜,為醫療防護和海洋儀器防污提供解決方案,研究成果"Robust Biomimetic Hierarchical Diamond Architecture with Self-cleaning, Antibacterial and Antibiofouling Surface"已在線發表于國際材料著名期刊ACS Applied Materials & Interfaces上(DOI: 10.1021/acsami.0c02460m, IF=8.456)。 

  微生物在公共場所、醫療器械以及海洋精密儀器上粘附,導致細菌感染、醫療器械失效、海洋儀器的功能退化。抑制微生物的粘附可避免傳染病的傳播,然而現有聚合物等抗粘附材料存在機械性能差、化學穩定性低等缺點,影響其抗菌抗生物粘附的持久性。金剛石具有抗磨損性、抗腐蝕、生物相容性等優點,作為新型抗粘附材料具有良好的應用前景。 

  基于團隊前期對金剛石薄膜制備的深入研究,唐永炳研究員、趙穎研究員及其團隊成員王陶副研究員、黃磊、劉玉芝、劉春花等人通過自主研發的分步植晶氣相沉積法,成功構造出具有植物葉片仿生結構的超疏水微納分級金剛石功能膜,實現了如荷葉出淤泥而不染的自清潔、抗粘附功能,同時具有超高的機械性能和化學穩定性。與無涂層鈦合金相比,仿生金剛石薄膜抑制了99%大腸桿菌的吸附。在海洋環境中,與無鍍膜鈦合金和石英玻璃相比,仿生金剛石薄膜降低了95%以上綠藻的粘附。另外,仿生金剛石薄膜的抗磨損性能是無鍍膜鈦合金的20倍以上。浸泡在腐蝕性液體中1個月后,物理化學性質未發生改變,且抗菌性保持不變。 

  目前該方法可實現仿生金剛石薄膜可在多種復雜形狀襯底和多種商用基體材料上制備,包括鈦合金、硅、石英玻璃和陶瓷基體,作為抗菌抗生物粘附材料在高端醫療器件和海洋精密儀器領域具有良好的應用前景。 

  該研究得到了國家自然科學基金,廣東省科技計劃、深圳市科技計劃等項目資助。 

  論文鏈接

1 a-c)仿生多級次金剛石薄膜的表面形貌和接觸角;(d)大腸桿菌在無鍍膜鈦合金和仿生金剛薄膜表面培養24小時后的熒光顯微鏡圖像;(e)仿生多級次金剛石薄膜抗菌抗生物粘附示意圖;(f)將無鍍膜石英玻璃和仿生金剛石薄膜浸泡生長綠藻的海水環境中14天后的照片和熒光顯微鏡圖像。 

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