新型激光技術成就抗菌材料表麵

農業生物技術研究所（由西班牙納瓦拉公立大學，CSIC國家科學研究協會和納瓦拉省政府共同建立的一個混合型科研中心）的研究人員正在利用激光技術為材料表麵設計一種具有納米結構的紋路。這種紋路可以使材料獲得抗菌性，並且能抑製細菌生物膜的形成。研究人員表示，到目前為止已經進行的初步實驗表明，這種技術能夠使附著在物體表麵的金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的數量減少65-70%。

除了篩選那些抑製細菌效果最佳的材料之外，這項研究也調研了其他方麵的因素。這些因素包括依附在納米結構材料表麵的細菌對消毒水的耐受性，在長期使用的過程中這些特殊的材料表麵如何保持自身的特性，以及在這種生物材料表麵生長的細菌的行為特性。科研人員還會鑒定哪些紋路會增強細菌在材料表麵依附的能力。

研究者希望其成果能夠有廣闊的應用前景。例如，用激光預處理外科手術材料（比如人工血管和導尿管），有抑菌能力的貯水箱或水產養殖箱的表麵材料等。

阻止細菌生物膜的形成

當細菌依附在物體表麵生長的時候就會產生生物膜，同時細菌會被自己產生的一種基質所包圍，這種基質會讓細菌更具耐受性。按照首席研究員 Jaione Valle-Turrillas的說法，細菌可以依附在任何物體的表麵，無論是皮膚，內髒器官還是材料的表麵等等，而且細菌可以產生生物膜。生物膜是一種可以使細菌對抗生素以及消毒藥水等外界刺激更具耐受性的薄膜。生物膜存在於大自然中（河流中的石頭表麵，有細菌附著），存在於我們的身體裏（小腸和口腔菌落），存在於過濾器和管道裏，存在於水箱裏，存在於農場（擠奶設備）同時也存在於臨床設備當中（人造血管以及外科用導尿管）等等。

農業生物技術研究所的Biofilms Microbianos研究組目前主要研究兩種細菌：金黃色葡萄球菌（S. Aureus）和沙門氏菌（Salmonella）。不同的研究小組都把目光集中在預防或者消除生物膜上，他們的技術手段也多種多樣，從研發疫苗到研究生物膜分散劑。這些研究一直都在實驗室裏進行著。現在，通過修改材料表麵來達到抑製生物膜形成的研究正在這個項目中進行著。

“借助於DLIP（Direct Laser Interference Patterning，直接激光幹涉模式）技術，使用不同的激光束可以在納米尺度上修改材料的表麵紋路”，Jaione Valle解釋道“不同的光波周期可以產生不同的圖形和紋路，它們的尺度範圍從納米覆蓋到微米。我們測試了不同的表麵紋路並且找到了一種材料以及一種圖形，兩者結合在一起可以阻止細菌附著在材料表麵。雖然它並不能完全清除細菌，但是可以減少65%到70%的細菌數量。”

首先，我們用激光的手段來雕刻材料的表麵，接下來把細菌施放在材料表麵，觀察它們是如何產生生物膜並統計生物膜的數量。研究人員在實驗中測試了很多不同的材料。根據細菌的種類以及材料表麵的結構類型，研究人員觀察了細菌的數量以及生物膜的數量是如何縮減的。

為了定量地測定細菌數量的減少以及它們在納米結構材料表麵的附著程度，研究人員使用過一種名叫阿拉瑪藍（Alamar Blue）的試劑。當這種試劑和活細菌相遇的時候就會放出熒光。研究人員們指出：“我們可以利用熒光計來測定這種反應，存在越多的細菌，就會有越多的熒光被發射出來。但這種技術是有缺陷的，當附著在物體表麵的細菌數量差別很小的時候，這種技術就起不到作用。這也正是為什麽我們現在采用另一種技術的原因。現在我們會把依附在材料表麵的所有的細菌都收集起來並且把它們放到培養基上，然後記錄菌落的數量。雖然這種方法更耗時費力，卻更加可靠。”

“利用DLIP技術在材料表麵雕刻納米紋路並評估其抗菌性能”項目計劃運行三年，並且在2013年十二月份末的時候會得出最終的結果。這個項目是和德國夫琅禾費材料和激光技術研發中心（German R&D centre Institut Fraunhofer for Material and Beam Technology）合作進行的。德國夫琅禾費材料和激光技術研發中心提供了能夠在材料表麵雕刻紋路的激光技術。IdAB-Agrobiotechnology 研究所的主要工作是主持該研究並進行實驗測試。項目的總預算是179 800歐元，由納瓦拉政府的創新、企業和就業部（Department of Innovation, Companies and Employment of the Government of Navarre）資助。

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