《基於物理抗菌原理的納米表面的製作與性能研究》是依託北京交通大學，由吳松梅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於物理抗菌原理的納米表面的製作與性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳松梅
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於物理抗菌原理的新型納米表面克服了傳統化學抗菌劑耐藥性和對環境污染的缺點，是工業、醫療以及日常生活套用中的一個重要研究課題。目前面臨的主要挑戰是發展物理參量可控的納米表面的製作方法，以及納米結構和物性與抗菌性能關聯性的系統研究和深入理解。本項目擬採用自主開發的矽基超薄納米孔模板，發展表面結構和物性可控的高分子材料以及金屬材料的納米表面的製作方法。以耐甲氧西林金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌為細菌模型，綜合納米結構和物性與抗菌性能的關聯，明確影響納米表面抗菌性能的關鍵物理參量，深入理解納米結構與細菌細胞相互作用的物理機理。為具有優越抗菌性能的納米表面結構的設計及廣泛套用提供實驗和理論依據。高分子納米表面的製作成本較低，具有大規模生產套用的基礎條件。而金屬材料則賦予納米表面新的功能比如導電性或表面光學效應。這對於進一步發展生物界面之間基於電信號乃至光回響的感測機制和檢測方法提供一個潛在的新平台。
結題摘要
本項目圍繞著表面納米結構形貌特徵與細菌存活及增殖狀態的關聯性和界面作用機理開展研究工作。採用矽基超薄納米孔為模板製備了不同高度和密度的高分子納米柱陣列，以及通過電化學拋光法構建不同表面粗糙度的微納米溝槽表面。結果發現納米柱結構參數對吸附細菌的存活性具有顯著影響，而微納米溝槽形貌對吸附細菌的主要影響是抑制細菌的增殖。實驗結果顯示對於直徑為80nm的納米柱結構，高度在100-500nm，密度為40個/μm2的陣列表面對金黃色葡萄球菌的殺菌效果最為明顯，接近100%。基於表面自由能的模型對納米柱陣列上細菌細胞壁的拉伸狀態進行模擬分析的結果揭示出納米柱的密度和高度的均一性是影響其殺菌性能的關鍵物性參數。本課題的研究結果將為具有優秀抗菌性能的納米表面結構的設計提供一定的依據。同時，項目組進一步發展了基於金納米結構電極阻抗法檢測細菌吸附量的分析方法，其阻抗變化值與細菌濃度具有良好的線性回響特性，為從簡單結構仿生拓展到功能性材料表面做出打下基礎。
