一项新的研究表明，受昆虫翅膀上杀死细菌的刺刺启发的粗糙表面，在对抗包括真菌在内的耐药超级细菌方面，可能比以前所理解的更有效。
耐药感染率的上升引起了全球卫生专家的关注。
为了避免植入物周围的感染，比如钛髋关节或牙科假体，医生们使用了一系列的抗菌涂层、化学药品和抗生素，但这些都不能阻止抗生素耐药菌株，甚至会增加耐药性。
为了应对这些挑战，RMIT大学的科学家们设计了一种微型尖峰图案，可以蚀刻在钛植入物或其他表面上，以提供有效的、无毒的细菌和真菌保护。
该团队发表在《先进材料界面》上的研究测试了改变钛表面杀死多重耐药念珠菌的有效性。念珠菌是一种潜在的致命真菌，导致十分之一的医院获得性医疗器械感染。
这种特殊设计的尖峰，每个尖峰的高度与细菌细胞的高度相似，在接触后不久就会摧毁大约一半的细胞。
值得注意的是，没有立即被摧毁的另一半则由于受到的伤害而无法生存，无法繁殖或引起感染。
首席博士后研究员丹佛·林克莱特博士说，蛋白质活性的代谢分析显示，白色念珠菌和多重耐药的耳念珠菌真菌细胞在表面受伤，就像死了一样。
来自RMIT理学院的林克莱特说:“受伤的念珠菌细胞经历了广泛的代谢压力，即使在7天后，它们也无法繁殖产生致命的真菌生物膜。”“它们无法在无压力的环境中复活，最终在一个被称为细胞凋亡或程序性细胞死亡的过程中关闭。”
早期发表在《材料》杂志上的一项研究证实了该表面对包括金葡萄球菌在内的常见致病菌的有效性。
小组组长，杰出教授Elena Ivanova说，最新的发现揭示了抗真菌表面的设计，以防止危险的，多重耐药的酵母形成生物膜。
她说:“细胞在与表面初次接触后死亡的事实——一些是由于破裂，另一些是由于程序性细胞死亡——表明对这些表面的抵抗力不会产生。”“这是一个重要的发现，也表明我们衡量抗菌表面有效性的方式可能需要重新考虑。”
在过去的十年里，在设计能够在接触时杀死超级细菌的表面方面取得了进展。然而，找到正确的表面模式来消除100%的微生物，使一些微生物无法存活并产生抗药性，这是一个持续的挑战。
她说:“这项最新的研究表明，如果我们能证明这些表面会导致存活细胞的程序性细胞死亡，也就是说它们会不顾一切地死亡，那么可能没有必要在所有表面接触后立即消除所有病原体。”
十多年来，RMIT的多功能机械生物杀灭材料研究小组在开发抗菌表面方面一直处于世界领先地位，其灵感来自覆盖蜻蜓和蝉翅膀的纳米柱。伊万诺娃本人是第一批观察到细菌在昆虫翅膀上定居时，纳米柱的模式如何将细胞分开，从而致命地破坏了细胞膜的人之一。
“这就像拉伸乳胶手套，”伊万诺娃说。“当它慢慢拉伸时，乳胶最薄弱的地方会变薄，最终撕裂。”
在过去的十年里，她的团队一直在用自己的纳米模式复制这些昆虫的纳米柱，最新的进展是利用一种叫做等离子蚀刻的技术在钛上创造出抗菌和抗真菌的模式。
伊万诺娃说，相对简单的蚀刻技术可以优化并应用于广泛的材料和应用。
她说:“这种新的表面修饰技术可能在医疗设备上有潜在的应用，但也可以很容易地用于牙科应用或其他材料，如食品生产和农业中使用的不锈钢工作台。”
该研究的主要作者、与RMIT和ARC澳大利亚钢铁制造研究中心联合攻读博士学位的Phuc Le表示，与行业合作伙伴BlueScope Steel密切合作，有助于集中精力为行业提供切实可行的解决方案。
他说:“在我的博士生涯中，与工业伙伴合作是一个变革性的方面。”“他们作为制造商的第一手见解为他们的产品面临的挑战提供了清晰的信息，并为我研究和设计实用的解决方案打开了大门。虽然我们的研究还处于初步阶段，但产品优化的前景是光明的。”
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