細(xì)菌在生物材料表面污染所引發(fā)的感染，嚴(yán)重威脅著人類的生命健康。抗生素的發(fā)現(xiàn)及使用，為人類抗細(xì)菌感染帶來了有力的幫助。然而，抗生素的過量使用，會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生，這已發(fā)展為威脅人類健康的世界挑戰(zhàn)。
近期，吉林大學(xué)仿生教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室任露泉院士團(tuán)隊(duì)，道法自然，以荷葉超疏水性抗生物粘附性能為切入點(diǎn)，并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)其二級(jí)納米柱狀結(jié)構(gòu)具有類似蟬翼表面物理結(jié)構(gòu)殺菌的特性，創(chuàng)新性開發(fā)出物理結(jié)構(gòu)抗粘附和結(jié)構(gòu)殺菌為一體的仿生抗菌表面，在獲得高效抗菌性能同時(shí)，巧妙避免引發(fā)細(xì)菌耐藥性的風(fēng)險(xiǎn)，為開發(fā)新一代安全、高效抗菌表面提供新思路和新方法。
作者研究表明，荷葉表面具有高長徑比的納米結(jié)構(gòu)，不僅為荷葉的超疏水性（抗細(xì)菌粘附）提供了保障，而且一旦發(fā)生少量細(xì)菌粘附，這些納米結(jié)構(gòu)就可以對(duì)表面的細(xì)菌進(jìn)行撕裂，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于表面細(xì)菌的滅活。受此啟發(fā)，他們制備出了層級(jí)的超疏水抗菌表面。其表面靜態(tài)水接觸角超過了170o，而滾動(dòng)角則小于1o，表面對(duì)于對(duì)于E. coli的抗粘附效率可以達(dá)到99%以上，少量粘附的細(xì)菌可以被完全殺死，有效的克服了單一結(jié)構(gòu)殺菌表面細(xì)菌粘附性積累的弊端。在這個(gè)體系中不管是對(duì)于細(xì)菌的排斥還是殺死，都完全來自于結(jié)構(gòu)本身的物理效應(yīng)，不會(huì)引發(fā)任何細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生。該研究成果以“Lotus-leaf-inspired hierarchical structured surface with non-fouling and mechanical bactericidal performances”（Chemical Engineering Journal 398 (2020) 125609）為題發(fā)表在了國際著名期刊Chemical Engineering Journal。