2022
09/05
相关创新主体

创新背景

在我们与细菌的长达几个世纪的战斗中,可能很快就会出现一种新的武器:一种耐用的涂层,它可以迅速杀死细菌和病毒,并能连续数月杀死它们。

它由密歇根大学的工程师和免疫学家组成的团队开发,被证明对SARS-CoV-2(导致COVID-19的病毒)、大肠杆菌、MRSA和各种其他病原体都是致命的。即使在键盘、手机屏幕和涂满鸡肉的砧板等真实世界的表面经过数月的反复清洗、磨损和其他惩罚后,它仍能杀死99.9%的微生物。

 

创新过程

密歇根大学材料科学与工程教授领导的研究团队开发了一种新型耐用涂层。这种涂层是透明的,可以刷或喷涂,通过以一种新的方式结合经过试验的可靠成分,从而获得耐用性和杀菌能力。这项研究发表在《Matter》杂志上。

这种新型涂层使用了从茶树油和肉桂油中提取的抗菌分子,几个世纪以来,这两种油都是安全有效的杀菌剂,两分钟内就能见效。这种涂层的耐久性来自于聚氨酯,这是一种坚韧的、像清漆一样的密封剂,通常用于地板和家具等表面。

即使通过厚厚的抗菌涂层层,图像也能保持清晰

研究团队测试的抗菌剂被FDA列为‘一般认为安全的’,有些甚至被批准为食品添加剂。聚氨酯是一种安全且非常常用的涂料。但为了确定这一点,研究团队做了毒性测试,实验发现,这种特定的成分组合甚至比当今的许多抗菌剂更安全。

该研究的耐久性测试结果表明,这种涂层可以在其油脂蒸发并降低消毒能力之前,杀灭细菌6个月或更长时间。但即使这样,图特贾表示,用新鲜的油擦拭它也可以充电;新的石油被地表重新吸收,再次开始循环。

关键的挑战是如何将油和聚氨酯结合起来,使油分子既能杀菌,又能防止它们快速蒸发。

研究团队在交联中发现了一种可能的解决方案,交联是一种众所周知的过程,通过加热在分子水平上将材料连接在一起。较小的油分子容易与交联聚合物分子结合,形成稳定的基质。

但要杀死细菌,油分子需要穿透它们的细胞壁,如果它们紧紧地拴在基质中,就无法做到这一点。最终,他们通过部分交联材料找到了一个中间地带——足够让一些油分子自由发挥作用,但让其他分子紧紧地粘在聚氨酯上。

一旦基本配方确定,研究人员就开始寻找一种有效成分的组合,可以杀死各种各样最困扰人类的细菌。为了确定一个具有代表性的微生物样本,他们与密歇根大学医学院的微生物学和免疫学副教授克里斯蒂安·e·沃布斯(Christiane E. Wobus)和急诊医学副教授j·斯科特·瓦内普斯(J. Scott VanEpps)合作。最终,他们找到了一种有效、安全、廉价的抗菌分子的精确平衡。

图特贾强调,他们不会拘泥于一个特定的公式;该团队对单个成分的特性的理解使他们能够针对特定的应用调整配方,或重新平衡抗菌剂以杀死特定的细菌。

研究员Tuteja表示,他们的目标绝不仅仅是开发一种一次性涂层,而是开发一种基础材料属性库。如果他们能了解这些特性,那么就能开发出满足特定应用需求的涂料。

 

创新关键点

来自密歇根大学的研究团队利用创新方法将油与聚氨酯很好的结合在一起,研发了一种具有耐用性和杀菌能力新型的涂料。

这项创新研究成果可能会在疫情大流行的情况下,让公共空间变得更安全,进而减少疫情的扩散。

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