文/陈根
越来越多的抗生素耐药细菌，不仅对医生提出了挑战，也对参与材料工程的物理学家提出了挑战。
“在我们团队的工作中，我们尝试应用逆向物理学的理念：我们不是从想要研究的物质开始寻找应用，而是从应用本身开始。一旦确定了需求，我们就会基于这些需求，设计未来的材料，进行数值模拟，然后尝试合成它。当我们成功地做到这一点后，我们便着手检查所获得材料的特性是否符合我们的预期。”波兰科学院核物理研究所（IPJ PAN）的科学家设计和合成的最新生物杀灭纳米复合材料正在为材料工程对抗微生物开辟新方向。
终于，在人类世世代代与危险微生物世界的西西弗斯式斗争中，我们有了可以迎接挑战的盟友：能够自发地持续杀死微生物并阻止其菌落生长的复合材料。
波兰科学院生理学和动物营养研究所 (IFiZZ PAN) 的研究人员则表示需要开发一种新型、耐用且安全的杀菌材料。他们指出，如果不经常更换大流行时期众所周知的口罩，它们就会积聚微生物，作为它们的栖息地，可能成为二次感染的来源。因此需要一种材料，它不仅可以充当过滤器，而且还能够持续消除附着在其上的微生物。IFJ PAN的物理学家认为，由中性基体构成的复合材料具有适当连接的能够有效杀死微生物的官能团，可能是解决该问题的一种方法。
银离子杀生物复合材料
IFJ PAN科学家开发的银离子杀生物复合材料，可以根据需要使用氧化铝或二氧化硅基质。在前一种情况下，基质呈孔径约为40纳米的筛子形式；而在后者中，它们是直径为50至500纳米的球体。多孔基质可以过滤例如空气或体液，而球形二氧化硅可以将杀生物材料掺入其他物质，例如牙科填充物。
“材料中的主要作用不是由基质发挥的，而是由以适当方式沉积在其上的官能团发挥作用。关键的杀菌剂——银离子——被连接到丙基链。这种结构是柔韧的，可以像刺针或刀一样出色地发挥作用，与细菌接触后会破坏其细胞膜，”Laskowski 博士说。
新型复合材料中的杀生物分子以化学方式与基质结合，因此是永久性的。这一事实首先意味着，这些分子将能够连续准确地执行其任务。因此，随着时间的推移，它们不会失去其功能，它们不会从牙科填充物中被洗掉进入体内，也不会从用过的口罩中释放到环境中。
有铜离子的丙基磷酸基团
IFJ PAN 的科学家开发的第二类新型纳米复合材料，则是含有铜离子的丙基磷酸基团。它们从空气中捕获氧分子，然后被铜离子还原，充当单电子催化剂。发生的反应涉及来自我们环境中常见的水分子的氢气。结果，在铜官能团周围不断形成过氧化氢。与它接触后，大多数微生物会被氧化休克杀死。
“与银纳米复合材料一样，铜也永久地结合在基质上并且不会磨损。水和氧气会被消耗，但这些在环境中是天然存在的。因此，我们可以使用一种材料，它实际上可以连续产生一定量的新鲜过氧化氢，这是最有效的杀菌化合物之一，”Laskowski 博士说。
目前，IFJ PAN正在实验室规模生产具有金属离子的生物活性纳米复合材料，并有可能为实施目的提供试验数量；处于专利阶段的生产技术可以在没有重大问题的情况下扩大到工业需求。
