我們始終不懈地想要解開蜻蜓翅膀的納米結(jié)構(gòu)是如何將細(xì)菌破壞掉的秘密,從而將它積極運(yùn)用到下一代表面型仿生智能材料上,特別是醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用。
在觀察到這種自然的納米結(jié)構(gòu),以及它與細(xì)菌的三維相互作用,為我們提供了全新的表面設(shè)計(jì)和線索。
全新成像技術(shù)揭示了蜻蜓翅膀天然抑菌的秘密
雖然早有研究指出蜻蜓翅膀擁有一定的抗菌特性,但大家對其原理仍不是很了解。當(dāng)想要更進(jìn)一步地探索神秘的蜻蜓翅膀的微觀結(jié)構(gòu)的時(shí)候,還面臨著一個(gè)刺手的問題,因?yàn)樗苋菀自趶?qiáng)大的顯微鏡下被損壞。好消息是,昆士蘭理工大學(xué)(QUT)的一支研究團(tuán)隊(duì),已經(jīng)開發(fā)出了一項(xiàng)全新的技術(shù)。它能夠制作出精細(xì)度超高的復(fù)雜圖像,從而揭開了蜻蜓翅膀表面上超過 100 億個(gè)微小的“梳狀剔除”結(jié)構(gòu)。這種獨(dú)特的微結(jié)構(gòu),使得蜻蜓可以通過振翅的方式,將細(xì)菌悉數(shù)抖落掉。
蜻蜓翅膀顯微圖(圖片已經(jīng)過假色處理)via:Annalena Wolff 新研究采用了強(qiáng)離子和電子顯微鏡,以更好地了解蜻蜓翅膀的納米結(jié)構(gòu)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),其翅膀上有超過百億的微小“梳狀剔除”結(jié)構(gòu)。這種“陷阱”是如此地強(qiáng)大,以至于當(dāng)細(xì)菌試圖“逃脫”的時(shí)候,會(huì)將自身給撕裂掉。 本次研究使用的其中一臺氦離子掃描顯微鏡(HIM) QUT 研究員 Chaturanga Bandara 博士表示: 蜻蜓翅膀上有超過 10 億組微星納米結(jié)構(gòu) 需要指出的是,這并不是科學(xué)家們首次受到昆蟲翅膀的啟發(fā)而設(shè)計(jì)全新的醫(yī)學(xué)工具。類似的關(guān)于在樹上流浪棲息的蜻蜓翅膀的殺菌特性研究,激發(fā)研究人員制作出了基于黑硅材質(zhì)的抗菌表面 。 此外,蟬翼上的幾排納米級鈍化尖刺 ,其不僅能夠拉伸并殺死薄壁的細(xì)菌,也被研究人員復(fù)制來打造一種不需要單獨(dú)的涂層來抗菌的人造角膜 。 納米結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)圖 Wolff 博士指出:“正如蜻蜓翅膀天生抗菌一樣,大自然有許多現(xiàn)成的奇妙技巧,F(xiàn)在我們已經(jīng)看透了它,并且了解了其中的原理。我們使用的巨型顯微鏡,其高度達(dá)到了 2 米(6.5 英尺)、寬度也有 2 米,幾乎可以拍清任何圖像”。 研究中使用的其中一臺聚焦離子束掃描電子顯微鏡(FIB-SEM) 研究人員指出,這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)有助于開發(fā)用于外殼手術(shù)工具和醫(yī)用裝備上的新型抗菌表面,比如在一滴雨水大小的物體上容納 640 億個(gè)模仿蜻蜓翅膀的三維納米結(jié)構(gòu)。 有關(guān)這項(xiàng)研究的詳情,已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《應(yīng)用材料和界面》(Applied Materials and Interfaces )期刊上。 [backcolor=rgba(255, 255, 255, 0.65)][編譯自:New Atlas[backcolor=rgba(255, 255, 255, 0.65)] , via:Fresh Science[backcolor=rgba(255, 255, 255, 0.65)]] |