坎特伯雷大学一个研究小组在实验室中取得了意想不到的进展，朝着开发适用于医院等环境的无菌表面涂层又迈进了一步。一旦投入商业使用，一种应用于高流量表面(如门把手)的抗微生物涂层将有助于减少医院内传播的感染。加州大学首席研究员Susan Krumdieck教授研究了十多年的钛氧化物(TiO2)，这是一种众所周知的陶瓷化合物。TiO2以明亮的白色或透明著称，但有一天，它的涂层变成了黑色。研究人员把它放在一边，因为真的不知道发生了什么，但后来一些本科生测试了它的自清洁性能，它在没有任何紫外线辐射的情况下具有光催化活性，才知道我们发现了一些新东西。
二氧化钛被用于防晒是因为它有吸收辐射的能力。这种作用产生能量，能量表现为氧离子，氧离子对细菌是致命的。因此，TiO2是理想的表面使用，如门把手的环境，无菌是一个优先考虑，如医院。Krumdieck教授在美国科罗拉多大学波尔得分校攻读博士学位期间，率先发明了这种新型涂层技术，并在新西兰加州大学继续她的研究，获得了马斯登基金的资助，用于探索脉冲压力真空处理，这在以前的研究和工业中从未使用过。之后，他又与同事Jermy教授合作，与台湾一所顶尖大学合作，并获得一笔有竞争力的资助。
然而，克鲁姆迪克教授和她的14名加州大学跨学科研究人员团队仍然面临两个挑战——如何将TiO2涂层固定在门把手上，以及如何在没有紫外线辐射的情况下激活它，新黑色TiO2掌握了这两种技术的关键。卡拉汉创新公司的研究合作者蒂姆·金米特帮助解决了这个难题。这度过了一个有趣的科学日，玩了扫描电子显微镜和x射线衍射仪，真的很惊讶这种材料是多么不同。由于我们所看到的奇怪纳米结构，当然还有醒目的黑色，便知道已经有了一种新材料。几个月后，Krumdieck教授获得了法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学的访问研究员奖学金，并带走了一些黑色涂层样品。
从左至右:坎特伯雷大学的博士生Rukmini Gorthy和Johann Land，以及主要的机械和材料工程教授Susan Krumdieck，共同撰写了关于抗微生物涂层新突破的论文。图片：University of Canterbury
SiMAP研究所的研究人员很好奇，根据分析，这种材料可能和白色的TiO2一样，但由Raphael Boichot教授领导的法国研究小组发现，TiO2不是典型的光滑金字塔状晶体，而是以以前只能通过单个纳米颗粒的水热生长才能形成纳米结构。Boichot教授认为这种材料可能具有可见光抗菌活性，当回到加州大学时，很幸运地遇到了微生物学专家Jack Heinemann教授，和他的学生一起建立了一个测试系统。可以肯定的是，即使在可见光下停留了很短的时间，这种细菌也没有生存的希望。
TiO2不是典型的光滑金字塔状晶体，而是以以前只能通过单个纳米颗粒的水热生长才能实现的方式形成纳米结构。图片：University of Canterbury
由于不需要辐射来激发TiO2的新形式，也不需要改变纳米结构来固定这种化合物在涂层中，因此多学科团队正处于开发商业应用的有利条件。加州大学的研究人员已经成功地在门把手上沉积了黑色涂层，现在正与几家公司合作完成先进制造所需的设计和升级所需的工程开发科学。感兴趣的国际公司正在关注这一进展，希望这种黑色TiO2能很快在世界各地的医院床轨和门把手上清除细菌。
博科园-科学科普｜研究/来自: 坎特伯雷大学
参考期刊文献:《Scientific Reports》
DOI: 10.1038/s41598-018-38291-y
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