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透明抗菌涂层取得重大突破

本站发布时间:2025-06-21 06:40:58

全球抗击传染性疾病面临两大挑战:新的大流行病暴发威胁,以及抗生素滥用导致的严峻抗生素耐药性问题。随着病原体持续进化和传播,研究人员正迫切寻求能在日常环境中有效对抗病毒、细菌和真菌的创新技术。

二维纳米材料在此领域展现出巨大潜力。由筑波大学近藤贵 Hiro Kondo教授团队首创的水合硼化氢(HB)纳米片代表了一项激动人心的新突破。该材料最初在电子学、能源存储和催化领域的潜在应用被广泛研究,但其与生物分子的相互作用始终未被深入探索——直到现在。

在近期研究中,由东京科学研究院材料科学与工程系宫内雅浩教授、山口晃准教授,研究生Andi Mauliana,筑波大学纯粹与应用科学研究所近藤贵 Hiro教授,高知工科大学工程学院藤田武史教授,以及神奈川科学技术研究院研究员Kayano Sunada博士、Keiichi Kobayashi博士、Takeshi Nagai博士、Hitoshi Ishiguro博士组成的团队发现:HB纳米片具备卓越的抗菌、抗病毒和抗真菌特性。其发表于《Journal of Materials Chemistry B》2025年4月23日第13卷第19期的论文明确指出,这种纳米材料能高效灭活包括病毒、细菌和真菌在内的多种病原体。

研究人员首先通过在玻璃基板上涂覆HB纳米片分散液制备透明薄膜,随后针对多种微生物进行测试。值得注意的是,涂层表面在室温下仅需10分钟即表现出非凡的抗菌性能——无需光激活即可将严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2型(SARS-CoV-2)、流感和猫杯状病毒灭活至检测下限。对噬菌体、多种细菌(如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌)及真菌(如黑曲霉、嗜松青霉)亦观察到类似效果。

HB纳米片将细菌和真菌灭活至检测下限的能力,证实了该材料对抗多种微生物制剂的有效性。团队进一步研究其广谱抗菌活性的作用机制,发现源于纳米片通过强物理化学作用使微生物蛋白变性的能力。

尤为重要的是HB纳米片作为透明涂层材料的普适性。不同于可能溶出或缺乏透明度的金属基抗菌剂,以及需要紫外线激活的光催化剂涂层,HB纳米片在黑暗环境中仍能高效发挥作用并保持光学透明性。

实验室测试进一步证实其在干燥环境中的有效性——这种环境模拟了病原体通过咳嗽或喷嚏传播到日常物体表面的真实场景。在类似COVID-19疫情的大流行威胁背景下,HB纳米片可作为透明涂层应用于物品和纺织品以降低感染风险。此外,其抗真菌特性还支持该材料应用于多种基材,帮助维持日常生活环境的清洁度。

总体而言,HB纳米片为创造更安全的生活环境、减少日常病原体传播提供了极具前景的技术方案。

Story Source:

Materialsprovided byInstitute of Science Tokyo.Note: Content may be edited for style and length.

Journal Reference:

Takeshi Nagai, Andi Mauliana, Keiichi Kobayashi, Akira Yamaguchi, Keisuke Miyazaki, Yue Yang, Jumpei Takeshita, Takeshi Fujita, Kayano Sunada, Hitoshi Ishiguro, Takahiro Kondo, Masahiro Miyauchi.Broad-spectrum antimicrobial effects of hydrogen boride nanosheets.Journal of Materials Chemistry B, 2025; 13 (19): 5723 DOI:10.1039/D4TB02854F

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