科学家设计出对细菌有害但对细胞友好的纳米结构表面

来自东京都立大学的研究人员创造了纳米结构的氧化铝表面，这种表面具有很强的抗菌性，但可用于培养细胞。他们发现，在浓硫酸中使用电化学制备的阳极多孔氧化铝（APA）表面对细菌生长具有前所未有的抵抗力，但不会阻碍细胞培养

该研究发表在Langmuir杂志上

该团队的技术有望对再生医学产生重大影响，在再生医学中，可以在没有抗生素的情况下生产出没有细菌污染的高质量细胞培养物

抗细菌污染的表面在公共卫生和我们的日常生活中起着至关重要的作用。虽然这可以通过强效抗生素和化学物质来实现，但这会对环境产生负面影响，对健康造成危害，并可能出现危险的抗生素耐药菌株。我们需要控制细菌病原体传播的替代方法

这就是纳米结构表面发挥作用的地方。在2010年代初，有研究表明，蝉和蜻蜓翅膀上自然形成的纳米结构可以抵抗细菌污染

这些结构会破坏细菌细胞的细胞膜，阻止它们扩散。因此，科学家们一直在寻找廉价制造人造表面的方法，以实现相同的效果

由东京都立大学柳下教授领导的一个研究小组一直在探索阳极多孔氧化铝（APA）的使用

当抛光铝表面在一定条件下浸入电化学电池中时，表面会被有序排列的氧化铝（氧化铝）多孔柱覆盖。这些针状的柱子大小适中，对细菌来说是致命的，使表面具有很强的抗菌性

现在，该团队已经完善了他们的配方，发现在浓硫酸中制备的APA表面具有抗菌性能，显著优于现有表面。至关重要的是，他们发现这些表面对在其上培养的生物细胞没有危害

在正常细胞培养中，可以在培养基中添加抗生素以防止细菌污染物的发生。这有一个主要的缺点，那就是对抗生素耐药细菌毫无用处。事实上，过度使用抗生素可能会再次导致更多耐药菌株的出现。APA表面的情况并非如此。培养可以在没有抗生素添加剂的情况下安全进行

该团队的发现对再生医学来说是个好消息，在再生医学中，细胞在实验室中培养，然后被引入患者体内治疗组织和器官损伤。细胞中的任何细菌入侵者都可能对病人产生可怕的后果：这通常需要专门且昂贵的无菌环境

该团队认为，他们的新底物可能会在更广泛的环境中实现无抗生素细胞培养，从而可能彻底改变患者的治疗规模，以及我们如何进行科学实验 More information: Takaaki Murata et al, Evaluation of the Antibacterial and Cell Culture Properties of Anodic Porous Alumina Prepared in Concentrated H2SO4, Langmuir (2024). DOI: 10.1021/acs.langmuir.4c03873

Journal information: Langmuir