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透明的硼化氢纳米片显示出对多种病原体的抗菌性能

本站发布时间:2025-05-23 15:17:15

全球抗击传染病面临两大挑战:新的疫情爆发的威胁和过度使用抗生素导致的抗菌素耐药性惊人上升。随着病原体的不断进化和传播,研究人员迫切需要能够在日常环境中方便地有效对抗病毒、细菌和真菌的创新技术。

二维纳米材料已成为本次搜索中有前景的候选者。硼化氢(HB)纳米片最初由筑波大学的Takahiro Kondo教授及其团队发明,代表了一个令人兴奋的新领域。最初探索了HB纳米片在电子、储能和催化方面的潜在应用,但到目前为止,HB纳米片与生物分子之间的相互作用在很大程度上仍未得到探索。

在最近的一项研究中,一个由日本东京科学研究所材料科学与工程系的Masahiro Miyauchi教授和Akira Yamaguchi副教授,以及研究生Andi Mauliana、筑波大学纯粹与应用科学研究所的Takahiro Kondo教授、高知工业大学工程学院的藤田武史教授、神奈川工业科学技术研究所的研究员Kayano Sunada博士、Keiichi Kobayashi博士、Takeshi Nagai博士和Hitoshi Ishiguro博士组成的研究小组发现,HB纳米片具有优异的抗菌、抗病毒和抗真菌性能。

他们的论文于2025年4月23日在线发表在《材料化学杂志B》上,强调了这种纳米材料灭活包括病毒、细菌和真菌在内的多种病原体的显著能力。

研究人员首先通过在玻璃基板上涂覆HB纳米片的分散溶液来制备透明薄膜。然后,他们对这些薄膜进行了各种微生物的测试。

涂层表面表现出卓越的抗菌性能,在室温下仅需10分钟即可将严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型、流感病毒和猫杯状病毒灭活至检测限,无需光激活。对各种噬菌体和多种细菌,如大肠杆菌和金黄色葡萄球菌,以及真菌,如黑曲霉和嗜皮诺青霉菌,也观察到了类似的效果。

HB纳米片将这些细菌和真菌灭活到检测极限的能力证实了这种材料在对抗各种微生物制剂方面的有效性。该团队随后研究了这种广谱抗菌活性背后的潜在机制,揭示了它源于纳米片通过强烈的物理化学相互作用使微生物蛋白质变性的能力。

这些发现特别令人兴奋的是HB纳米片作为透明涂层材料的多功能性。与可能浸出或缺乏透明度的金属基抗菌剂和需要紫外线活化的光催化剂基涂层不同,HB纳米片在黑暗中能有效发挥作用并保持光学清晰度。

实验室测试进一步证明了它们在干燥条件下的有效性,模拟了病原体可能通过咳嗽或打喷嚏传播到日常表面的真实场景。在对新冠肺炎疫情等另一场大流行的担忧中,HB纳米片可以作为物品和纺织品的透明涂层,以降低感染风险。此外,由于其抗真菌特性,它们也可用于各种材料,以帮助保持日常环境的清洁。p

More information: Takeshi Nagai et al, Broad-spectrum antimicrobial effects of hydrogen boride nanosheets, Journal of Materials Chemistry B (2025). DOI: 10.1039/D4TB02854F

Provided by Institute of Science Tokyo

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