有害細(xì)菌黏附在材料表面形成難于清除的生物膜,嚴(yán)重危害人類健康和經(jīng)濟發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn),預(yù)防細(xì)菌的初始黏附是抑制生物膜形成的有效手段。迄今為止,超疏水和超親水表面被廣泛應(yīng)用于抗細(xì)菌黏附并取得了重大進展,但超疏水抗細(xì)菌黏附表面依賴于重力才能使細(xì)菌液滴從表面脫除,而超親水抗細(xì)菌黏附表面則需要在水環(huán)境下才能實現(xiàn)其抗黏附功能。近年來,有學(xué)者通過在表面修飾類液體分子或在多孔表面灌注滑移液的方式構(gòu)建了類液體和滑移液灌注型抗細(xì)菌黏附表面,極小的接觸角滯后使得細(xì)菌液滴只需要表面略微傾斜即可脫離表面。因此,上述抗細(xì)菌黏附表面所采取的抗細(xì)菌黏附策略屬于被動式抗細(xì)菌黏附策略,需要依賴于液滴重力來實現(xiàn)細(xì)菌液滴脫離表面,而其本身并不具備細(xì)菌液滴驅(qū)離能力,難于避免細(xì)菌液滴在表面長期滯留最終導(dǎo)致污染的根本性問題。
該研究成果以題為“Active bacterial anti-adhesion strategy based on directional transportation of droplet self-actuated by Laplace pressure gradient on self-actuated and infrared sensing responsive platform”發(fā)表在國際權(quán)威期刊《Chemical Engineering Journal》上。本文的作者單位為廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,第一作者為廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院盧漢卿碩士研究生,通訊作者為林璟教授(導(dǎo)師)。
文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146348
此外,林璟教授課題組在抗菌和抗細(xì)菌黏附技術(shù)的構(gòu)建及其應(yīng)用方面也取得了其它系列成果:
(1)為解決多孔粗糙纖維表面由于毛細(xì)管力吸附作用易黏附細(xì)菌的難題,提出了超疏水超疏油Cassie-Baxter狀態(tài)表面構(gòu)建技術(shù),細(xì)菌液滴被空氣層懸浮在其表面(ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 10: 6124-6136, ESI高被引,熱點論文);
(2)為探究在任意異型表面構(gòu)筑抗細(xì)菌黏附表面技術(shù),研究開發(fā)了一種簡易噴涂抗細(xì)菌黏附微球的技術(shù),提出了親水阻抗和疏水排斥型兩種抗細(xì)菌黏附模型,并論證了超疏水疏油/超疏水水下疏油特性是疏水表面抗細(xì)菌黏附的內(nèi)在機制,首次通過分子模擬闡述水化層阻抗是親水表面抗細(xì)菌黏附的內(nèi)在機制(Journal of Materials Chemistry A, 2019, 7:26039-26052, ESI高被引);(3)為探究在復(fù)雜多變的環(huán)境下構(gòu)筑抗細(xì)菌黏附表面的技術(shù),研究開發(fā)了一種智能抗細(xì)菌黏附溫度和光雙重響應(yīng)增強技術(shù),提出并論證了溫度和紫外光照射刺激對復(fù)合表面的抗細(xì)菌黏附性能的影響規(guī)律及其機理(Chemical Engineering Journal, 2021, 407: 125783,ESI高被引);
(4)提出了智能響應(yīng)型抗細(xì)菌黏附技術(shù),揭示了可切換超疏/超親水智能表面抗菌抗細(xì)菌黏附性的差異和關(guān)聯(lián)(Chemical Engineering Journal, 2022, 431, 134103);
(5)提出了一種基于摩擦納米發(fā)電驅(qū)動細(xì)菌液滴定向運動實現(xiàn)主動式抗菌抗黏附的策略,以驅(qū)動平臺上的細(xì)菌液滴定向運動從而將細(xì)菌移除(Nano Research,2022, 16 (1):1052-1063,ESI高倍引論文);
(6)為探究新型的高效抗菌分子,設(shè)計合成了一種仿生甲殼蟲狀的抗菌大分子(International Journal of Biological Macromolecules(2020, 157:553-560,ESI高倍引論文);
(7)提出實現(xiàn)了抗細(xì)菌黏附技術(shù)在基于Cassie-Baxter潤濕狀態(tài)下具有抗液體干擾和抗細(xì)菌黏附的高拉伸性和超靈敏可穿戴柔性應(yīng)變傳感器中的應(yīng)用(Advanced Functional Materials, 2020, 30(23): 2000398, ESI高被引);
(8)提出實現(xiàn)了抗細(xì)菌黏附技術(shù)在智能響應(yīng)型凈化分離含菌廢水中的應(yīng)用,膜的抗菌性和低黏附性有效將細(xì)菌殺滅和解決了工業(yè)界膜的微生物和油污染問題(Chemical Engineering Science, 2022, 253, 117586);
(9)提出實現(xiàn)了抗細(xì)菌黏附技術(shù)在一種能夠一步分離含細(xì)菌/染料/油的復(fù)雜污水且能夠抗細(xì)菌/染料/油黏附污染的復(fù)合膜中的應(yīng)用(Chemical Engineering Journal, 2021, 413:127493,ESI高被引);
(10)提出實現(xiàn)了抗細(xì)菌黏附技術(shù)在一種抗菌除油和火災(zāi)預(yù)警智能響應(yīng)型泡沫材料中的應(yīng)用(Journal of Materials Science & Technology, 2022, 128: 82–97);
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