（記者王瀟雨）近日,，中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)，充電可使材料獲得抗菌性能,。這為賦予醫(yī)學(xué)植入材料抗菌性能提供了新的方法,。人們可通過充電，使得骨科植入材料的二氧化鈦表面獲得抗菌性,，從而減少術(shù)后感染和并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn),，并促進(jìn)成骨細(xì)胞在植入物表面的黏附和生長，利于骨折后的修復(fù)治療。該成果論文近日發(fā)表在《自然·通訊》上,。

  很多植入材料都是通過表面的物理修飾或化學(xué)改性,，獲得一定的抗菌性能，且這些修飾的作用機(jī)理都與“電”相關(guān),。比如,，在鈦基材料表面注入銀、鋅等納米顆粒發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),，使鈦基底獲得抗菌性能,；又如，在材料表面加入帶正電荷的高分子,，也可使材料獲得抗菌性能,；再如，將電場直接作用在小尺寸納米材料表面,，也可對(duì)細(xì)菌造成電穿孔,，起到殺菌的效果。

  生物細(xì)胞時(shí)刻進(jìn)行著密集,、精細(xì),、活躍的電活動(dòng)。細(xì)胞維持新陳代謝產(chǎn)生能量,，通過電子在呼吸鏈上的一系列蛋白之間的傳遞所實(shí)現(xiàn)的,，而且微生物對(duì)于外界的電擾動(dòng)更為敏感。

  納米能源所李舟課題組和王中林課題組2017年進(jìn)行聯(lián)合研究,，將摩擦納米發(fā)電機(jī)輸出的電壓,、電流連接到修飾了氧化鋅納米線和納米銀顆粒的碳布電極上，并讓細(xì)菌溶液從碳布電場之間流過,。結(jié)果發(fā)現(xiàn),，發(fā)電機(jī)停止供電的20分鐘內(nèi)，碳布電極依然對(duì)細(xì)菌具有很強(qiáng)的殺滅作用,，且電極材料的電容越大,，斷電后的長期抗菌性能越強(qiáng)。同時(shí),，在斷電后處理的細(xì)菌胞體內(nèi),，檢測到了強(qiáng)烈的活性氧信號(hào)。

  在此基礎(chǔ)上,，研究人員和香港城市大學(xué)朱劍豪課題組合作,，將原來的動(dòng)態(tài)流動(dòng)體系改為靜態(tài)處理體系，并采用基于二氧化鈦納米管的電容性材料,，用碳修飾來增加材料的電容進(jìn)行研究,。電容材料獲得了新的抗菌性能,，且抗菌性能力與材料電容呈正相關(guān)。而且,，不僅是納米發(fā)電機(jī)供電,，常見的直流、交流電源供電都可以產(chǎn)生這樣的效應(yīng),，在被處理的細(xì)菌胞體內(nèi),，同樣檢測到了活性氧信號(hào)。據(jù)此,，研究人員確認(rèn),，充電可以賦予原本不抗菌的電容性材料以抗菌性能是普適現(xiàn)象，并命名為“充電后的抗菌性”,。

  研究發(fā)現(xiàn),，充電對(duì)碳摻雜二氧化鈦表面的生物相容性沒有任何不利影響，甚至促進(jìn)了成骨細(xì)胞在基底上的黏附和生長,，有望據(jù)此設(shè)計(jì)更多的電對(duì)材料的修飾方案并開發(fā)更多用途。