受蟬等昆蟲殺菌翅膀的啟發(fā)，科學(xué)家們開發(fā)了一種天然抗菌質(zhì)地，用于食品包裝，以延長(zhǎng)保質(zhì)期并減少浪費(fèi)。來(lái)自澳大利亞-日本科學(xué)家團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室制造的納米紋理可殺死多達(dá) 70% 的細(xì)菌，并在轉(zhuǎn)移到塑料上時(shí)保持其有效性。
超過(guò) 30% 的供人類消費(fèi)的食品變成了廢物，如果檢測(cè)到細(xì)菌生長(zhǎng)，整批貨物都會(huì)被拒收。該研究為顯著減少浪費(fèi)奠定了基礎(chǔ)，特別是在肉類和奶制品出口方面，以及在工業(yè)規(guī)模上延長(zhǎng)保質(zhì)期并提高包裝食品的質(zhì)量、安全性和完整性。
RMIT 大學(xué)特聘教授 Elena Ivanova 表示，研究小組成功地將一種自然現(xiàn)象應(yīng)用于合成材料——塑料。消除細(xì)菌污染是延長(zhǎng)食品保質(zhì)期的一大步。“我們知道蟬和蜻蜓的翅膀是高效的細(xì)菌殺手，可以幫助激發(fā)解決方案，但復(fù)制自然始終是一個(gè)挑戰(zhàn)。我們現(xiàn)在創(chuàng)造了一種納米紋理，可以模仿昆蟲翅膀的細(xì)菌破壞效果并保留其抗菌作用打印在塑料上時(shí)的功率。這是朝著食品和制造業(yè)的天然、非化學(xué)、抗菌包裝解決方案邁出的一大步。”
該研究發(fā)表在ACS Applied Nano Materials 上，是 RMIT、東京都立大學(xué)和三菱化學(xué)的 KAITEKI 研究所之間的合作。2015年，澳大利亞向日本出口了價(jià)值31億美元的食品和農(nóng)產(chǎn)品，成為該國(guó)第五大此類產(chǎn)品出口國(guó)。
■如何運(yùn)作？
蜻蜓和蟬的翅膀上覆蓋著大量的納米柱——與細(xì)菌細(xì)胞大小相似的鈍尖刺。當(dāng)細(xì)菌落在機(jī)翼上時(shí)，納米柱的圖案將細(xì)胞拉開，破壞它們的膜并殺死它們。這就像拉伸乳膠手套，隨著它慢慢拉伸，乳膠中最薄弱的地方會(huì)變薄并最終撕裂。
Ivanova 的團(tuán)隊(duì)通過(guò)復(fù)制昆蟲的納米柱并開發(fā)自己的納米圖案來(lái)開發(fā)他們的納米紋理。為了評(píng)估該圖案的抗菌能力，在 RMIT 的世界級(jí)顯微鏡和微量分析設(shè)施中監(jiān)測(cè)細(xì)菌細(xì)胞。最好的抗菌圖案與日本團(tuán)隊(duì)分享，他們開發(fā)了一種在塑料聚合物上復(fù)制圖案的方法。
回到澳大利亞，Ivanova 的團(tuán)隊(duì)對(duì)塑料納米圖案進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)了一種最能復(fù)制昆蟲翅膀但也最容易制造和放大的納米圖案。伊萬(wàn)諾娃說(shuō)，處理塑料比硅和金屬等其他材料更困難，因?yàn)樗哂徐`活性。她表示，在這項(xiàng)研究中創(chuàng)建的納米紋理在用于硬質(zhì)塑料時(shí)具有自己的優(yōu)勢(shì)。我們的下一個(gè)挑戰(zhàn)是使其適用于較軟的塑料。
自從十年前 Ivanova 和她的同事發(fā)現(xiàn)昆蟲翅膀的細(xì)菌殺滅特性以來(lái)，他們一直在努力設(shè)計(jì)最佳的納米圖案來(lái)利用昆蟲的細(xì)菌殺滅能力并將其用于一系列材料。直到最近，很難找到合適的技術(shù)以適合制造的規(guī)模復(fù)制這種納米紋理。
但現(xiàn)在技術(shù)可以擴(kuò)大規(guī)模并將抗菌性能應(yīng)用于包裝，以及一系列其他潛在應(yīng)用，如個(gè)人防護(hù)設(shè)備。
他們的新研究建立在 2020 年使用昆蟲啟發(fā)的納米材料對(duì)抗超級(jí)細(xì)菌研究的基礎(chǔ)上。該團(tuán)隊(duì)熱衷于在下一階段的研究中與潛在的合作伙伴合作——升級(jí)技術(shù)并確定大規(guī)模生產(chǎn)抗菌包裝的最佳方法。
（來(lái)源：賢集網(wǎng)）
