植物有天然的超能力——它們是防水的。這種特性被稱為超疏水表面，可以讓樹(shù)葉去除灰塵顆粒。受這種自然設(shè)計(jì)的啟發(fā)，美國(guó)得克薩斯AM大學(xué)的一組研究人員開(kāi)發(fā)了一種控制表面疏水性的創(chuàng)新方法，有利于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
生物醫(yī)學(xué)工程系A(chǔ)khilesh K. Gaharwar博士實(shí)驗(yàn)室的研究人員通過(guò)在納米材料中加入原子缺陷，開(kāi)發(fā)出了“蓮花效應(yīng)”，該效應(yīng)可能會(huì)廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，包括生物傳感、片上實(shí)驗(yàn)室、血液防污、防污和自清潔應(yīng)用。
超疏水材料廣泛應(yīng)用于器件的自清潔特性。然而，目前的材料需要改變表面化學(xué)或形態(tài)才能有效。這限制了超疏水材料的使用。
“疏水表面的設(shè)計(jì)和潤(rùn)濕行為的控制長(zhǎng)期以來(lái)一直受到關(guān)注，因?yàn)樗趯?shí)現(xiàn)自清潔能力方面起著至關(guān)重要的作用，”Gaharwar說(shuō)?！叭欢谝恍┥镝t(yī)學(xué)和生物技術(shù)應(yīng)用中，根據(jù)需要控制表面潤(rùn)濕行為的生物相容性方法有限?！?
德州AM設(shè)計(jì)采用“納米花”二維(2D)原子層組裝，保護(hù)表面不被打濕。該團(tuán)隊(duì)最近發(fā)布了一項(xiàng)發(fā)表在《化學(xué)通訊》上的研究。二維納米材料是一種超薄納米材料，在研究中受到廣泛關(guān)注。Gaharwar實(shí)驗(yàn)室使用的二維二硫化鉬(MoS2)是一種新型的二維納米材料，在納米電子學(xué)、光學(xué)傳感器、可再生能源、催化和潤(rùn)滑等方面具有巨大的潛力，但其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用尚未得到研究。這種創(chuàng)新的方法展示了這種獨(dú)特材料在生物醫(yī)學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用。
“這些二維納米材料的六邊形填充層排斥水的粘附，然而，頂層缺失的原子可以很容易地通過(guò)下面下一層的原子接近水分子，并使它們從疏水層變成親水層，”主要作者說(shuō)。研究，Manish Jaiswal博士，加哈爾瓦實(shí)驗(yàn)室高級(jí)研究員。
這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)為許多科技領(lǐng)域的擴(kuò)展和應(yīng)用打開(kāi)了許多大門(mén)。利用溶劑蒸發(fā)法，超疏水涂層可以很容易地涂覆在各種基底上，如玻璃、薄紙、橡膠或二氧化硅。這些超疏水涂層被廣泛應(yīng)用，不僅用于開(kāi)發(fā)納米電子器件的自清潔表面，還用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。具體來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)研究表明，含有蛋白質(zhì)的血液和細(xì)胞培養(yǎng)基不會(huì)粘附在表面，這是非常有希望的。此外，該團(tuán)隊(duì)目前正在探索控制疏水性在干細(xì)胞命運(yùn)中的潛在應(yīng)用。
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