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导电聚合物PEDOT可调控细菌生长

2017-9-15
        近日,来自瑞典卡罗林斯卡学院纳米医学科学中心的科研人员发现,通过在PEDOT表面添加或者去除电子的方法,可以刺激细菌新陈代谢,诱导欺骗细菌生长和衰亡。该项研究已刊登在国际期刊《Biofilms and Microbiomes》上[1]。
        自然界中的细菌有两种主要的生长方式,一是以浮游方式生长,另一种就是附着在有生命或无生命物体的表面,以生物膜方式生长。1987年,Costerton J W系统地提出了细菌生物膜的相关理论,认为生物膜是细菌在机体表面形成的高度组织化的多细胞膜状结构。细菌吸附于表面后,分泌多糖基质、纤维蛋白、脂蛋白等多糖蛋白复合物,形成生物膜而得以存活。生物膜对于抗菌药物和宿主的防御体系具有天然的抵抗力,是造成顽固性感染的主要原因,杀菌不彻底在手术过程中一些细菌可能会造成病人受到感染甚至威胁生命。
导电聚合物PEDOT可调控细菌生长
        在该项研究中,科学家发现PEDOT制成的医疗器械涂层能解决杀菌问题:当PEDOT被电子覆盖,就会影响沙门菌的生长。他们制造了掺杂有肝素,十二烷基苯磺酸盐或氯化物的PEDOT复合材料,并控制条件使其可以充满电子或者释放电子。当细菌落在充满电子的PEDOT表面上时,它们不能再进行复制;随着电子不断被释放,细菌会不断积累电子并转化成能量,让细菌不断长出生物膜,增强细菌活力,但如果把电子吸收之后,细菌的生物膜就会被破坏,从而能加速细菌的死亡。
        该技术可以调节细菌的代谢并控制其生长。如可以将改材料运用在手机屏幕当中,通过触摸控制电压的方式向屏幕反馈,当PEDOT被电子覆盖,就会影响沙门菌的生长;在医疗领域,可以用PEDOT材料涂覆在医疗器械上,充满电子就可以抵抗细菌的侵入;而相反,在微生物燃料电池或者废水管理等需要大量有益生物膜的行业,又可以通过释放电子来促进生物膜的产生。该技术一旦成熟,将为人类健康和社会发展带来巨大的收益。
参考文献
[1] S. Gomez-Carretero, B. Libberton, M. Rhen, et al. Redox-active conducting polymers modulate Salmonella biofilm formation by controlling availability of electron acceptors. Biofilms and Microbiomes, 2017, doi:10.1038/s41522-017-0027-0.
相关链接:PEDOT
本文由苏州亚科科技股份有限公司编辑