昆蟲的翅膀上擁有奈米尺寸的結構，這使它們具有很多有趣的特性其中就包括抗菌性。一個由澳大利亞和日本的研究人員組成的研究團隊已經找到了如何將這種特性應用到塑膠上的方法，從而為無抗生素的抗菌食品容器鋪平了道路。
這項研究基於10年來對生物表面自潔現象的研究。研究人員早就發現，許多生物體都有能抑制細菌生長的奈米結構。“荷葉以其自我清潔的特性而聞名，”皇家墨爾本理工大學研究員、著名教授伊萬諾娃說。
目前研究集中在疏水的荷葉，這也激發了自潔塑膠的靈感。但是伊萬諾娃說，專門用於抗菌目的的荷葉模型“不太有前景”。她補充說：“我們正在研究自然界中其他無細菌表面的例子。”
昆蟲的翅膀也具有類似荷葉表面的疏水結構。在奈米尺度上兩者都非常粗糙，表面覆蓋著奈米尺寸的凸起。
研究人員研究了蟬和蜻蜓的翅膀，這些昆蟲的翅膀上有類似奈米顆粒的尖刺，大約是細菌細胞的百分之一大小。研究人員認為，這些奈米顆粒，就像荷葉表面的結構一樣，具有足夠的疏水性，可以用於清除細菌。
放大了2萬倍蜻蜓翅膀表面的奈米顆粒
伊萬諾娃說：“我們認為細菌接觸這個表面時會發生的情況是，類似於水滴從表面反彈，細菌也會從這個表面被“彈走”，因此表面將不會有細菌。”但當用電子顯微鏡和其他一些技術檢查它們的表面時，研究小組發現了更令人印象深刻的事情。伊萬諾娃說：“
讓我們吃驚的是，情況正好相反。細菌實際上能夠附著在這個表面上，但當它們附著在這個表面上時，它們就不能生存了。”
“當我們觀察細菌細胞和表面之間的介面時，可以清楚地看到細菌的細胞膜已經破裂。”這意味著這種表面本身是殺菌的，它實際上可以透過施加在細胞膜上的簡單機械應變使細菌細胞破裂”。
進一步研究發現這種大約60奈米尺寸的奈米顆粒似乎是最有效的殺滅細菌的方法。“
當一個細菌細胞附著在這種表面上時它會被拉伸，這種拉伸產生的張力是如此強大以至於將細菌細胞膜破裂。這是一種非常神奇的破壞細菌細胞的方式。”日本東京都大學和三菱化學株式會社KAITEKI研究所的研究人員隨後利用這些資訊開發了含有這些殺菌奈米顆粒的聚合物薄膜，這些奈米顆粒可以被新增到塑膠中。
伊萬諾娃說：“他們開發了一種非常精確的納米制造技術。”皇家墨爾本理工大學的研究人員測試了這些薄膜，發現它們可以殺死落在薄膜上70%的細菌。伊萬諾娃說，
“與傳統抗生素不同，細菌不太可能對這些薄膜產生耐藥性。根據奈米結構的模式不同，細菌細胞膜可以在5到20分鐘內破裂。所以基本上，細胞沒有機會繁殖和適應。”
她說。
研究人員現在正在研究如何使這種薄膜更好地殺死細菌，以及如何擴大其產量。他們也在研究如何將它們應用到軟塑膠上。這種塗層最終可以延長食品的保質期，並使其更安全的儲存和運輸。
“這不是我們設計的，而是大自然設計了翅膀表面的特殊圖案。我們正巧找到了它！”伊萬諾娃說。
本文參考cosmosmagazine文章，“The bug-wing nanotechnology that beats bacteria”，如有興趣還可查閱原文。
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