Инженер

Новые антибактериальные поверхности могут быть созданы путем копирования поверхности крыла бабочки, сообщили ученые из Брэдфордского университета, финансируемые EPSRC.

Эту технологию можно применять для замены тазобедренного сустава и других суставов, косметических и ортодонтических изделий, а также использовать в автомобильной промышленности.

Команда создала серию наноформ с лазерной текстурой, повторяющих рисунок крыльев бабочки. Если смотреть под микроскопом, крылья бабочки демонстрируют уникальную «лестницу», которая предотвращает образование колоний и распространение бактерий.

В своем заявлении доктор Мария Кацикоянни, доцент кафедры химии биоматериалов в Брэдфордском университете, сказала: «Мы изучаем образцы со свойствами самоочистки, обнаруженные в природе. Один из них обнаружен на крыльях бабочек, которые имеют плотное скопление клетки, напоминающие лестницы, расположены близко друг к другу.

«Они не только создают яркие цветные узоры… но и лестничная конструкция не позволяет воде утяжелять их крылья. Что еще интереснее, такая структура мешает бактериям располагаться на поверхности крыльев и образовывать сообщества».

Доктор Кацикоянни сказал, что команда исследовала несколько различных антибактериальных поверхностей, в том числе рисунок кожи геккона, но микроскопические рисунки, обнаруженные на крыльях бабочки, легче воспроизвести, и они должны сохраняться дольше.

Она сказала: «Были опробованы другие естественные самоочищающиеся узоры на поверхности, например, кожа геккона, однако кожа геккона не является долговечным решением, поскольку рисунок изнашивается так же, как и на гекконе, поэтому она время от времени линяет». .

«Если бы мы пытались воспроизвести в лаборатории что-то вроде рисунка кожи геккона, было бы сложно сделать это с помощью полимеров. Он будет довольно хрупким и не продержится достаточно долго. Итак, мы начали больше думать о шаблонах с низким соотношением сторон. Именно тогда я наткнулся на рисунок поверхности крыльев бабочки».

В настоящее время ученые находятся в процессе тестирования, можно ли воспроизвести конструкцию «лестницы» бабочки на поверхностях для ортопедических применений, а также приблизиться к выяснению того, влияет ли эта конструкция на прикрепление и интеграцию костных клеток с человеческим телом без образования бактерий.

Профессор Бен Уайтсайд, директор Центра полимерных микро- и нанотехнологий в Брэдфордском университете, работает с доктором Кацикоянни над созданием производственных методов применения функциональных поверхностей к реальным продуктам.

Работая с профессором Стефаном Димовым из Бирмингемского университета, группа разработала способ включения рисунков крыльев бабочки во вставки пресс-форм с использованием лазерных модулей для функционального структурирования и текстурирования поверхности.

Это позволяет профессору Уайтсайду с помощью литья под давлением в Брэдфордском университете воспроизводить модели вкладышей пресс-формы на полимерных компонентах для создания медицинских устройств, хирургических имплантатов или даже ряда потребительских товаров, обеспечивая дополнительные функциональные возможности без необходимости использования покрытий или химикатов, которые может увеличить стоимость и сократить возможности переработки.

Профессор Уайтсайд сказал, что испытания пластиковых моделей показали, что они могут успешно уменьшить накопление бактерий на поверхностях, сохраняя при этом возможность роста тканевых клеток.

Он сказал: «Технологии в области лазерного рисунка, цифровых производственных процессов и микроскопии достигли точки, когда мы теперь можем взять наноразмерный 3D-рисунок, измеренный с естественной поверхности, и применить его непосредственно к искусственным объектам, что действительно интересно. .

«Эти природные сигналы открывают пути к повышению производительности и минимизации инфекций, одновременно сокращая затраты, пластиковые отходы и воздействие на окружающую среду как медицинских устройств, так и потребительских товаров».

Профессор Уайтсайд сказал, что эта технология может иметь гораздо более широкое применение, например, для создания противомикробных, самоочищающихся, устойчивых к царапинам, скрипу и эстетических поверхностей для использования в автомобильной промышленности, косметической упаковке и ортодонтии.