20世纪20年代，人类在(生物)医学科学方面取得了前所未有的突破^th和21^圣世纪。预期寿命的显著增加已经在人类的集体思想中播下了渴望活得更长、更健康的种子。如果我们成功地消灭了天花，那么还有什么能阻止我们消灭癌症呢?如果我们能得到一个心脏起搏器，为什么不能在需要的时候得到一个完整的个性化的3d生物打印心脏呢?我们能在多大程度上延长寿命?

感谢大家的提问和热情，但让我们关注现实吧。生物系统太复杂，不容易理解、模仿或操纵。也许50年后，我们会对上述问题有完全不同的答案，但目前，即使是看起来更简单的问题，也需要研究人员的辛勤工作来获得更全面或更新的答案。官方manbetx手机版

图1所示。纳米图案的主要杀菌机制。虽然普遍认为的理论是细菌细胞壁的破裂是由于高纵横比纳米图案的穿透，但也有一些研究表明细胞外聚合物(EPS)在这方面起着关键作用。EPS与纳米图案的强烈附着以及细菌试图离开不利表面可能导致细胞膜损伤。此外，机械力影响细菌代谢组学和基因组学的机械转导途径可能是细菌表面死亡的可能机制。©爱思唯尔。经爱思唯尔许可转载。

例如，骨科种植体相关感染是导致种植体失败的主要原因，患者的发病率甚至死亡率也很高。不同类型的细菌能够附着在种植体表面并在其上生长，最终形成一层生物膜，从而损害种植体的功能。有人可能会说:“我们已经使用抗生素很长时间了，现在还有什么问题吗?”在细菌形成生物膜之前杀死它们”。事情没那么简单。暂且不谈抗生素的高成本和它们的有效输送途径，这些途径有时与种植体表面的化学变化有关。日益严重的抗生素耐药性危机是一个更大的障碍。以前的解决方案已成为新问题的一部分。因此，我们需要寻找替代方法。

在这方面，大自然是一个伟大的灵感来源。一些昆虫，如蝉和蜻蜓的翅膀上覆盖着纳米级大小的物理特征。由于结构的尖端锋利，翅膀的纳米形貌可以机械地破坏细菌细胞。由于纳米制造技术的最新进展，现在可以生产具有复杂和精确控制的纳米形貌(也称为纳米图案)的仿生表面。反应离子蚀刻(RIE)、水热处理、电子束光刻(EBL)和纳米压印光刻(NIL)是最常见的制造方法，为研究人员寻求杀菌纳米图案提供了服务。官方manbetx手机版使用这种制造方法，可以对许多材料的表面进行图案化:硅、钛和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。但是，纳米图案应该具备哪些特征才能表现出杀菌性能呢?

通过系统的文献回顾，我们试图确定杀死细菌的有效尺寸范围，并讨论其他决定因素。我们还打算阐明纳米图案的潜在杀伤机制。我们意识到到目前为止研究的大多数杀菌纳米图案的尺寸都在以下范围内:100nm <高度< 1000nm, 10nm <直径< 300nm，间距< 500nm。对于特定类型的纳米模式(如纳米柱、纳米柱或纳米锥)，这个范围可能会稍微窄一些。纳米图案的均匀性和压实性，以及细菌附着在表面的程度，是影响杀灭效率的其他因素。纳米模式直接渗透到细胞壁中，并在相邻的纳米模式之间拉伸细菌细胞，是这些表面的杀伤机制之一(图1)。纳米模式也有另一个好的方面。它们可能通过引导干细胞的命运来促进宿主组织的再生。因此，似乎存在一个窗口，在此窗口内，杀菌纳米模式也可以增强植入物周围骨组织的形成，保证其正常功能。

那么，下一代骨科植入物正在出现吗?希望是的。然而，研究人员需要更多的时间官方manbetx手机版从不同的角度来审视它。

Khashayar Modaresifar
荷兰代尔夫特理工大学机械、海事和材料工程学院生物力学工程系，荷兰代尔夫特2628CD

出版

纳米图案的杀菌作用:系统综述
Modaresifar K, Azizian S, Ganjian M, Fratila-Apachitei L, Zadpoor A
生物学报。2019年1月1日

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