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仪表网 研发快讯】近日，山东大学海洋研究院联合青岛科技大学、澳大利亚昆士兰科技大学，在耐久抗生物膜与海洋防污界面领域取得新进展。研究团队受豪猪棘刺主动防御机制启发，构建了一种光响应动态“进攻型”生物界面，实现了对成熟生物膜的主动破坏与持续清除。相关研究成果以“Porcupine-Quill-Inspired Geometry Dynamic Bio-interface for Active Biofilm Disassembly”为题，发表在国际权威期刊Advanced Science。山东大学海洋研究院博士研究生钱锋为论文第一作者，青岛科技大学陈士强、王宁和澳大利亚昆士兰科技大学陈志刚为论文通讯作者，山东大学为第一作者单位。
生物膜广泛存在于海洋工程、医疗器械和工业设施表面。不仅增强细菌对环境胁迫和抗菌处理的耐受性，还会造成持续污染、材料界面劣化和设备可靠性下降。现有抗生物膜技术普遍面临有效期有限、成熟生物膜清除能力不足以及表面易被菌体残骸和有机物覆盖失活等问题。因此，如何突破生物膜胞外基质的保护屏障，并在复杂环境中保持长期稳定的抗污性能，是该领域亟待解决的关键问题。
针对上述问题，研究团队借鉴豪猪棘刺由被动防护转向主动穿刺的结构—功能关系，设计了由介电弹性驱动层和光响应纳米“匕首”阵列组成的PHZTCN2动态界面(图1)。该界面在30 V、0.5 Hz交变电场下可产生约110 nm的可逆形变，估算机械作用力达到88.5 μN。光照后，界面表面电势升高至约364 mV，能够持续产生ROS物质，实现了近乎完全的生物膜清除。
该研究突破了传统抗生物膜材料侧重“防止黏附”或“被动杀菌”的设计范式，提出了“动态机械穿刺—光诱导氧化—界面自清洁”协同作用的新策略，为耐久自清洁和海洋防污表面的设计提供了新的研究思路。
本研究得到国家自然科学基金(42276212)、青岛市园区培育项目(26-1-1-gjgg-112-qy)等项目的支持。
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