製作殺毒防菌的利器,由改變物體表面開始

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現時每年多達 70 萬人死於抗藥症疾病,武漢肺炎全球大流行令問題更受關注。研究顯示,在中國死於武肺的病人當中,有半數同時感染另一種病原體。而武肺患者常被處方抗生素,令人愈發憂慮此舉會加劇抗生素耐藥性細菌的問題。科學界正在尋求新的解決方法 —— 把病原體用以傳播的物品表面,轉為對付它們的武器,以子之矛,攻子之盾。

倫敦帝國學院傳染病研究人員 Gerald Larrouy-Maumus 指出:「我們恆常接觸的表面,可以成為傳播的載體。」引發武肺及沙士的病毒,能在紙皮停留 24 小時,及在塑膠及不銹鋼上停留 3 天;在無生命物質上,大腸桿菌和抗藥性金黃葡萄球菌(MRSA)等細菌可存活數月,傳染性酵母則可停留數週。科學家遂寄望,透過改變表面的紋理,或塗上能更快殺死細菌及病毒的物質,可擊倒傳染性生物,阻止其入侵人體。

銅合金是 Larrouy-Maumus 的希望所在。它包含的離子兼具抗病毒性及抗菌性,能在兩小時內殺死 99.9% 以上細菌。相比銀要靠水分激發其抗菌性能,銅更有效。「銅是最該用於表面的物質,它已被人類用上 3,000 年,古希臘人把銅用於煮食及醫學上。」但銅如今並未廣泛用於醫療機構,因為它既昂貴,又難在避免腐蝕下清潔,且不是人人喜歡,因而被不銹鋼及塑膠取代。

但 Larrouy-Maumus 認為,若在升降機按鈕和門把等傳播熱點用上銅合金,有助減少污染,從而減少微生物擴散;亦可透過激光處理,為銅加上粗糙的紋理,以增加表面面積,並藉此增加可以殺死的細菌數量。美國普渡大學的研究人員發展出一種技術,連高濃度的耐藥菌,也可在短短數小時內殺滅。這些方法不只適用於門把,也可令髖關節置換手術之類的醫療植入物,沒那麼容易引起感染。

改變物體表面的紋理,亦有助遏制傳染病。澳洲分子生物化學家 Elena Ivanova 舉例:「蟬翼以其自我清潔的功效聞名。」牠們的翼可以疏水,水滴會像落葉般從翼面彈開,令污染物隨水滾落,上面更佈滿細小尖刺,防止細菌細胞沉降和生長。她由此得到啟發,試圖為易受污染的表面,改變其細微紋理,以免形成細菌菌落。而所需紋理的密度和幾何,以及產生該紋理的方法和材料,將取決於目標微生物的特徵。

Ivanova 指出,鋸齒形於水中及冷氣機過濾網尤其有效,加上石墨烯片極薄,具有「可以刺破細菌膜並將之消滅的鋒利邊緣」。她最期待鈦和鈦合金的可能性,兩者能進行水熱蝕刻,以高熱及高壓熔化,形成一張邊緣鋒利的薄片,可殺死不同種類的細菌。二氧化鈦暴露於紫外線會產生活性氧類,例如使微生物失去活力的過氧化物。「這些表面要殺菌,毋須用上任何化學藥劑或抗生素特別處理。」

由於病毒比細菌更小,要生產能防止病毒的表面,對精密度要求極高。但西班牙生物物理學家 Vladimir Baulin 相信,類似技術可用於武漢肺炎在內的病毒。策略之一是在物體表面合成出微小的柱狀結構,從而把病毒顆粒困在柱狀之間,以用於研發及測試疫苗。另一種策略是令表面產生浮突的紋理,令其納米突起體(nanoprotrusions)破壞病毒的最外層。

有了這些技術以後,還需時間尋求商業夥伴及擴大規模,如今一些例子已經成事:Sharklet 塑膠薄片物料,利用表面的菱形圖案模仿鯊魚皮,令細菌無法積聚,已用於導管等醫療設備;MicroShield 360 這種塗層則用於座椅等飛機內的表面,作為防菌處理的一種。Larrouy-Maumus 重申:「我們被感染所包圍,所以我們現時要對抗的並不罕見。而極為重要的是,這能為不知何時來臨的下一場仗,做好準備。」