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 據報道，北卡羅來納州立大學的研究人員已經成功地將“光敏劑”融入到一系列聚合物中，使這些材料能夠僅使用環境中的氧氣和可見光波使細菌和病毒失活。這種新方法為一系列旨在減少耐藥病原體傳播的新產品打開了大門。

“抗生素耐藥性病原體的傳播，包括所謂的'超級細菌'，對公眾健康構成了重大威脅，僅在美國每年就有數百萬例醫療病例發生，”北卡羅來納州立大學的化學和生物分子工程學院副教授、這項工作論文的聯合作者Reza Ghiladi說。“這些感染中有許多是由表面傳播的病原體引起的。”

我們的目標是開發一種抗感染、無毒、有彈性的材料，以供實際使用。目前，我們已經取得了初步成功。

“科研工作者已經做了大量的工作來開發光敏劑分子，利用可見光的能量將空氣中的氧轉化為殺生物‘單線態'氧氣，這種‘單線態'氧氣能夠有效并直接地打擊病毒和細菌，”北卡羅來納州立大學材料科學與工程教及化學和生物分子工程特聘教授、該論文的共同通訊作者Richard Spontak說。“這種行為模式沒有任何阻力。”

“然而，此前這一領域的大部分工作都是使用像纖維素這樣的基質來完成的，這些材料在醫院這樣的工作場所日常使用是不實用的。我們的研究工作遠遠超出了這個范圍。”

這種新方法是將光敏劑結合到疏水的半結晶彈性體中，這種彈性體具有防水性和機械抗壓性，與此同時還能允許氧氣進入光敏劑中。更重要的是，光敏劑在材料中的分布意味著即使材料表面被劃傷或磨損，它也將保持其抗菌性能。

“這篇論文主要關注的是一類聚合物，但它是一種基本的概念證明，它證明能夠在不犧牲功能的前提下，將這些光敏劑放入一系列堅固而‘軟’材料的能力，”Spontak說。“這只是我們研究內容的冰山一角。”

在實驗室測試中，研究人員發現這種光敏劑嵌入式聚合物在暴露于光照下60分鐘時，滅活了至少99.89％五種細菌菌株以及99.95％兩種病毒。

“我們還證明了可以用相對簡單的工藝，使用市售的光敏劑和聚合物制造這些材料，”Ghiladi說。“這使得批量生產既可行又比以前生產光敏劑材料的方法更便宜。”

“我們目前正在尋找合作伙伴，與我們一起研究利用這些材料來解決國家重要疾病的病原體，例如梭狀芽胞桿菌和炭疽病毒，它們被疾病控制中心列為“緊急”危險級別。

“雖然我們希望諸如在醫院這樣的高科技環境中尋求應用，但我們認為在貧困地區改善健康也存在巨大的潛力，”Spontak說。“如果我們能開發出能在有限的醫療資源領域限制疾病傳播的自我消毒物品，我們就能夠挽救很多生命。”

該論文題目為“光動力學聚合物作為綜合抗感染材料：保持在日益增長的全球威脅之上”，發表在《ACS應用材料與界面》”ACS Applied Materials & Interfaces“雜志上。該論文的第一作者是北卡羅來納州立大學的博士生Bharadwaja Peddinti。該論文由北卡羅來納州立大學生物科學副教授Frank Scholle共同撰寫。