波士顿/剑桥，马萨诸塞州——根据美国国立卫生研究院的数据，超过80%的人体微生物感染是由细菌积累引起的。细菌细胞通过积累和形成被称为生物膜的粘附菌落在体内获得立足点，这有助于它们茁壮成长和生存，但会导致感染和相关的威胁人类宿主的危险。这些生物膜通常形成于医疗表面，包括机械心脏瓣膜、导尿管、静脉导管和植入物的表面。但一项新的研究报告在创刊号ACS生物材料188金宝搏bet官网科学和工程演示了一种强大的、持久的驱蚊表面技术，可与医疗材料一起使用，以防止生物膜引起的感染。188金宝搏bet官网

这种被发明者称为“液体注入聚合物”的新方法加入了由哈佛大学工程与应用科学学院(SEAS)和威斯生物激励工程研究所开发的光滑表面涂层的武库。

该技术利用了聚合物的分子结构，这使得它们能够像海绵一样在分子结构中吸收和储存大量润滑液体。这样就可以吸收大量的润滑剂，然后这些润滑剂就可以到达表面，使表面持续地变得光滑和令人厌恶——创造了一个挑战细菌定植能力的环境。这个由乔安娜·艾森伯格领导的团队正在设计各种这种液体注入聚合物系统。乔安娜·艾森伯格是哈佛理工学院材料科学的艾米·史密斯·贝尔森教授，哈佛文理188金宝搏bet官网学院化学和化学生物学教授，威斯学院核心教员，卡维利Bionano科学与技术研究所的联合主任。

在目前的研究中，他们选择了一种固体有机硅聚合物，这种聚合物已经被用于当今的医用管中，它被液体硅油饱和。这两种成分都是安全无毒的，已经被用于各种医疗设备和常见的产品，如化妆品。

威斯研究所博士后研究员、新发现的合著者Caitlin Howell说:“固体硅胶管中充满了硅油，将其吸收到分子结构中的所有微小空间中，从而使两种材料真正完全融合在一起。”188金宝搏bet官网

正是这个饱和过程使液体注入聚合物如此强大，并可能导致一种材料能够经受传统的杀菌方法和长期使用。这是因为表面不会随着时间的推移而失去滑溜性——硅油不断扩散到表面，自我补充，以取代任何被流经它的液体(如尿液、血液或肠胃液)抽走的油脂。

为了测试液体注入聚合物在生物膜预防方面的有效性，该研究的第一作者Noah MacCallum，是SEAS的一名交换本科生，将处理过和未处理过的医用管暴露于铜绿假单胞菌、大肠杆菌和表皮葡萄球菌，这些是形成生物膜的常见致病菌，是泌尿系统、组织和血液感染的常见罪魁。实验证实，注入液体的聚合物管大大减少了细菌粘附，并在很大程度上消除了生物膜的形成。

因此，新方法可用于预防与导管和其他医疗设备上生物膜形成相关的细菌感染。这个预防方面是至关重要的，因为一旦生物膜形成，它们就非常难以去除，这个问题由于细菌中抗生素耐药性的上升而加剧。

Wyss研究所的创始人Donald Ingber说:“由于在许多引起感染的细菌菌株中出现了广泛的抗生素耐药性，开发开箱即开的策略来保护患者免受细菌生物膜的伤害已经成为临床研究人员的一个关键关注领域。”Donald Ingber也是哈佛医学院和波士顿儿童医院的血管生物学Judah Folkman教授和哈佛海洋工程学院的生物工程教授。“液体注入的聚合物可以用来防止生物膜的形成，从而潜在地降低感染率，从而减少对抗生素使用的依赖。”

此前，Aizenberg和她的团队开发了各种其他光滑表面技术，包括“slip”，2011年推出的光滑液体注入多孔表面技术，几乎可以排斥任何液体或固体材料，并为广泛的应用提供解决方案。

2014年，Aizenberg和Ingber合作开发了一种不同类型的光滑表面，使用栓系液体全氟碳化合物，称为TLP涂层。TLP涂层使用fda批准的材料，以防止由于使用医疗植入物或设188金宝搏bet官网备而发生的细菌积聚和败血症，同时消除了对传统和容易产生副作用的抗凝药物的需要。

而最近开发的方法也可能在医疗领域之外产生影响。该研究的主要共同作者之一Philseok Kim说:“我们可以将液体注入聚合物应用到其他受生物污染188金宝搏bet官网问题困扰的材料上，如废水管理系统、海上船舶或石油管道。”Philseok Kim曾是Wyss研究所的高级研究科学家，目前是slip Technologies, Inc.的联合创始人兼副总裁。

鉴于最近实验的成功，Aizenberg和她的团队希望最新的技术能进一步加强光滑表面技术组合的影响。Aizenberg说:“我们产品组合中的每一项技术都有不同的特性和潜在用途，但总的来说，这一系列的表面涂层方法可以防止一系列危及生命的问题，从飞机机翼上的冰积累到人体细菌感染。”