科学家研制出具有抗菌和抗反射性能的可生物降解纳米涂层

美国医疗服务和百健国际了解到，来自俄罗斯和瑞士的科学家已经研究了覆盖果蝇角膜的纳米结构。通过研究它们，该团队学会了如何以经济和环保的方式生产具有抗菌、抗反射和自清洁特性的安全可生物降解纳米涂层。

保护涂层可应用于不同的经济领域，包括医药、纳米电子、汽车工业和纺织工业。一篇描述这一发现的文章发表在《自然》杂志上。

远东联邦大学（俄罗斯远东联邦大学）的科学家与日内瓦大学、洛桑大学和苏黎世瑞士联邦理工学院的同事合作开展了一项跨学科研究项目，在此期间他们可以人工复制角膜的纳米涂层果蝇（Drosophila melanogaster）苍蝇）的自然设计是为了保护昆虫的眼睛免受最小的灰尘颗粒的伤害并关闭光反射。

纳米涂层工艺满足了各个经济领域的需求。它可以包裹任何平面或三维结构，并根据任务（包括自清洁）使其具有抗反射、抗菌和疏水性。

例如，后者是昂贵的可重复使用视力矫正夜间矫正镜片的一个非常重要的特征。类似的抗反射涂层是已知的，尽管是通过更复杂和更昂贵的方法制造的。

它们用于计算机面板、眼镜、博物馆的画作上，可以用它们覆盖以防止光的反射和折射。

我们能够生产任何所需数量的纳米涂层，因为它的设计比制造类似结构的现代方法更具成本效益。使用天然成分不需要特殊设备，也不需要大量的能源消耗以及化学蚀刻、光刻和激光印刷的限制。“Vladimir Katanaev，远东联邦大学生物医学学院天然化合物药理学研究和实验室主任

“这一发展具有广泛的应用。例如，它可能是纺织品的结构染色，它会根据视角改变颜色。在超材料、医疗植入物的抗菌层、隐形眼镜和挡风玻璃方面有潜在的应用。自清洁涂层的底部形成伪装涂层。

我们还相信，如果我们加强纳米涂层，它可能会被用作现代电子设计中柔性微型晶体管原型的基础。"

科学家们通过直接和反向生物工程方法重建了小果蝇的角膜涂层。

首先，他们将保护层分解成其组成成分，即视网膜蛋白（蛋白质）和角膜蜡（脂质），然后在室温下将其重组以覆盖玻璃和塑料表面。

Vladimir Katanaev 说，任何其他类型的材料也可以进行纳米涂层。结合不同类型的蜡和视网膜蛋白的基因操作，可以设计出高度多样化和复杂的功能纳米涂层。

这位科学家解释说，果蝇眼角膜上形成保护性纳米结构的机制是一个自组织过程纳米涂层用途，艾伦·图灵在 1952 年将其描述为反应-扩散机制。

这与研究期间进行的数学建模是一致的。这种机制还负责形成图案，例如纳米涂层用途，斑马或豹子的皮毛。保护果蝇眼角膜的纳米结构是在纳米尺度上建立的图灵模式的第一个例子。

在研究过程中，科学家们详细描述了这种蛋白质的特性，因为对这种蛋白质的研究很少。结果表明，这种最初的非结构蛋白在与角膜蜡相互作用时形成球状结构。

因此，科学家们按照图灵模型深入研究了自组织的生物物理特性，强调了一个可能位于自组织核心的重要分子过程——蛋白质结构的起始。

在下一阶段，研究团队的目标是开发纳米结构的三维模型（纳米漏斗、纳米柱、涂层内的纳米颗粒），同样基于图灵机制。这项工作将处于现代科学知识的最前沿纳米涂层用途，并可能产生有希望的基础和技术后果。