表面是池塘睡莲图,实际却是可以阻挡病毒的保护性表面涂层?

材料新科技 2022-01-06

科学电子显微镜科普

1243 字丨阅读本文需 3 分钟

在极小的尺度上,外表可能具有欺骗性。乍一看,您可能会看到漂浮在宁静池塘上的睡莲,但这张图片实际上是对扫描电子显微镜拍摄的快照的巧妙改编。

Mohsen Hosseini 和 William Ducker 的竞赛获奖图片,题为“Lotus on Anti-SARS-CoV-2 Coating”。图片来源:Mohsen Hosseini 和 William Ducker

实际上,绿点只有几微米宽——比人的头发丝还小。它们构成了一种表面涂层,旨在限制 SARS-CoV-2(导致 COVID-19 的病毒)的传播。该涂层是由施加到玻璃表面上的基于银的材料制成。然而,莲花是图像编辑软件带来的一些额外的艺术天赋。

Mohsen Hosseini,博士 化学工程候选人,化学工程教授威廉达克最近凭借这张图片在国家纳米技术协调基础设施 (NNCI) 图像竞赛中获奖。Hosseini 和 Ducker 都隶属于大分子创新研究所 (MII)。

他们的胜利属于“最异想天开”的类别。

Hosseini 说,作为严谨的科学研究的一部分,我总是小心翼翼地保持我原始结果的准确性。然而,这次比赛非常自由。它让我有机会使用我的扫描电子显微镜结果,并以我选择的任何方式合法地改变它。表达我的艺术风格是一种解放和乐趣。结果不是莫奈,但我很高兴人们喜欢它。

名为“底部的美丽”的图像竞赛每年由 NNCI 举办,以庆祝 2021 年 10 月 9 日举行的国家纳米日。由美国国家科学基金会资助,NNCI 是一个由 16 个站点组成的网络全国各地致力于支持纳米科学和纳米技术研发的机构。弗吉尼亚理工大学的纳米地球中心是该网络的一部分,致力于推进地球和环境纳米技术基础设施。该图像是使用扫描电子显微镜拍摄的(SEM) 是弗吉尼亚理工大学企业研究中心纳米级表征和制造实验室 (NCFL) 的一部分。该 SEM 是 NCFL 仪器套件的最新成员,该套件是关键技术和应用科学研究所的一项倡议。NCFL 使整个大学的研究人员可以使用先进的仪器,包括最先进的电子显微镜、光学显微镜和多种光谱技术。

Mohsen Hosseini 查看由位于纳米级表征和制造实验室的 JEOL IT500 扫描电子显微镜产生的图像。Reilly Henson 为弗吉尼亚理工大学拍摄的照片。

保护性表面涂层的开发始于一年多前,当时冠状病毒大流行还处于早期阶段。在一个包括另一名博士生 Saeed Behzadinasab 的团队中,研究人员的目标是找到一种方法来防止 COVID-19 通过受污染的表面传播。当病毒 (SARS-CoV-2) 落在固体表面上时,他们生产的涂层可以成功地灭活它,因此当一个人后来接触到表面时,病毒就无法感染他们。

在研究它们的表面涂层的行为和性能时,研究人员在微观尺度上捕获了它的图像。Hosseini 解释说,NNCI 竞赛邀请促使我选择我的涂层的扫描电子显微镜图像之一,并根据竞赛标准对其进行编辑。我的大脑充满了想法,因为我最近设计了一个封面,该封面被授予我们的论文发表在ACS Biomaterials Science & Engineering 上。我在几分钟内想出了一个莲花的想法,而且效果很好。

有趣的是,研究人员最初开发了一种显示出很大希望的棕色涂层。然而,在对消费者进行测试之后,很明显公众更愿意使用透明的涂层,而不是棕色的。Ducker 的研究小组受到启发生产另一种涂层,这一次是透明的。正如 Hosseini 所说,具有讽刺意味的是,隐形涂层最终成为视觉艺术的主题,甚至因此获得了奖项。

Ducker 和 Hosseini 与生物科学系的 Joseph Falkinham 和 Myra Williams 合作,在各种其他致病微生物上测试涂层。事实证明,它对多种细菌特别有效,包括 MRSA,这是一种困扰医院的麻烦的抗生素抗性细菌。

凭借其透明的外观和广泛的抗菌效果,该涂层现在是商业化的有力候选者。事实上,Ducker 成立了一家公司,致力于更大规模地生产这种表面涂层。

Hosseini 和 Ducker 很自豪能够与国家纳米科学界分享他们的形象。除了他们异想天开的观点之外,这种认可还表明对他们辛勤工作的赞赏。根据 NanoEarth 助理导演 Tonya Pruitt 的说法,多年来,弗吉尼亚理工大学向 NNCI 图像竞赛提交了一些优秀的作品,但这是我们第一次获得冠军。

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