研究团队已证明，他们的纳米结构表面可抵抗细菌生长，但可培养细胞。图片来源：东京都立大学
新型纳米结构氧化铝表面具有前所未有的抗菌性，为无抗生素的再生医学提供了更安全的细胞培养环境。
东京都立大学的研究人员开发出先进的纳米结构氧化铝表面，这种表面能够高效杀死细菌，同时仍能支持培养细胞的生长。通过在浓硫酸中使用电化学过程，该团队创造了具有出色抗菌性能的阳极多孔氧化铝 (APA) 表面。这些表面可防止细菌生长，而不会干扰细胞培养，为再生医学提供了突破性的解决方案。该技术可以生产出不受细菌污染的高质量细胞培养物，而且完全无需依赖抗生素。
抗菌表面对于公共卫生和日常应用都至关重要。虽然传统方法涉及使用抗生素和刺激性化学品，但这些方法可能会损害环境、带来健康风险并导致抗生素耐药性细菌的增加。对抗细菌病原体的替代方法的需求从未如此强烈，而 APA 等纳米结构表面可能提供更安全、更可持续的解决方案。
纳米结构表面正是为此而生。2010 年代初，人们发现蝉和蜻蜓翅膀上自然形成的纳米结构可以抵抗细菌污染。这些结构会破坏细菌细胞的细胞膜，阻止细菌扩散。因此，科学家们一直在寻找廉价制造可能达到相同效果的人造表面的方法。
抗菌和细胞友好表面的突破由东京都立大学柳下隆教授领导的研究小组一直在探索阳极多孔氧化铝 (APA) 的使用。当抛光铝表面在特定条件下浸入电化学电池中时，表面会覆盖一层有序排列的氧化铝多孔柱。这些针状柱子的尺寸恰好可以杀死细菌，使表面具有很强的抗菌性。
现在，该团队已经完善了他们的配方，发现在浓硫酸中制备的 APA 表面具有抗菌性能，其性能明显优于现有表面。至关重要的是，他们发现这些表面对在其上培养的生物细胞无害。在正常的细胞培养中，可以将抗生素添加到培养基中以防止细菌污染物的发生。这的主要缺点是无法对抗抗生素耐药性细菌；事实上，过度使用抗生素可能会再次导致出现更多的耐药菌株。APA 表面并非如此。培养可以在没有抗生素添加剂的情况下安全地进行。
医学领域的革命性应用该团队的发现对再生医学来说是个好消息，再生医学是指在实验室中培养细胞，然后将其引入患者体内以治疗组织和器官损伤。细胞中的任何细菌入侵都可能对患者造成严重后果：这通常需要专门且昂贵的无菌环境。该团队认为，他们的新基质可能使无抗生素细胞培养在更广泛的环境中成为可能，从而有可能彻底改变患者接受治疗的规模以及我们进行科学实验的方式。
参考文献： Takaaki Murata、Kumiko Yamaguchi 和 Takashi Yanagishita 撰写的“浓 H 2 SO 4中制备的阳极多孔氧化铝的抗菌和细胞培养特性评估”，2024 年 12 月 7 日，Langmuir。DOI：10.1021/acs.langmuir.4c03873
这项研究部分得到了日本学术振兴会资助编号 JP24K01219 的支持。
来源：东京都立大学（TMU）
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