制备具有抗菌性能的新型复合材料

新型铁电复合材料正在杀灭细菌

巴斯大学的工程师与阿尔斯特大学的同事合作，首次使用革命性的多材料3D打印工艺成功制造了一种具有抗菌性能的新型铁电复合材料（Ferroelectric Composite Material）。

根据研究人员的说法，使用电响应性铁电材料为植入物提供了抗菌的能力，使其适用于生物医学应用，如心脏瓣膜、支架和骨植入物，降低了患者感染的风险。

尽管它们被广泛使用，但所有生物医学植入物都有一定的风险，因为材料表面可能含有可引起感染的生物污染物。降低这种风险可以通过改善疗效和降低与持续治疗相关的成本，使患者和医疗保健提供者受益。

该团队此前曾利用这种3D打印方法创建用于骨组织工程的三维支架。

铁电性使这一突破成为可能，铁电性是某些极性材料的一种性质，它会对机械能或温度的变化做出反应，产生表面电荷。这种电荷会在铁电薄膜和植入物中产生被称为活性氧(reactive oxygen species,ROS)的自由基，从而优先消灭细菌。这是通过水分子在极化铁电复合材料表面的微电解来实现的。

用于利用这一现象的复合材料是通过将铁电钡钙锆钛酸盐(BCZT)微颗粒包埋在聚己内酯(PCL)中制造的，聚己内酯是一种生物可降解的聚合物，通常用于生物医学应用。

然后，铁电粒子和聚合物通过3D生物打印机来构建一个精确的多孔“支架”形状，其设计具有高表面积，以增强ROS的产生。

即使感染了大量具有侵略性的大肠杆菌，测试表明，这种复合材料可以在没有外部干预的情况下完全消除细菌细胞，在15分钟内消除70%的细菌。