近日，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究員唐永炳團隊聯(lián)合醫(yī)藥所人體組織與器官退行性中心研究員趙穎團隊，研發(fā)出一種兼具自清潔、抗菌、抗生物粘附、抗磨損以及抗腐蝕特性的新型仿生多級次金剛石功能膜，為醫(yī)療防護和海洋儀器防污提供解決方案，研究成果"Robust Biomimetic Hierarchical Diamond Architecture with Self-cleaning, Antibacterial and Antibiofouling Surface"已在線發(fā)表于國際材料期刊ACS Applied Materials & Interfaces上（DOI: 10.1021/acsami.0c02460m）。
       微生物在公共場所、醫(yī)療器械以及海洋精密儀器上粘附，導(dǎo)致細菌感染、醫(yī)療器械失效、海洋儀器的功能退化。抑制微生物的粘附可避免傳染病的傳播，然而現(xiàn)有聚合物等抗粘附材料存在機械性能差、化學(xué)穩(wěn)定性低等缺點，影響其抗菌抗生物粘附的持久性。金剛石具有抗磨損性、抗腐蝕、生物相容性等優(yōu)點，作為新型抗粘附材料具有良好的應(yīng)用前景。
       基于團隊前期對金剛石薄膜制備的深入研究，唐永炳、趙穎及其團隊成員王陶、黃磊、劉玉芝、劉春花等人通過自主研發(fā)的分步植晶氣相沉積法，成功構(gòu)造出具有植物葉片仿生結(jié)構(gòu)的超疏水微納分級金剛石功能膜，實現(xiàn)了如荷葉出淤泥而不染的自清潔、抗粘附功能，同時具有超高的機械性能和化學(xué)穩(wěn)定性。與無涂層鈦合金相比，仿生金剛石薄膜抑制了99%大腸桿菌的吸附。在海洋環(huán)境中，與無鍍膜鈦合金和石英玻璃相比，仿生金剛石薄膜降低了95%以上綠藻的粘附。另外，仿生金剛石薄膜的抗磨損性能是無鍍膜鈦合金的20倍以上。浸泡在腐蝕性液體中1個月后，物理化學(xué)性質(zhì)未發(fā)生改變，且抗菌性保持不變。

圖：（a-c）仿生多級次金剛石薄膜的表面形貌和接觸角；（d）大腸桿菌在無鍍膜鈦合金和仿生金剛薄膜表面培養(yǎng)24小時后的熒光顯微鏡圖像；（e）仿生多級次金剛石薄膜抗菌抗生物粘附示意圖；（f）將無鍍膜石英玻璃和仿生金剛石薄膜浸泡生長綠藻的海水環(huán)境中14天后的照片和熒光顯微鏡圖像。

目前該方法可實現(xiàn)仿生金剛石薄膜在多種復(fù)雜形狀襯底和多種商用基體材料上制備，包括鈦合金、硅、石英玻璃和陶瓷基體，作為抗菌抗生物粘附材料在高端醫(yī)療器件和海洋精密儀器領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
該研究得到國家自然科學(xué)基金、廣東省科技計劃、深圳市科技計劃等資助。