“在我們團隊的工作中，我們嘗試應用逆向物理學的理念：我們不是從想要研究的物質開始尋找應用，而是從應用本身開始。一旦確定了需求，我們就會基于這些需求，設計未來的材料，進行數值模擬，然后嘗試合成它。當我們成功地做到這一點后，我們便著手檢查所獲得材料的特性是否符合我們的預期。”波蘭科學院核物理研究所（IPJ PAN）的科學家設計和合成的最新生物殺滅納米復合材料正在為材料工程對抗微生物開辟新方向。

終于，在人類世世代代與危險微生物世界的西西弗斯式斗爭中，我們有了可以迎接挑戰的盟友：能夠自發地持續殺死微生物并阻止其菌落生長的復合材料。

波蘭科學院生理學和動物營養研究所 (IFiZZ PAN) 的研究人員則表示需要開發一種新型、耐用且安全的殺菌材料。他們指出，如果不經常更換大流行時期眾所周知的口罩，它們就會積聚微生物，作為它們的棲息地，可能成為二次感染的來源。因此需要一種材料，它不僅可以充當過濾器，而且還能夠持續消除附著在其上的微生物。IFJ PAN的物理學家認為，由中性基體構成的復合材料具有適當連接的能夠有效殺死微生物的官能團，可能是解決該問題的一種方法。

銀離子殺生物復合材料

IFJ PAN科學家開發的銀離子殺生物復合材料，可以根據需要使用氧化鋁或二氧化硅基質。在前一種情況下，基質呈孔徑約為40納米的篩子形式；而在后者中，它們是直徑為50至500納米的球體。多孔基質可以過濾例如空氣或體液，而球形二氧化硅可以將殺生物材料摻入其他物質，例如牙科填充物。

“材料中的主要作用不是由基質發揮的，而是由以適當方式沉積在其上的官能團發揮作用。關鍵的殺菌劑——銀離子——被連接到丙基鏈。這種結構是柔韌的，可以像刺針或刀一樣出色地發揮作用，與細菌接觸后會破壞其細胞膜，”Laskowski 博士說。

新型復合材料中的殺生物分子以化學方式與基質結合，因此是永久性的。這一事實首先意味著，這些分子將能夠連續準確地執行其任務。因此，隨著時間的推移，它們不會失去其功能，它們不會從牙科填充物中被洗掉進入體內，也不會從用過的口罩中釋放到環境中。

有銅離子的丙基磷酸基團

IFJ PAN 的科學家開發的第二類新型納米復合材料，則是含有銅離子的丙基磷酸基團。它們從空氣中捕獲氧分子，然后被銅離子還原，充當單電子催化劑。發生的反應涉及來自我們環境中常見的水分子的氫氣。結果，在銅官能團周圍不斷形成過氧化氫。與它接觸后，大多數微生物會被氧化休克殺死。

“與銀納米復合材料一樣，銅也永久地結合在基質上并且不會磨損。水和氧氣會被消耗，但這些在環境中是天然存在的。因此，我們可以使用一種材料，它實際上可以連續產生一定量的新鮮過氧化氫，這是最有效的殺菌化合物之一，”Laskowski 博士說。

目前，IFJ PAN正在實驗室規模生產具有金屬離子的生物活性納米復合材料，并有可能為實施目的提供試驗數量；處于專利階段的生產技術可以在沒有重大問題的情況下擴大到工業需求。