Es besteht eine enge Korrelation zwischen dem Material und den elektrischen Wie basierend auf dem Phänomen der Triboelektrifizierung durch geeignete Materialien und Schaltungstechnik auswählen, kann erfolgreich mechanische Energie in elektrische Energie Generator Reibungsnanometer hergestellt werden, während das elektrische Feld an das Material angelegt, sondern auch Es kann viele Aspekte des Materials beeinflussen, wie zum Beispiel die Änderung der Ladungsmenge und der Ladungsverteilung des Materials.Was weniger bekannt ist, ist dagegen, dass biologische Zellen auch ständig intensive, empfindliche, aktive elektrische Aktivität erfahren. Stoffwechselenergie Aufrechterhaltung erforderlich erzeugt wird, ist das Protein durch Elektronentransfer zwischen der Atmungskette in der Reihe von Arbeitsgeräten. eukaryotischen Zelle Atmungskette assoziiertes Protein wird in den Mitochondrien lokalisiert ist, die Atmungskette von Mikroorganismen wie Bakterien-verwandte Protein Sie befinden sich auf der Zellmembran und sind daher gegenüber äußeren elektrischen Störungen empfindlicher.
Viele Implantatmaterial durch physikalische Modifikation oder eine chemische Modifikation seiner Oberfläche eine gewisse antibakterielle Eigenschaften zu erhalten, und damit auf die Bedürfnisse des Implantats angepasst. Der Wirkungsmechanismus dieser Modifikationen auf der ‚Power‘ fallen können. Als Titan-basiertes Material eingeführt in die Oberfläche durch Ionenimplantation Silber, Zink-Nanopartikel, Mikroelektrochemische Reaktion in Silber, Zink Titansubstrat um die Nanopartikel, so daß das Titansubstrat erhaltene antibakterielle Eigenschaften auftreten kann. Ein anderes Beispiel ist die durch chemische Modifikation die Oberfläche des Materials positiv geladenes Polymer auf der modifizierten Oberfläche des Materials, so dass die Ladung geändert wird, sondern auch das Material nicht anders hat antibakterielle Fähigkeit, antibakterielle Eigenschaften erhält. weiter das elektrische Feld direkt der Nanomaterialien auf die Oberfläche eingeführt werden kann, aufgrund der geringen Größe der Nanomaterialien, Ein elektrisches Hochspannungsfeld kann auf der Oberfläche gebildet werden, um eine Elektroporation von Bakterien zu verursachen, und es kann auch eine Sterilisation verursachen.
Vor kurzem fand das Beijing Institute of Nano Energie und Chinesische Akademie der Wissenschaften, dass eine neue elektrische Wirkungsweise des Materials im Test und bestätigt, kann das Material antibakterielle Eigenschaften der Ergebnisse am 24. Mai in „Nature veröffentlicht erhalten wird - Kommunikation (Nature Communications) (DOI: 10.1038 / s41467-018-04317-2).
Wissenschaftlicher Mitarbeiter Buchstaben rot grün als Erstautor Die Studie fand heraus, dass in der Nano Energie, veröffentlichte von einer Studie der Nano-Energie Li Zhong Lin Wang und Zhou Task Force Joint Task Force im Jahr 2017 entstanden. In dieser Arbeit, werden sie Reibungs gesammelt nano Wellenenergiegeneratorausgangsspannung wird der Strom mit Zinkoxid-Nanodraht und Nanosilberpartikel modifiziert an das Kohlenstofftuch-Elektrode verbunden, und die Bakterienlösung ermöglichen, durch das elektrische Feld zwischen den Kohlenstoffgewebe fließt. sie getestet Generator eine Spannung, Strom, durch das System fließt, wo die Bakterien abgetötet werden. gestoppt, nachdem das System ist nicht mehr in dem Energiegenerator, wo sie kontinuierlich innerhalb einer Zeitspanne detektiert, um die Bakterien abzutöten. fanden sie eine seltsame Erscheinung: der Generator stoppt die Stromversorgung über einen Zeitraum von bis zu 20 Minuten, und modifizierte Zinkoxid Nanosilberkohlenstoffelektroden weisen immer noch eine starke Wirkung auf die Bakterien zu töten, bevor der durch sie fließt, wenn es keinen Prozess Generatorleistung ist! gleiche mit Zinkoxid und Kohlenstoffelektrode Nano-Silber modifiziert ist nicht eine so starke bakterizide Wirkung. Da das experimentelle System der Bakterienlösung fließt durch nur eine Zeit Elektrode elektrochemische Produkt während der Bestromung auftreten kann, war mit der Lösung nach unten fließt, vor, und daher ist die antimikrobiellen Eigenschaften nach dem Stromausfall wird durch die Restprodukte der elektrochemischen nicht verursacht, sondern ‚die Restwirkungen von‘ einer Art des elektrischen Feldes bedingt ist durch Material die Forscher fanden heraus, dass, je größer die Kapazität des Elektrodenmaterials (Silber nano Zinkoxid doppelt modifizierte> Zinkoxid einzelne modifizierte> original Kohlenstoffgewebe), wonach der langfristige Stromausfall, die stärkeren antimikrobiellen Eigenschaften. Inzwischen hat der Stromausfall nach der Behandlung Bakterien in vivo, um ein starkes Signal aktiven Sauerstoff detektiert.
Auf dieser Grundlage beauftragte Feng Hongqing den Doktoranden Wang Min, experimentelle Arbeiten durchzuführen: Die Li Zhou Group des Nano Energy Institute und die Zhu Jianhao Group der City University of Hong Kong arbeiteten eng zusammen, um eine systematische Untersuchung dieses Phänomens durchzuführen. Sie verwendeten ein neues antibakterielles System und neue kapazitive Elektrodenmaterialien: Vom ursprünglichen dynamischen Strömungssystem zu einem statischen Behandlungssystem wurde ein kapazitives Material auf der Basis von Titandioxid-Nanoröhren verwendet, um das Kohlenstoffmaterial zu modifizieren, um die Kapazität des Materials zu erhöhen. Herkömmliche Gleichstrom- und Wechselstromquellen laden das Elektrodenmaterial auf und detektieren die antibakteriellen Eigenschaften der Elektrode nach dem Abschalten.In Übereinstimmung mit den Erkenntnissen von Nano Energy haben sie auch in dem neuen System festgestellt, dass das elektrische Feld das ursprüngliche antibakterielle verleiht Kapazitive Materialien haben neue antibakterielle Eigenschaften, und die antibakterielle Kapazität ist positiv mit der Materialkapazität verbunden.Neben der Verwendung der vorherigen Nanogeneratoren für den Strom kann die Verwendung von gewöhnlichem DC, AC-Netzteil solche Effekte erzeugen: In den behandelten Bakterienzellen In vivo wurde das aktive Sauerstoffsignal ebenfalls detektiert.Auf der Grundlage dieser bestätigten sie, dass das Aufladen die ursprüngliche nicht-antibakterielleKapazität ergeben kann Die antibakteriellen Eigenschaften der Materialien stellen ein universelles Phänomen dar. Sie nannten dieses Phänomen "post-ladende antibakterielle Eigenschaft". Sie fanden auch, dass dieser Vorgang gegen Kohlenstoff-dotiertes Titandioxid geladen wird Die Biokompatibilität der Oberfläche verursachte keine nachteiligen Wirkungen und förderte sogar die Adhäsion und das Wachstum von Osteoblasten auf dem Substrat.
‚Die geladene antimikrobielle‘ Entdeckung und Bestätigung, eine neue Methode der medizinischen Implantatmaterialien stellt antimikrobielle Eigenschaften zu verleihen, zum Beispiel: Neben der traditionellen Oberflächenmodifikationsverfahren von physikalischen, chemischen, usw., indem sie sie einfach aufladen, Titandioxid kann so sein, dass die Oberfläche des orthopädischen Implantaten antibakterielles Material erhalten, wodurch das Risiko von postoperativen Infektionen und Komplikationen zu reduzieren. Mit diesem neuen Ansatz ‚nach antimikrobielles Lade‘ weiter modifizierte, um die negativen Auswirkungen der klassischen Mittel der Physik und Chemie zu vermeiden, Osteoblasten zu fördern, um die Implantatoberfläche Adhäsion und das Wachstum ist sehr förderlich für Frakturen nach der Behandlung zu reparieren. In der Zwischenzeit Offenbarung ‚die antibakteriellen Aufladung‘ dieses Phänomens, sondern auch zwischen einem Paar von elektrischen, biologischen Materialien und Menschen ein neues Verständnis der Interaktion, wird mehr Strom entsprechend geänderte Regelung der Materialien und die Entwicklung von Anwendungen zu entwerfen erwartet. ist der Mechanismus, der tief verwurzelte Phänomen auch wert weitere Erforschung. diese Arbeit rot-grün-Siegel, gebunden ist Wang Guomin Ein Autor, Li Zhou und Zhu Jianhao, Forscher des Instituts für Fortgeschrittene Technologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften Wang Huaiyu ist der Autor des Papiers Seite an Seite.
In Figur 1 wird, wenn die elektrische gelochten bakterizide Assay mit nano Wassererzeuger, ein elektrisches Feld nach der Entdeckung von ZnO / Ag-Elektrode angelegt wird, wobei die Elektrode immer noch die Fähigkeit, die Bakterien abzutöten. Kapazitanz und der Größe des Materials nach dem Einschalten bakterizide Wirkung Positive Korrelation.
Mechanismus ‚der geladenen antimikrobiellen‘ von Fig. 2 erläutert. Vigorous Ladung tritt zwischen der positiven Elektrodenplatte und die Übertragung von Bakterien nach dem Laden, oxidative Burst-Aktivität verursacht (ROS Burst), in bakteriellen Tod führt, kann dieses Phänomen verursacht werden, Gründe.
