마찰 대전 현상을 바탕으로 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 마찰 나노 발전기는 적절한 재료와 회로 설계를 선택함으로써 성공적으로 준비 될 수있다. 재료에 전기장이 가해지면, 반대로 물질의 전하량 및 전하 분포 변화와 같은 물질의 여러 측면에 영향을 미칠 수 있습니다. 대조적으로, 덜 알려진 것은 생물학적 세포가 지속적으로 집중적이고 섬세하며 활동적인 전기 활동을하고 있다는 것입니다. 생성에 필요한 대사 에너지를 유지하면서 단백질을 구현하는 일련의 호흡 쇄 사이의 전자 이동을 통해서이다. 진핵 세포 호흡 쇄 회합 단백질이 미토콘드리아에 편재되어, 세균 - 관련 단백질과 같은 미생물의 호흡 쇄 세포막에 위치하므로 미생물은 외부 전기적 교란에보다 민감합니다.
물리적 변형 또는 표면의 화학적 개질에 의한 많은 임플란트 재료는, 소정의 항균성을 구하는 등 임플란트의 요구에 적응하므로한다. 이러한 변형의 작용 기전은 티탄 계 재료로서. '전력'떨어질 수도 실버에서 발생할 수있는 이온 주입은, 아연 나노 입자, 미세 전기 화학 반응에 의해 표면에 도입 된 상기 나노 입자의 주위에 아연, 티타늄 기판은 티타늄 기판 항균성 수득되도록. 또 다른 예는, 화학적 변형에 의해 재료의 표면 인 양 전하,뿐만 아니라 재료를 달리 항균 능력을 얻을 수 없습니다 항균성 변화되도록 물질의 표면 개질에 중합체 청구. 나노 물질의 표면에 직접적으로 도입 될 수있는 전계를 상기 인해 나노 물질의 작은 크기에, 박테리아의 일렉트로 포 레이션 (electroporation)을 유발하기 위해 표면에 고전압 전기장이 형성 될 수 있으며, 또한 멸균을 일으킬 수 있습니다.
최근, 나노 에너지와 중국 과학 아카데미의 베이징 연구소는 테스트 및 재료의 행동의 새로운 전기 모드를 확인, 재료가 자연 "에 발표 된 5 월 24 일에 결과의 항균 특성을 얻을 수 있다는 것을 발견 - 통신 (Nature Communications) (DOI : 10.1038 / s41467-018-04317-2).
이 연구는 2017 년 나노 에너지 공동 연구에서 Li Zhou와 Wang Zhonglin이 Nano Energy Institute의 연구 작업에서 기인 한 것으로 밝혀졌다. Feng Hongqing 조교 연구원이 첫 번째 저자이다. 마찰 나노 발전기의 출력 전압의 파동 에너지를 모아 전류를 산화 아연 나노 와이어와 나노 실버 입자로 개질 된 카본 크로스 전극에 연결하고 카본 크로스에서 전기장으로 세균 용액을 흐르게하여 발전기 작동을 감지합니다. 전압과 전류가 공급되면 시스템을 통과 한 박테리아가 사망하고 발전기가 작동을 멈추고 더 이상 시스템에 전원이 공급되지 않으면 일정 기간 동안 박테리아가 계속해서 감지되어 이상한 현상이 나타납니다. 현상 : 발전기가 전력 공급을 중단 한 후 20 분 동안 산화 아연과 나노 실버로 수정 된 탄소 천 전극은 여전히 흐르는 박테리아에 강력한 살상 효과를 나타냅니다! 발전기 이전에 전원이없는 경우 산화 아연과 나노 실버로 수정 된 탄소 천 전극은 강한 살균 효과가 없습니다.이 실험 시스템의 박테리아 용액은 한 번만 흐르기 때문에 통전 중에 발생할 수있는 전극, 전기 화학 제품이 이전의 용액과 함께 흐르므로 전원을 끈 후에 항균성이 잔류 전기 화학 제품에 의해 유발되는 것이 아니라 물질의 '잔류 효과'에 의해 야기되는 전기장으로 인해 발생합니다. 연구팀은 전극 물질 (산화 아연 나노 실버 이중 변형> 산화 아연 단일 변형> 원래 탄소 천)의 정전 용량이 클수록이 정전 후 장기적인 항균 성능이 강함을 발견했으며 동시에 전원을 끈 후에 처리 박테리아 세포체에서는 강력한 ROS 신호가 검출되었습니다.
이를 바탕으로, 실험 연구는이 현상이 연구되고있다 Zhujian 하오 태스크 포스가 긴밀하게 협력 문자 빨강, 녹색 가이드 박사 왕 Guomin, 나노 에너지 리튬 저우 태스크 포스와 홍콩 시립 대학에 의해 수행. 본 연구에서는 정적 처리 시스템, 이산화 티탄 나노 튜브는, 재료 사용의 용량을 증가시키는 변성 탄소에 기초하여 용량 성 물질에 원래 동적 유동 시스템에서 : 그들은 새로운 항균 시스템 및 새로운 용량 전극 재료를 채용. 종래의 DC, AC 전원 공급 장치는 전력 검출 전극 시트 후 전극 재료 및 항균 특성을 충전한다. 나노 에너지의 결과와 일치하고, 정전이 항균성을 부여하지 않는 원래의 전계 검출 된 후들은 새로운 시스템에 또한 새로운 항균 특성 커패시턴스 재료 및 항균 기능 재료는 일반적인 DC의 이용이, AC 전원 같은 효과를 얻을 수있는 사용 전에 발전기 파워 나노 외에 양의 상관 관계 커패시터이었다 박테리아 세포에서 처리 될 생체 내에서 활성 산소 신호도 검출되었으므로 충전을 통해 원래의 비 항균성 정전 용량 재료의 항균성 범용 현상으로, 그들은 (포스트 충전 항균 특성) '항균 충전 후'라는 현상이. 또한 발견되는 탄소 도핑 된 산화 티탄의 충전 동작 표면의 생체 적합성은 부작용을 일으키지 않으며 심지어 기질상의 조골 세포의 부착과 성장을 촉진합니다.
'충전 후 항균성을 발견하고 확인하는 것'은 의료용 임플란트 재료에 항균성을 부여하는 새로운 방법을 제공합니다. 예 : 전통적인 물리적 및 화학적 표면 수정 방법 외에도 사람들은 단순히 충전 이산화 티탄은 정형 외과 임플란트의 표면에 항균 물질하여 수술후 감염과 합병증의 위험을 감소 얻어 지도록 할 수있다. 상기 이화학의 전통적인 방법의 부정적인 효과를 피하기 위해 수정 '항균 충전 후'이 새로운 접근 조골 세포가 임플란트 표면의 부착과 성장을 촉진 처리 후에 균열을 수리하는 것은 매우 유리하다. 한편, 이러한 현상 '항균 충전'뿐만 아니라, 전기, 생물 재료 및 사람의 쌍 사이의 계시 상호 작용에 대한 새로운 이해가 더 많은 전기가 따라 수정 재료의 방식과 더 많은 응용 프로그램의 개발을 설계 할 것으로 예상된다. 뿌리 깊은 현상의 메커니즘은 가치가 더 탐험.이 작품 적색, 녹색 실이 묶여 왕 Guomin도있다 작가, 그리고 Zhujian 하오 저우 리, 첨단 기술 중국 과학원 과학 연구원 유 후 아이의 심천 연구소는 용지 교신 저자 묶여.
나노 물 발생기 전기 천공 살균 분석은, 전계의 ZnO /의 Ag 전극의 발견 후 적용도 1에서, 전극은 여전히 박테리아를 죽일 수있는 능력을 갖는. 커패시턴스 및 전력 살균 효과 후의 재료의 크기 긍정적 인 상관 관계.
.도 2의 '대전 항균'의 메커니즘을 설명한다. 격렬한 전하 박테리아 사망 결과 (ROS 버스트) 산화 버스트 활동을 일으키는, 정극 시트 및 충전 후의 세균의 전송 사이에서 발생하는, 이러한 현상은 발생 될 수있다 이유.
