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EPSRCの資金提供を受けたブラッドフォード大学の科学者らは、蝶の羽の表面を複製することで新しい抗菌表面が可能になる可能性があると報告した。

この技術は、股関節や他の関節置換術、化粧品や歯列矯正製品に応用でき、自動車産業でも使用できる可能性がある。

研究チームは、蝶の羽のパターンを再現するために、レーザーテクスチャーを施した一連のナノモールドを作成しました。 顕微鏡で見ると、蝶の羽は細菌がコロニーを形成して拡散するのを防ぐ独特の「はしご」構造を示しています。

ブラッドフォード大学の生体材料化学の助教授であるマリア・カツィコジャンニ博士は声明の中で、「私たちは自然界に見られる自浄作用を持つパターンを研究している。そのうちの1つは蝶の羽で見つかった。はしごに似たセルが密集しています。

「これらは鮮やかな色のパターンを生み出すだけでなく、はしごの構造により水が羽に重くのしかかるのを防ぎます。 さらに興味深いことに、この構造により、バクテリアが羽の表面に定着してコミュニティを形成することが困難になります。」

カツィコジャンニ博士によると、研究チームはヤモリの皮膚のパターンなど、いくつかの異なる抗菌表面を調べたが、蝶の羽に見られる微細なデザインの方が再現が簡単で、長持ちするはずだと述べた。

彼女は、「ヤモリの皮など、他の自然な自浄作用のある表面パターンも試しましたが、ヤモリの皮と同じようにパターンがすり減ってしまうため、長期的な解決策にはなりません。そのため、頻繁に脱皮してしまうのです」と述べました。 。

「研究室でヤモリの皮膚のパターンのようなものを再現しようとすると、ポリマーを使ってこれを行うのは困難でしょう。 それは非常に壊れやすく、十分な長さは持たないでしょう。 そこで、私たちはアスペクト比の低いパターンについてさらに検討し始めました。 そこで出会ったのが蝶の羽の表面模様でした。」

科学者たちは現在、蝶の「はしご」のデザインを整形外科用の表面に再現できるかどうかをテストし、そのデザインが細菌の蓄積なしに骨細胞の付着と人体との統合に影響を与えるかどうかの解明にさらに近づいているところだ。

ブラッドフォード大学ポリマーマイクロ・ナノテクノロジーセンター所長のベン・ホワイトサイド教授は、カツィコジャンニ博士と協力して、機能性表面を現実世界の製品に適用する製造方法を開発しています。

同グループはバーミンガム大学のステファン・ディモフ教授と協力し、機能的な表面構造化とテクスチャリング用のレーザーベースのモジュールを使用して、蝶の羽のパターンを金型インサートに組み込むルートを開発した。

これにより、医療機器、外科用インプラント、さらにはさまざまな消費者製品の作成に向けて、ホワイトサイド教授がブラッドフォード大学で射出成形を使用して、金型インサートのパターンをポリマー部品上に複製することが可能になり、コーティングや化学物質を必要とせずに追加の機能を実現できます。コストが増加し、リサイクルの選択肢が減る可能性があります。

ホワイトサイド教授は、プラスチックパターンを用いた試験により、組織細胞の増殖を許容しながらも、表面上の細菌の蓄積をうまく減らすことができることが示されたと述べた。

同氏は、「レーザーパターニング、デジタル製造プロセス、顕微鏡の技術は、自然の表面から測定したナノスケールの3Dパターンを取得し、それを人工物体に直接適用できる段階に達しており、これは本当にエキサイティングなことだ」と語った。 。

「これらの自然からインスピレーションを得た手がかりは、コスト、プラスチック廃棄物、医療機器と消費者製品の両方の環境への影響を削減しながら、パフォーマンスを向上させ、感染を最小限に抑えるための道を開きます。」

ホワイトサイド教授は、この技術は抗菌性、自浄性、傷防止、きしみ防止、自動車産業、化粧品包装、歯列矯正などの美観的な表面など、はるかに幅広い用途に応用できる可能性があると述べた。