受一些昆蟲翅膀上細菌殺滅結構的啟發，研究人員開發出了一種無藥殺滅耐藥微生物的方法，這些微生物通常會引起醫院感染。他們的技術是解決抗生素耐藥性超級細菌問題的一種新穎而有效的方法。

研究人員發現，蝕刻在鈦金屬上的微型尖刺能使微生物破裂，例如這個念珠菌細胞（放大25000 倍）皇家墨爾本理工大學

手術可能會導致感染，而隨著耐藥微生物的增多，提供有效的治療正變得越來越困難。雖然細菌通常是導致感染的罪魁禍首，但耐藥性念珠菌（一種真菌）也證明是個問題。它們不僅能有效地在植入材料上定植並形成生物膜，導致醫院感染，而且還會導致不良的臨床結果。

在植入鈦合金髖關節或義齒時，醫生會使用一系列抗菌塗層、化學品和抗生素來防止感染的發生。但是，如果相關微生物產生了抗藥性，這些措施就不會那麼有效，甚至根本無效。

但是，皇家墨爾本理工大學的研究人員從一些昆蟲翅膀上的抗菌表面獲得靈感，提出了一種新型的、不含藥物的殺死超級細菌的方法。蜻蜓、蟬和豆娘等昆蟲的翅膀表面有一些微小的柱子- 納米柱，這起到”機械殺菌”的作用，能物理性地拉開細菌細胞並殺死它們。

蜻蜓翅膀表面的納米柱（放大2萬倍）皇家墨爾本理工大學

研究報告的通訊作者埃琳娜-伊万諾娃（Elena Ivanova）說：”這就像拉伸乳膠手套一樣。隨著慢慢拉伸，乳膠中最薄弱的地方會變薄，最終撕裂” 。

因此，研究人員開始著手製造他們自己的機械殺菌劑，利用一種叫做等離子體蝕刻的技術，開發出了一種表面覆蓋著特殊設計的微型尖刺的鈦金屬，每個尖刺的大小與一個細菌細胞差不多。

他們測試了這種表面在殺死具有多重耐藥性的念珠菌方面的效果，發現大約一半的細胞在接觸尖刺後很快就被消滅了。值得注意的是，另一半沒有被立即破壞的細胞受到的傷害足以使它們無法繁殖或引起感染。

“受傷的念珠菌細胞承受了巨大的新陳代謝壓力，即使在七天后，它們也無法完成繁殖過程，形成致命的真菌生物膜，”該研究的合著者之一丹佛-林克萊特（Denver Linklater）說。”它們無法在非應激環境中復活，最終在一個被稱為細胞凋亡或程序性細胞死亡的過程中關閉。”

拋光鈦表面上完整的念珠菌細胞（左）和微刺鈦表面上破裂的念珠菌細胞（右）皇家墨爾本理工大學

之前發表在《材料學》（Materialia）雜誌上的一項研究已經發現，微刺鈦表面能有效抑制兩種常見病原體–金黃色葡萄球菌（”金色葡萄球菌”）和綠膿桿菌。

伊万諾夫娜說：”事實上，細胞在與表面初次接觸後就死亡了–一些細胞破裂，另一些細胞在接觸後不久就程序性死亡–這表明，對這些表面的抗藥性不會產生。這是一項重大發現，同時也表明我們可能需要重新考慮衡量抗菌表面有效性的方法。”

研究人員說，他們用來製造尖刺的相對簡單的等離子體蝕刻技術可廣泛應用於各種材料和應用領域。這種新的表面改性技術有可能應用於醫療設備，但也可以很容易地調整用於牙科應用或其他材料，如食品製備和農業中使用的不銹鋼工作台。

這項研究發表在《先進材料界面》（Advanced Materials Interfaces）雜誌上。