我们终于知道为什么了。
特殊的杀菌表面需要一个高度活跃的研发领域。如何建构它们有很多不同的方案。
有一组研究人员注入了具有破坏细菌传播的分子的光滑表面。其他人已经表明银纳米粒子涂层可以破坏细菌。另一组研究人员使用黑色硅来产生一个类似于一个小的“钉子床”(纳米柱)的表面，可以实质上将细菌撕裂。
后者的这个例子可以被归入称为纳米结构表面(NTS)的广泛类别是特别令人感兴趣的，因为它也存在于自然界中。黑色硅的纳米结构与蜻蜓翅膀非常相似。
就像他们的相对应的组成，蜻蜓翅膀可以杀死细菌。
“钉子床”被广泛地认为这样的表面可以透过刺破细胞壁来破坏细菌。但是在基于广泛使用各种显微技术的新发表的研究里，一个包含澳洲和尼日利亚研究人员的研究团队表明可能是一种完全不同的杀戮机制在发挥作用。
关于传统想法错误的第一条线索来自于观察蜻蜓翅膀上的纳米柱高度并不完全相同，如下图所示：
这与合成的“钉子床”表面形成对比，其倾向于产生等高的纳米柱。
更靠近检验进一步证明，细菌膜不与纳米柱有直接接触。
相反地，细菌(在这个情况下是大肠桿菌)透过所分泌称为“细胞外聚合物”(EPSs)的结构分子附着到纳米柱上。这可以在下面的图像中看到， 类似“手指”的扩展。
一旦细菌着陆在表面上，它们就受到附着力。这些可以使细菌膜变形，但是单靠这样，可能不会引起细菌断裂。
相反地，细菌基本上是掉入那些电影恶棍很喜欢的险恶的陷阱之一。如果它们不移动，细菌可能仍会存活。
然而，当它们移动时，剪力拉动细胞外聚合物，将膜撕裂。这导致细胞内容物致命的泄漏，让细胞像气球一样放气，如下图所示：
只有在细胞死后，纳米柱才能穿透细胞。
作者得出结论于图表来比较纳米柱使细胞死亡的旧模型与他们的新模型：
图表的上半部描绘了旧的模型，显示纳米柱直接刺穿细菌细胞。作者认为应该要用他们的新模型来取代原本的理解如图表下半部所示。
在这个模型中，细菌不直接接触纳米柱，而是通过分泌物质。当它们试图移动时，剪力将膜撕裂产生孔洞，引起细胞内容物的致命泄漏，之后纳米柱才刺穿细胞。
这项研究仍有一些限制。首先，它是对大肠桿菌做观察，大肠桿菌是具有两个膜的革兰氏阴性细菌。
作者应该要用仅含有一个膜的革兰氏阳性细菌重复他们的分析。
第二，他们应该使用没产生这么多细胞外聚合物的细菌来重复他们的分析，看看纳米柱是否仍然是可以使其致命的。
最后，他们应该确认拥有相同高度纳米柱的合成纳米结构表面，会是透过旧模型还是他们新提出的机制来杀死细菌。
深入了解自然如何运作将可以帮助那些希望模仿它的科学家。它提供了一个有趣的解释说明为什么蜻蜓翅膀是如此干净。
该研究已发表在美国化学学会应用材料与界面期刊。
这个故事最初是由美国科学和健康委员会出版。阅读原始故事。
