기술자

나비 날개의 표면을 복제함으로써 새로운 항균 표면을 만들 수 있다고 EPSRC가 자금을 지원하는 브래드포드 대학의 과학자들이 보고했습니다.

이 기술은 고관절 및 기타 관절 교체, 화장품 및 치아 교정 제품에 적용될 수 있으며 자동차 산업에도 사용될 수 있습니다.

팀은 나비 날개 패턴을 ​​복제하기 위해 일련의 레이저 질감 나노 몰드를 만들었습니다. 현미경으로 보면 나비 날개는 박테리아가 군집을 형성하고 퍼지는 것을 방지하는 독특한 '사다리' 디자인을 나타냅니다.

성명서에서 브래드포드 대학교 생체재료 화학 조교수인 마리아 카치코지아니(Maria Katsikogianni) 박사는 다음과 같이 말했습니다: "우리는 자연에서 발견되는 자정 특성의 패턴을 조사하고 있습니다. 이 중 하나는 나비 날개에서 발견됩니다. 사다리처럼 생긴 세포가 서로 가까이 붙어 있습니다.

“이것들은 선명한 색상 패턴을 만들어낼 뿐만 아니라…사다리 구조는 물이 날개를 짓누르는 것을 방지합니다. 더 흥미롭게도 이 구조는 박테리아가 날개 표면 위에 자리 잡고 군집을 형성하는 것을 어렵게 만듭니다.”

Katsikogianni 박사는 팀이 도마뱀 피부 패턴을 포함하여 여러 가지 항균 표면을 조사했지만 나비 날개에서 발견된 미세한 디자인은 복제하기가 더 간단하고 더 오래 지속될 것이라고 말했습니다.

그녀는 "도마뱀붙이 피부와 같은 다른 자연적인 자가 세척 표면 패턴이 시도되었지만, 도마뱀붙이 피부처럼 패턴이 닳기 때문에 오래 지속되는 해결책이 아니기 때문에 너무 자주 벗겨지는 것입니다"라고 말했습니다. .

“만약 우리가 실험실에서 도마뱀 피부 패턴과 같은 것을 복제하려고 한다면 폴리머를 사용하여 이를 수행하는 것은 어려울 것입니다. 그것은 매우 연약할 것이고 충분히 오래 지속되지 않을 것입니다. 그래서 우리는 종횡비가 낮은 패턴에 대해 더 많이 생각하기 시작했습니다. 그때 나비 날개 표면 패턴을 발견했어요.”

과학자들은 이제 나비 '사다리' 디자인이 정형외과용 표면에 복제될 수 있는지, 그리고 이 디자인이 박테리아가 축적되지 않고 뼈 세포 부착 및 인체와의 통합에 영향을 미치는지 여부를 알아내는 데 더 가까워지고 있는지 테스트하는 과정에 있습니다.

Bradford University의 고분자 마이크로 및 나노 기술 센터 소장인 Ben Whiteside 교수는 Katsikogianni 박사와 협력하여 기능성 표면을 실제 제품에 적용하는 제조 방법을 개발합니다.

버밍엄 대학의 스테판 디모프(Stefan Dimov) 교수와 협력하여 이 그룹은 기능성 표면 구조화 및 텍스처링을 위한 레이저 기반 모듈을 사용하여 나비 날개 패턴을 ​​금형 인서트에 통합하는 경로를 개발했습니다.

이를 통해 Bradford University의 사출 성형을 사용하여 Whiteside 교수가 고분자 부품에 금형 인서트 패턴을 복제하여 의료 기기, 수술용 임플란트 또는 다양한 소비재를 제작할 수 있으며 코팅이나 화학 물질을 사용하지 않고도 추가 기능을 제공할 수 있습니다. 비용이 추가되고 재활용 옵션이 줄어들 수 있습니다.

Whiteside 교수는 플라스틱 패턴을 사용한 실험을 통해 조직 세포의 성장을 허용하면서도 표면에 박테리아 축적을 성공적으로 줄일 수 있음을 보여주었다고 말했습니다.

그는 “레이저 패터닝, 디지털 제조 공정 및 현미경 기술은 이제 자연 표면에서 측정된 나노 크기의 3D 패턴을 가져와 인공 물체에 직접 적용할 수 있는 지점에 도달했습니다. 이는 정말 흥미로운 일입니다. .

"이러한 자연에서 영감을 받은 신호는 성능을 향상하고 감염을 최소화하는 동시에 비용, 플라스틱 폐기물 및 의료 기기와 소비자 제품 모두의 환경 영향을 줄일 수 있는 길을 열어줍니다."

Whiteside 교수는 이 기술이 자동차 산업, 화장품 포장 및 치과 교정 분야에서 사용하기 위한 항균, 자가 세척, 긁힘 방지, 삐걱거리는 소리 방지 및 미적 표면과 같은 훨씬 더 광범위한 응용 분야를 가질 수 있다고 말했습니다.