每个人都知道保持厨房清洁对于食品安全至关重要。使用后未能正确消毒餐具可能导致细菌滋生引起食源性疾病。除了洗碗海绵，砧板——尤其是用于生肉的砧板——是细菌滋生的温床。
研究人员没有仅仅依靠人类发明的清洁方法来对抗细菌堆积，而是转向大自然寻求解决方案。他们在鲨鱼皮和蝉翼的抗菌特性中找到了灵感。
新西兰的霍普金斯研究所、食品安全科学与研究中心和应用技术集团的科学家们合作进行了一项研究，利用激光制造抗菌表面。通过模仿鲨鱼皮和蝉翼的微观和纳米结构，他们开发了一种防止细菌附着的新方法。他们的研究结果发表在《激光应用杂志》上。
保持食品表面清洁
该研究重点关注了两种常见的肉类传播细菌：嗜热布罗氏菌 (Brochothrix thermosphacta) 和大肠杆菌 (E. coli)。这些微生物会污染食物，导致食物变质、产生异味，并引起肠胃炎等疾病，导致腹泻、恶心和呕吐。
监测厨房表面的细菌滋生不仅在商业场所，在家中也至关重要。一旦细菌积聚，它们就会形成难以清除的生物膜——即使是在不锈钢表面和使用市售抗菌清洁剂时。
过度使用抗菌清洁产品还会破坏皮肤上有益菌的平衡，并导致眼睛、喉咙和皮肤刺激。此外，长期暴露已被发现与头痛和潜在的长期呼吸系统问题有关。
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实验室（和厨房）的仿生学
为了应对这一挑战，研究人员研究了大自然是如何进化以抵抗细菌定殖的。
经过数十亿年的进化演变，大自然是一个庞大的研发实验室。科学家、工程师和设计师长期以来一直从生物体和过程中汲取灵感来推动创新。这种方法被称为仿生学，它将大自然的策略应用于解决人类在建筑、医学、通信和能源等领域的各种设计挑战。
仿生学已经影响了许多日常产品。雨衣借鉴了鸭毛的疏水特性，而睡袋和保暖夹克则模仿了鸟类利用羽绒来保持温暖的方式。日本的新干线子弹头列车以翠鸟流线型的喙为模型，以减少噪音并提高效率。
鲨鱼皮和蝉翼的微观和纳米级纹理因其超疏水、自清洁、防雾和抗菌特性，此前已推动了技术进步。这些创新带来了医疗设备、织物和风力涡轮机涂层的改进。
激光表面纹理
研究团队成功地创建了复制鲨鱼皮和蝉翼中微观和纳米级图案的纹理表面。这些表面通过使用超快激光在微观层面修改金属，从而抑制细菌的附着、生长和繁殖。
通过设计与细菌细胞特定形状相对应的纹理，研究人员可以显著增加微生物附着在表面的难度。此外，他们正在开发机器学习模型，以帮助制造商优化和自动化激光表面纹理。
“与一些传统方法相比，激光表面纹理不会在处理过的表面引入非本地材料，也不需要化学蚀刻剂或敏化剂，”研究作者 Sebastiampillai Raymond 在一份新闻稿中说。“这可以降低将新技术引入监管环境的障碍，并消除了涂层潜在化学污染的风险。”
通过利用仿生学和激光技术的强大功能，研究人员正在为更安全、更卫生的厨房表面铺平道路——无需化学添加剂。
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文章来源
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Advanced Materials Interfaces：分子和地形组织：对蝉翼润湿性和杀菌性能的影响
Bioinspiration & Biomimetics：鲨鱼皮特性表征与仿生复制
Environment International：清洁产品：它们的化学成分、对室内空气质量的影响以及对人类健康的影响
Journal of Laser Applications：激光表面纹理金属对肉类传播细菌的抗菌效果
