羅永浩發佈的抑菌材料Sharklet還行,但抑菌箱包並不實用_風聞
柠檬木聚糖-长岛大学生物学院助教-长岛大学生物学院助教/知名科学科普作者2019-12-05 11:24
不久之前,我也不知道該怎麼介紹,但我覺得大家都知道的羅永浩先生在北京召開了一場主題為“老人與海”的發佈會。如果我們簡單來理解,是個抑菌材料推廣會及新款箱包發佈會。關於箱包設計層面的知識,我不專業,就不講了。但羅先生提及的抑菌材料,咱們可以科普幾句。
Sharklet,一種物理抑菌材料,最早是佛羅里達大學Tony Brennan教授開發出來改善船舶表面海洋生物附着問題。我儘量用最簡單的理論把它解釋一下,咱們就不講那些鯊魚或者什麼發明故事了,談談本質的東西。
大家都知道,無論是哪種菌或者病毒,它都必然會有一個形狀,除了個別奇葩之外,大多數的形狀還不太容易改變。比如前幾天熱議的鼠疫桿菌,它就是個圓頭杆,最多小幅度彎一彎,但很難變成球。這就出現了一個問題,它要附着在某種物體表面,就需要足夠的着力點。就像讓一個人站在窄窄的獨木橋上,不是沒人可以站得住,但是確實很難。
當然,實際上會稍微複雜一點,人站在獨木橋上容易摔下去,細菌不在乎摔到哪裏。所以這種材料需要做的是全方位的減少接觸。也就是説,頂窄站不住,縫小鑽不進,這樣的效果就比較好了。所以這種抑菌材料最為顯著的特點就是,凹凸等寬,最適寬度是2μm。這個寬度要合適,太小了感覺不到,就像表演滾釘板,只要釘子夠密,我不僅可以滾,還能來回滾。

而且這還僅僅是對於單個細菌的影響,細菌需要生長,生長就需要空間。空間則靠遷移獲取,咱們前面已經講到了,這個“花紋”讓微生物難以下腳。也就導致它即便沾上了,也不太好生長。
關於微生物附着在物體表面,主要是基於4種機理,化學鍵合、靜電作用、機械聯鎖和內部擴散。考慮到機械聯鎖需要天然或“菌造”縫隙,很多微生物對於一些材料表面無計可施,所以這一點反而比較簡單,選好材料就行了。
而基於這些因素,不同的微生物與不同材料之間會有不同的附着能力。這種兩表面之間的連接能力,我們稱之為表面能,以示表面張力的強弱。而我們也知道大多數微生物特別是細菌表面其實是濕濕的,這種物體對於低表面能材料的表面浸潤性會比較差,接觸角會小,比較難以附着。當然,表面能一般是用來討論浸潤啊水之類的,必要相關參數還有彈性模量,它影響着附着物的脱離方式,低彈性模量偏向剝離,高彈性模量偏向剪切。不過我估計大家也不是很在意微生物是怎麼離開的。總之,它會離開就好。
估計看到這裏,很多朋友發覺這個材料似乎還有可取之處。沒錯,我認為這個材料挺好的,雖然市場上還有很多競品,但它本身的設計思路沒有問題(偷偷説一句,換個花紋理論依然成立,比如2μm點陣)。它的核心優勢在於純外飾物理抑菌,雖然不同材質會有不同效果,但是各種材質理論上都能用。只是相對於傳統的銀抑菌,少了殺菌的功能。也就是説,它的作用在於減少微生物附着並抑制已附着微生物繁殖。但它相關的研究罕見病毒附着一類,因為尺寸太小,估計不是很樂觀。
重點在於,這種精密紋路的磨損是非常可怕的,大家購買這種箱包估計也不是當觀賞品。雖然説這種花紋可以做得稍微深一點,但基於原理推測,做多也就一兩個微米,再深就是另一個大平面了。稍稍磨一點問題還不大,磨平了這個功能就會大打折扣。而幾微米,如果經常使用的話,用不了多久就會磨平了。如果是一次性用品倒還好,比如醫療衞生方面我就覺得前景廣泛,但箱包這種買了就想用幾年的,最需要的還是耐用。
而且它還有一個很奇怪的事情沒有解決,那就是户外環境除了微生物,還有很多其它物質,比如粉塵。這種縫隙結構是否有利於它們的附着還是未知數,如果各種無機物填滿溝壑,反而容易滋生細菌。所以這種技術應用於箱包更接近於一種屠龍之技,看起來很強大,但實際用不上。