罗永浩发布的抑菌材料Sharklet还行,但抑菌箱包并不实用_风闻
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,我也不知道该怎么介绍,但我觉得大家都知道的罗永浩先生在北京召开了一场主题为“老人与海”的发布会。如果我们简单来理解,是个抑菌材料推广会及新款箱包发布会。关于箱包设计层面的知识,我不专业,就不讲了。但罗先生提及的抑菌材料,咱们可以科普几句。
Sharklet,一种物理抑菌材料,最早是佛罗里达大学Tony Brennan教授开发出来改善船舶表面海洋生物附着问题。我尽量用最简单的理论把它解释一下,咱们就不讲那些鲨鱼或者什么发明故事了,谈谈本质的东西。
大家都知道,无论是哪种菌或者病毒,它都必然会有一个形状,除了个别奇葩之外,大多数的形状还不太容易改变。比如前几天热议的鼠疫杆菌,它就是个圆头杆,最多小幅度弯一弯,但很难变成球。这就出现了一个问题,它要附着在某种物体表面,就需要足够的着力点。就像让一个人站在窄窄的独木桥上,不是没人可以站得住,但是确实很难。
当然,实际上会稍微复杂一点,人站在独木桥上容易摔下去,细菌不在乎摔到哪里。所以这种材料需要做的是全方位的减少接触。也就是说,顶窄站不住,缝小钻不进,这样的效果就比较好了。所以这种抑菌材料最为显著的特点就是,凹凸等宽,最适宽度是2μm。这个宽度要合适,太小了感觉不到,就像表演滚钉板,只要钉子够密,我不仅可以滚,还能来回滚。

而且这还仅仅是对于单个细菌的影响,细菌需要生长,生长就需要空间。空间则靠迁移获取,咱们前面已经讲到了,这个“花纹”让微生物难以下脚。也就导致它即便沾上了,也不太好生长。
关于微生物附着在物体表面,主要是基于4种机理,化学键合、静电作用、机械联锁和内部扩散。考虑到机械联锁需要天然或“菌造”缝隙,很多微生物对于一些材料表面无计可施,所以这一点反而比较简单,选好材料就行了。
而基于这些因素,不同的微生物与不同材料之间会有不同的附着能力。这种两表面之间的连接能力,我们称之为表面能,以示表面张力的强弱。而我们也知道大多数微生物特别是细菌表面其实是湿湿的,这种物体对于低表面能材料的表面浸润性会比较差,接触角会小,比较难以附着。当然,表面能一般是用来讨论浸润啊水之类的,必要相关参数还有弹性模量,它影响着附着物的脱离方式,低弹性模量偏向剥离,高弹性模量偏向剪切。不过我估计大家也不是很在意微生物是怎么离开的。总之,它会离开就好。
估计看到这里,很多朋友发觉这个材料似乎还有可取之处。没错,我认为这个材料挺好的,虽然市场上还有很多竞品,但它本身的设计思路没有问题(偷偷说一句,换个花纹理论依然成立,比如2μm点阵)。它的核心优势在于纯外饰物理抑菌,虽然不同材质会有不同效果,但是各种材质理论上都能用。只是相对于传统的银抑菌,少了杀菌的功能。也就是说,它的作用在于减少微生物附着并抑制已附着微生物繁殖。但它相关的研究罕见病毒附着一类,因为尺寸太小,估计不是很乐观。
重点在于,这种精密纹路的磨损是非常可怕的,大家购买这种箱包估计也不是当观赏品。虽然说这种花纹可以做得稍微深一点,但基于原理推测,做多也就一两个微米,再深就是另一个大平面了。稍稍磨一点问题还不大,磨平了这个功能就会大打折扣。而几微米,如果经常使用的话,用不了多久就会磨平了。如果是一次性用品倒还好,比如医疗卫生方面我就觉得前景广泛,但箱包这种买了就想用几年的,最需要的还是耐用。
而且它还有一个很奇怪的事情没有解决,那就是户外环境除了微生物,还有很多其它物质,比如粉尘。这种缝隙结构是否有利于它们的附着还是未知数,如果各种无机物填满沟壑,反而容易滋生细菌。所以这种技术应用于箱包更接近于一种屠龙之技,看起来很强大,但实际用不上。