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抗菌新變革!立邦開發出抗菌涂料實時評價系統

2025年02月08日18:12 來源:慧正資訊

慧正資訊:由立邦涂料公司研究員Haruhiro Miyamae領導的研究團隊,與Nakamura助理教授Noriko教授和東京大學工程研究生院的Seiichi Ohta合作,成功地開發了一種實時評估系統,可以可視化涂料的抗菌效果。

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細菌增殖的連續觀察

在這項研究中,研究小組成功地在幾平方厘米的涂層表面上連續觀察細菌增殖。這是通過表達綠色熒光蛋白的大腸桿菌(注1)和熒光觀察裝置完成的。這種方法可以分析涂層上細菌空間分布的隨時間變化,這是ISO標準規定的常規方法無法評估的(注2)。

將研究過程中捕獲的熒光圖像轉化為多個定量指標,對包衣尺寸、培養基體積等因素進行系統評價。這些分析優化了評價條件。在這些優化條件下,成功地證明了專門用于預防感染的涂層的抗菌效果(注3)。

這一進步能夠更準確地評估各種抗菌涂層,促進其更廣泛的采用。預計它將在今后加強感染預防工作中發揮重要作用。

傳統評估方法的不足

在醫療設施和公共交通系統等經常接觸的表面上使用抗菌和抗病毒涂層,已被證明可有效預防包括COVID-19在內的傳染病的傳播。傳統上,抗菌涂料的性能是用ISO標準規定的方法來評估的。這些方法包括將在涂層上增殖的細菌清洗到培養基中,然后在瓊脂板上重新培養以進行評估。

然而,這種方法不允許獲取涂層上細菌活性的空間分布數據或實時信息。此外,以往的研究表明,各種因素,如涂覆細菌的密度,可以顯著影響評價結果。然而,優化這些因素的系統檢查還不夠,導致評價條件不夠理想。

因此,迫切需要一種新的評估系統,不僅可以提供更準確的抗菌涂層性能評估,而且可以直觀地向消費者展示其有效性,從而促進其更廣泛的采用。

使用大腸桿菌表達綠色熒光蛋白

研究團隊通過利用表達綠色熒光蛋白的大腸桿菌,成功地看到了細菌在涂料上增殖的實時空間分布。這是通過結合LED光源、光學濾光片和數碼相機的熒光觀察裝置捕獲的圖像實現的。相比之下,傳統的熒光顯微鏡方法僅限于評估細菌在非常小的區域上的空間分布,僅測量幾平方微米。

此外,這些方法僅限于允許激發光通過的透明涂層。利用定制的觀察設備,研究小組成功地獲得了細菌在更大范圍內的連續空間分布數據,跨越幾平方厘米,甚至在不透明的涂層上。

在此過程中捕獲的熒光圖像被轉化為定量指標,包括熒光蛋白的平均亮度,通過涂層中心的一條線的亮度分布,以及整個涂層的亮度變化。

利用這些指標系統分析包衣尺寸、培養基體積等因素對評價結果的影響。通過優化的觀察條件,該團隊實現了抗菌涂層對細菌增殖抑制作用的實時可視化。這些涂料,先前在ISO標準下進行了評估,顯示出很強的抗菌效果,進一步證實了它們的性能。

為利用病原菌進行實際估價鋪平道路

該方法可以廣泛應用于表達熒光蛋白的其他細菌物種,為將來使用致病細菌鋪平了實踐評估的道路。通過采用這種方法,可以更準確地評估各種抗菌涂層的性能并實時可視化它們的效果。

預計這將推動這些產品的廣泛采用,最終有助于加強感染預防工作。該研究項目是社會協作計劃“創新涂層技術的創造”的一部分。

該計劃是通過東京大學和日涂控股(Nippon Paint Holdings)之間的之間的產學研合作協議建立的,計劃從2020年10月1日到2025年9月30日,為期五年。

*(注1)綠色熒光蛋白(GFP)

一種自然產生的蛋白質,在紫外線或藍光照射下發出綠色熒光。綠色熒光蛋白可以很容易地引入細胞和生物體,使其成為生物技術和成像應用的寶貴工具。

*(注2)國際標準化組織(ISO)

ISO是一個獨立的非政府國際組織,負責制定和發布標準,以確保各個行業(包括技術、制造、醫療保健和環境管理)的質量、安全、效率和互操作性。成立于1947年,總部設在瑞士日內瓦。

*(注3)抗菌涂層

這項研究使用了“PROTECTON®內墻VK-500”,這是一種商業上可用的抗病毒和抗菌涂料,專為室內墻壁設計,由立邦生產。

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