瑞典查尔姆斯理工大学的研究团队在《先进科学》期刊发表研究，展示了一种利用纳米结构涂层对抗细菌生物膜的新型方法。该方法基于金属有机框架材料，通过其表面的纳米级尖刺结构物理性刺穿细菌细胞，为控制生物膜形成提供了不依赖抗生素或有毒化学物质的解决方案。

该研究由该校伊万·米亚科维奇教授和拉斯·厄尔斯特伦教授的研究团队合作完成。第一作者、研究员曹哲健博士解释道：“我们的研究表明，这些纳米结构涂层可以像微小的尖刺一样，对细菌造成物理损伤，直接刺穿细菌使其死亡。” 这种机械作用机制能在细菌附着于物体表面并开始繁殖前将其有效清除，从而阻断生物膜形成的关键初始步骤。

研究团队通过在一个金属有机框架上生长另一个框架，构建出具有尖锐纳米尖端的特殊结构。曹哲健指出，实现最佳抗菌效果的核心挑战在于精确控制纳米尖端间距：“如果纳米尖端之间的距离太大，细菌就能穿过并附着在表面。但如果距离太小，纳米尖端对细菌细胞荚膜施加的机械应力就会减小。” 这种物理破膜机制为解决医疗器械、船体及工业管道系统中的生物膜问题提供了新途径。

厄尔斯特伦教授补充表示，与需要高温生产的其他抗菌材料相比，此类纳米结构涂层可在更低温度下制备，有利于大规模生产并适用于温度敏感的医疗植入物材料。该方法通过物理破膜机制直接破坏细菌，为应对抗生素耐药性这一全球挑战提供了新的材料学思路。

更多信息： 曹哲健等，《金属有机框架外延生长实现机械杀菌表面》，《先进科学》(2025)。