植物有天然的超能力——它们是防水的。这种特性被称为超疏水表面，可以让树叶去除灰尘颗粒。受这种自然设计的启发，美国得克萨斯AM大学的一组研究人员开发了一种控制表面疏水性的创新方法，有利于生物医学领域。
生物医学工程系Akhilesh K. Gaharwar博士实验室的研究人员通过在纳米材料中加入原子缺陷，开发出了“莲花效应”，该效应可能会广泛应用于生物医学领域，包括生物传感、片上实验室、血液防污、防污和自清洁应用。
超疏水材料广泛应用于器件的自清洁特性。然而，目前的材料需要改变表面化学或形态才能有效。这限制了超疏水材料的使用。
“疏水表面的设计和润湿行为的控制长期以来一直受到关注，因为它在实现自清洁能力方面起着至关重要的作用，”Gaharwar说。“然而，在一些生物医学和生物技术应用中，根据需要控制表面润湿行为的生物相容性方法有限。”
德州AM设计采用“纳米花”二维(2D)原子层组装，保护表面不被打湿。该团队最近发布了一项发表在《化学通讯》上的研究。二维纳米材料是一种超薄纳米材料，在研究中受到广泛关注。Gaharwar实验室使用的二维二硫化钼(MoS2)是一种新型的二维纳米材料，在纳米电子学、光学传感器、可再生能源、催化和润滑等方面具有巨大的潜力，但其生物医学应用尚未得到研究。这种创新的方法展示了这种独特材料在生物医学工业中的应用。
“这些二维纳米材料的六边形填充层排斥水的粘附，然而，顶层缺失的原子可以很容易地通过下面下一层的原子接近水分子，并使它们从疏水层变成亲水层，”主要作者说。研究，Manish Jaiswal博士，加哈尔瓦实验室高级研究员。
这项创新技术为许多科技领域的扩展和应用打开了许多大门。利用溶剂蒸发法，超疏水涂层可以很容易地涂覆在各种基底上，如玻璃、薄纸、橡胶或二氧化硅。这些超疏水涂层被广泛应用，不仅用于开发纳米电子器件的自清洁表面，还用于生物医学应用。具体来说，这项研究表明，含有蛋白质的血液和细胞培养基不会粘附在表面，这是非常有希望的。此外，该团队目前正在探索控制疏水性在干细胞命运中的潜在应用。
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