僵硬的微生物薄膜经常涂覆医疗设备，家庭用品和基础设施，例如供水管道内部，并且可能导致危险的感染。研究人员已经开发出一种系统，利用气泡的力量将微小的颗粒推进这些坚韧的薄膜表面，并为生活在里面的微生物提供杀菌剂。

生物膜是由内部支架固定在一起的粘性微生物菌落，粘附在它们接触的任何物体上。大约80%的医学感染源于生物膜，这些生物膜侵入了医院设备和植入物内部的内部工作。研究人员说，根除是很困难的，因为传统的消毒剂和抗生素不能有效地穿透生物膜的坚韧表面。

在应用材料与接口杂志上，由伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的研究人员领导的研究小组描述了他们如何使用硅藻 - 藻类的微小骨架 - 装载产生氧气的化学物质来破坏微生物。

“我们大多数人都会在家中的淋浴中看到黑色或黄色斑点，”共同作者Hyunjoon Kong说，他是化学和生物分子工程教授，也是卡尔伊利诺伊医学院的附属机构。“那些斑点是生物膜，我们大多数人都知道需要大量的能量去除它们。想象一下，试图在医疗设备或植入物的管道的狭窄空间内进行此操作。这将非常困难。“

研究解决方案的性质和基本机制，研究人员开发出一种系统，该系统使用天然丰富的硅藻以及过氧化氢和复合氧化锰的微小氧气生成片。

“我们本可以使用3D打印机制作颗粒，但幸运的是大自然已经为我们提供了一种廉价且丰富的硅藻选择，”共同作者和博士后研究员Yongbeom Seo说。“我们选择的硅藻种类是中空的，高度多孔的和棒状的，为气泡形成提供了大量的表面积，并为气泡提供了通道。”

过氧化氢和氧化锰纳米片之间的化学反应发生在硅藻内部的空隙内。研究人员说，结果是微气泡蓬勃发展，流过微小的通道，用足够的力向前推动刚性硅藻，破坏生物膜的表面和内部结构。

“我们用纳米片的锰氧化物掺杂颗粒，然后将它们与过氧化氢混合，并将其应用于生物膜表面，”Kong说。“一旦硅藻突破到生物膜的内部结构，它们就会继续排出气泡并促进过氧化氢的进入，过氧化氢是一种有效的抗细菌和真菌的消毒剂。”

研究人员认为，他们的成功是决定关注生物膜破坏的机械方面，而不是简单杀死微生物的化学方面。