微创医疗手术以其切口小、疼痛小、恢复快等特点被广泛应用于临床各科室，医用内窥镜是手术中关键的检测手段。然而，内窥镜头表面却由于极易粘附雾滴和血液，极大地降低了监测图像的清晰度，可能粘附内窥头上的微生物如消毒不当也会增加手术感染的巨大风险。虽然通过物理擦拭和增加清洗通道能够在一定程度上解决该问题，但是这无疑会延长手术时间并且增加仪器尺寸。因此，如果能在内窥镜镜头上实现透明的抗污染层将会有效地保护镜头不被污染。
猪笼草的笼唇处能够分泌粘液，使得昆虫无法站立并落入笼内，被其消化和吸收；山荷花在晴天时呈白色而阴雨天时变透明。西安交通大学陈烽教授团队受上述自然现象启发，结合课题组前期的研究经验，提出了一种飞秒激光制备透明超滑表面的新方法，并将其与内窥镜结合，实现了抗污染内窥镜的制备。研究成果以“Slippery quartz surfaces for anti-fouling optical windows”为题发表在《Droplet》期刊。
图1为超滑表面制备流程示意图，包括飞秒激光烧蚀多孔结构、硅烷化处理和润滑油灌注三个步骤。
图 1抗污石英窗口制备流程
水滴和血液在本征石英表面、粗糙石英和硅烷处理后的表面均呈现出极高的粘附性。但在超滑表面由于是一种液液接触且与润滑油不相溶，大大地降低了滑动阻力，极易滑落（图2(a-j)）。灌注硅油前样品的光学透过率最大值仅为58.9%，而灌注硅油之后，最大值达到了96%，并且在不同加工参数下，超滑表面的光学透过率始终保持在87%以上（图2(k,l)）。其原因在于润滑油折射率介于空气和石英之间，有效地减弱了表面的散射和反射，从而显著提高了光透过率。
图 2 水滴和血液在不同表面的接触态以及透光性
相比于本征石英表面，超滑表面展现出更持久的抗雾效果，在40 s时表面仅存在少量微小液滴，在120 s时窗口表面洁净（图3）。雾滴在超滑表面上难以成核且对露滴具有极低的粘附性，在重力的作用下极易从表面滑落，从而使表面洁净。
图 3 普通石英表面和超滑表面的抗雾效果
图4为石英表面和超滑表面的抗菌效果。对金光色葡萄球菌和大肠杆菌，超滑表面上的菌落数远低于本征石英表面。该表面对上述两种菌的抗菌率可以达到75.7%和76.3%，即通过在石英上构建仿生超滑表面，可以抑制75%以上的细菌生长。
图 4 普通石英表面和超滑表面的抗菌效果
研究者将其与内窥镜通过有机凝胶键合一起，实现了一种新型的抗污内窥镜（图5）。相比于普通内窥镜镜头，该镜头能够有效地阻止血液在镜头上粘附，从而更持久地保持视野清晰，该研究成果有望为疾病诊断和治疗，以及光学窗口抗污提供一种先进的手段。
图 5 不同内窥镜镜头抗血液粘附效果
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