長期以來，流行性傳染疾病如甲型H1N1流感、非典SRAS、禽流感、埃博拉病毒等不斷在世界范圍內爆發和蔓延，嚴重威脅著人類健康并影響社會經濟發展。上述病菌的主要感染途徑是空氣飛沫及體液接觸傳播，因此穿戴有效的個人防護裝備（PPE）如防護口罩、防護服等是阻斷病毒傳播途徑、保護易感人群、進行有效個人防護的重要措施之一。目前醫療衛生領域普遍采用的N95、N99防護口罩以及超細纖維防護服材料，雖然可實現對上述病菌的高效攔截阻隔，但被攔截在表面的病菌仍然具有很高感染活性，在后續同健康人接觸以及防護裝備脫除時極易導致交叉感染，加速病菌傳播。
為了開發可有效攔截流行性病菌并可高效殺滅的新型防護材料，美國加州大學戴維斯分校孫剛教授團隊和中國東華大學丁彬教授合作，開發出一種可以高效全天候殺滅細菌和病毒的納米纖維膜材料，有望用于口罩等個人防護裝備領域，有效避免傳染病疫情暴發。這項研究成果于以（Daylight-driven rechargeable antibacterial and antiviral nanofibrous membranes for bioprotective applications）(DOI: 10.1126/sciadv.aar5931)為題，發表在Science子刊《科學進展》（Science Advances）上。
論文第一作者、加州大學戴維斯分校博士后研究員斯陽對記者說，傳統光抗菌材料在黑暗條件下會失去抗菌功能，而新材料采用“苯甲酮－多酚酸”協同光敏結構，在光照激發條件下可發生分子結構重排，生成一種“光吸收瞬態”的介穩結構將活性存儲起來，在隨后的黑暗條件下可緩慢釋放出抗菌活性，從而實現材料在光照及黑暗條件下的持久抗菌，實現抗菌功能的“永遠在線”，其病菌殺滅機理如下圖所示。
光抗菌納米纖維膜殺菌機理示意圖
研究人員說，針對流感、埃博拉等通過飛沫傳播的病毒，普通防護口罩只能攔截而不能將其殺死，容易導致后續的交叉感染。這一新型納米纖維材料僅200納米的細小直徑不僅能有效攔截細小病菌，同時還增大了光抗菌反應的接觸面積。同時新材料表面的協同光敏結構可產生殺菌活性氧成分，快速破壞細菌膜結構，還可導致病毒蛋白外殼變性失活，殺滅效率均高于99.999％。實驗結果表明，傳統光抗菌材料需要5到10小時達到的殺菌效果，新材料只需一小時內即可完成。在陽光照射下，后者可在30分鐘和60分鐘內殺滅大腸桿菌和李斯特菌達99%以上，殺滅T7噬菌體病毒則只需約5分鐘。
據研究團隊介紹，該研究成果有望在當前個體防護材料如醫用口罩、醫用防護服等領域實現應用。目前研究團隊正與相關機構和公司積極合作，開發基于納米纖維/無紡布多層復合的光抗菌材料，如下圖所示，該材料有望大幅提升現有防護口罩的性能。同時研究團隊也將利用東華大學紡織科技創新中心建立的靜電紡纖維宏量制備平臺，同東華大學科研團隊繼續開展緊密合作，共同推進光抗菌納米纖維膜材料的中試生產。
納米纖維/無紡布多層復合光抗菌材料
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