长期以来，流行性传染疾病如甲型H1N1流感、非典SRAS、禽流感、埃博拉病毒等不断在世界范围内爆发和蔓延，严重威胁着人类健康并影响社会经济发展。上述病菌的主要感染途径是空气飞沫及体液接触传播，因此穿戴有效的个人防护装备（PPE）如防护口罩、防护服等是阻断病毒传播途径、保护易感人群、进行有效个人防护的重要措施之一。目前医疗卫生领域普遍采用的N95、N99防护口罩以及超细纤维防护服材料，虽然可实现对上述病菌的高效拦截阻隔，但被拦截在表面的病菌仍然具有很高感染活性，在后续同健康人接触以及防护装备脱除时极易导致交叉感染，加速病菌传播。
为了开发可有效拦截流行性病菌并可高效杀灭的新型防护材料，美国加州大学戴维斯分校孙刚教授团队和中国东华大学丁彬教授合作，开发出一种可以高效全天候杀灭细菌和病毒的纳米纤维膜材料，有望用于口罩等个人防护装备领域，有效避免传染病疫情暴发。这项研究成果于以（Daylight-driven rechargeable antibacterial and antiviral nanofibrous membranes for bioprotective applications）(DOI: 10.1126/sciadv.aar5931)为题，发表在Science子刊《科学进展》（Science Advances）上。
论文第一作者、加州大学戴维斯分校博士后研究员斯阳对记者说，传统光抗菌材料在黑暗条件下会失去抗菌功能，而新材料采用“苯甲酮－多酚酸”协同光敏结构，在光照激发条件下可发生分子结构重排，生成一种“光吸收瞬态”的介稳结构将活性存储起来，在随后的黑暗条件下可缓慢释放出抗菌活性，从而实现材料在光照及黑暗条件下的持久抗菌，实现抗菌功能的“永远在线”，其病菌杀灭机理如下图所示。
光抗菌纳米纤维膜杀菌机理示意图
研究人员说，针对流感、埃博拉等通过飞沫传播的病毒，普通防护口罩只能拦截而不能将其杀死，容易导致后续的交叉感染。这一新型纳米纤维材料仅200纳米的细小直径不仅能有效拦截细小病菌，同时还增大了光抗菌反应的接触面积。同时新材料表面的协同光敏结构可产生杀菌活性氧成分，快速破坏细菌膜结构，还可导致病毒蛋白外壳变性失活，杀灭效率均高于99.999％。实验结果表明，传统光抗菌材料需要5到10小时达到的杀菌效果，新材料只需一小时内即可完成。在阳光照射下，后者可在30分钟和60分钟内杀灭大肠杆菌和李斯特菌达99%以上，杀灭T7噬菌体病毒则只需约5分钟。
据研究团队介绍，该研究成果有望在当前个体防护材料如医用口罩、医用防护服等领域实现应用。目前研究团队正与相关机构和公司积极合作，开发基于纳米纤维/无纺布多层复合的光抗菌材料，如下图所示，该材料有望大幅提升现有防护口罩的性能。同时研究团队也将利用东华大学纺织科技创新中心建立的静电纺纤维宏量制备平台，同东华大学科研团队继续开展紧密合作，共同推进光抗菌纳米纤维膜材料的中试生产。
纳米纤维/无纺布多层复合光抗菌材料
