新型冠狀病毒（COVID-19）疫情的發(fā)生，使得人們開(kāi)始重視環(huán)境安全問(wèn)題，有了公共健康意識(shí)，也樹立了消毒觀念。即便現(xiàn)在已處于后疫情時(shí)期，但消殺類產(chǎn)品和相關(guān)服務(wù)在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間都會(huì)保持熱度。從各種大型公共場(chǎng)所，如醫(yī)院、超市、學(xué)校，到個(gè)人生活環(huán)境，如社區(qū)、家庭等，都會(huì)長(zhǎng)期存在。消殺將演變成為長(zhǎng)期需求。應(yīng)對(duì)類似新冠病毒這一類重大公共衛(wèi)生事件的突發(fā)，關(guān)鍵是迅速切斷新型冠狀病毒的傳播途徑，從而降低交叉感染的發(fā)生率?？谡殖蔀榱俗钪苯佑行У膫€(gè)人防護(hù)措施和常態(tài)化的防護(hù)工具。
公共衛(wèi)生突發(fā)事件，導(dǎo)致了應(yīng)急物資需求急劇增長(zhǎng)。在疫物資產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展升級(jí)的同時(shí)，環(huán)境污染問(wèn)題也隨之誕生（圖1）。一次性使用的防疫物資，主要是指口罩、防護(hù)服等，都需要在短時(shí)間內(nèi)更換。而這些材料是由石油基高分子制備，無(wú)法降解，且有效回收處理的方式有限且成本高。據(jù)Ocean Asian統(tǒng)計(jì)，每分鐘大約有300只口罩被廢棄，造成每年15億噸塑料流入海洋。由于防疫物資本身不具備消殺致病微生物的特性，被廢棄在環(huán)境中的防疫塑料成為了一顆攜帶病毒的定時(shí)炸彈。
近日，環(huán)境科學(xué)世界頂級(jí)期刊Journal of Hazardous Materials雜志發(fā)表了一項(xiàng)低成本、安全可靠、環(huán)境友好的對(duì)廣譜致病微生物高效消殺的工作，題為“Imparting reusable and SARS-CoV-2 inhibition properties to standard masks through metal-organic nanocoatings”，技術(shù)本身來(lái)自邦家生物首席科學(xué)家郭俊凌教授領(lǐng)導(dǎo)的哈佛大學(xué)與四川大學(xué)聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)，以及與哈佛大學(xué)張興才教授團(tuán)隊(duì)、湖北疾病預(yù)防控中心蔡昆教授團(tuán)隊(duì)的合作。該技術(shù)主要包含由植物多酚組成的消毒殺菌噴霧，通過(guò)簡(jiǎn)單均勻噴涂于任何物體表面，如公共場(chǎng)所高頻接觸部位（辦公室桌面、水龍頭、電梯按鈕、門把手等）、家庭餐桌、廚房餐具、水果蔬菜等，便可實(shí)現(xiàn)殺菌消毒效果，而且接觸人體不會(huì)產(chǎn)生毒副作用。該技術(shù)在論文中應(yīng)用于普通口罩，進(jìn)行了抗新冠病毒、再生循環(huán)使用等核心性能的展示。
這種由植物多酚為主構(gòu)成的納米噴霧被簡(jiǎn)單均勻噴涂于任何口罩（市售一次性防護(hù)口罩、N95口罩、家用棉布、家用聚酯纖維布等）表面時(shí)，在口罩微納米纖維表面形成致密均勻的生物基納米涂層，使口罩對(duì)吸附的有害細(xì)菌和新冠病毒進(jìn)行有效地抑制和滅活。最重要的是由于該納米涂層可以簡(jiǎn)單的分解，通過(guò)簡(jiǎn)單的清洗，可以去除口罩表面致病微生物后，可實(shí)現(xiàn)再次佩戴使用，減少口罩更換頻次，降低環(huán)境污染。
這項(xiàng)高效消殺的技術(shù)以植物多酚為核心材料，利用其與金屬離子的動(dòng)態(tài)結(jié)合特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)常見(jiàn)細(xì)菌和病毒的協(xié)同消殺（圖2）。新冠病毒SARS-CoV-2的斑塊實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞病變效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明，由于植物多酚可以抑制病毒蛋白的表達(dá)，銅離子（Cu2+）可以產(chǎn)生ROS破壞病毒RNA等，二者的協(xié)同效應(yīng)使得形成的生物基納米涂層能有效抑制SARS-CoV-2對(duì)Vero-E6細(xì)胞的感染，對(duì)高斑菌濃度（105 PFU mL–1）的SARS-CoV-2仍然表現(xiàn)出強(qiáng)抑制能力。此外，植物多酚納米涂層對(duì)大腸桿菌（E. coli）等常見(jiàn)細(xì)菌也具有強(qiáng)殺滅能力，抑制率高達(dá)99%。植物多酚納米涂層的抗菌抗病毒性能，使得功能化口罩避免了現(xiàn)有醫(yī)用口罩使用過(guò)程中由于表面殘留有活性致病微生物帶來(lái)的二次感染風(fēng)險(xiǎn)。
此外，在口罩及家用織物表面形成的植物多酚納米涂層可以起到屏蔽層的作用，以防止氣溶膠攜帶的病毒細(xì)菌或者環(huán)境顆粒物（PMs）穿透口罩進(jìn)入人體。（圖1）由于植物多酚與各種基材產(chǎn)生多重相互作用（氫鍵、靜電相互作用和疏水鍵等），噴涂的生物基納米涂層可以捕獲氣溶膠顆粒和PMs顆粒，將其粘附在口罩和織物的外纖維表面，實(shí)現(xiàn)高效的過(guò)濾防護(hù)性能（圖3）。
口罩的循環(huán)使用，主要是通過(guò)植物多酚基納米涂層的清洗和再生而實(shí)現(xiàn)。在溫和的弱酸性條件下（如噴灑低濃度的醋酸溶液），植物多酚基納米涂層分解，同時(shí)帶走殘留的病毒和細(xì)菌碎片。重新噴涂植物多酚溶液，可以構(gòu)建新的功能化納米涂層，且不影響抗菌抗病毒、過(guò)濾顆粒物等性質(zhì)（圖4）。
該工作融合化學(xué)、材料學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等多學(xué)科知識(shí)和技術(shù)，從生物質(zhì)高值資源化利用角度出發(fā)，圍繞植物多酚生物質(zhì)資源，研究開(kāi)發(fā)具有綠色化學(xué)屬性、可持續(xù)化的新型生物質(zhì)基消殺噴霧，同時(shí)嘗試解決對(duì)呼吸道傳染病的預(yù)防問(wèn)題。