浙江
2019年新冠肺炎肆虐，对我国卫生安全和国民经济造成巨大破坏。三年抗疫活动中，人们深刻体会到，开发对应疫苗和特效药物需要时间过长，可阻止病毒传播的保护性纺织品在疫情初期成为抗疫关键。然而，以过滤截留为主要机制的传统保护性纺织面料在大量供应、防范交叉感染和一次性产品的废弃物处理等方面遭遇严峻挑战。鉴于此，海内外学者最近聚焦能使病毒失去传染活性的纺织材料，并在近三年内报道了许多令人振奋的研究成果。浙江理工大学刘向东教授从纤维材料、抗病毒机制和制备工艺等方面着手（图1），对近期抗病毒织物研究工作进行归纳分析，提出了若干有利于开发下一代抗病毒纺织品的观点。
图1、抗病毒纺织品开发研究关键因素：（a）抗病毒用纳米纤维材料；（b）纤维抗病毒机制类别；（c）抗病毒纤维及织物的制备加工技术。
纺织品抗病毒机制可分过滤和灭活两种。其中，织物滤除病毒效能可通过两个途径改善：（i）增强驻极体静电作用，（ii）增大阻拦表面积。结合静电纺丝技术，学者最近报道了多种成功制备方法。
熔喷纺丝聚丙烯纤维作为驻极体物质存在驻极电荷易消失问题。近期报道中，人们尝试了四类方法解决，即，添加电荷增强剂、杂混聚合物纤维、纤维超细化和再充电方法，均获得满意过滤效率提升效果。另外，改变纤维表面结构，包括增加皱折、多孔、网状和串珠状等结构形貌也能显著增强过滤效果（图2）。
图2、可有效提高过滤效能的纤维表面微结构。
因过滤机制只能拦截病毒，残存在纤维表面的病毒仍具有传染活性，存在交叉感染风险，因此，具备灭活病毒功能的纤维材料更为理想。这类生物活性纤维材料大多采用在纤维表面引入病毒灭活物质的方法来实现。
抗病毒助剂可粗略分为金属基材料、碳基材料和聚合物基材料三类。与体内抗病毒机制不同，这三类抗病毒助剂在纺织品纤维表面的作用机制主要有，蛋白吸附、蛋白变性和病毒壳体破坏三种（图1b）。例如，纤维表面壳聚糖衍生物涂层可通过氢键、离子键、疏水作用和金属配位作用等将病毒吸附在纤维表面；二氧化钛纳米颗粒附着在纤维表面，日照下产生ROS自由基可氧化病毒壳蛋白变性，使其失去传染活性；氧化石墨烯等物质凭借其特殊的薄片式结构，能够穿刺病毒壳体，破坏病毒结构（图1b）。
抗病毒纺织品的产业化应该具备四个要素：抗病毒有效性、性价比、人体安全性和规模化生产能力。目前的抗病毒织物研究尚存三点不足，亟待解决。（i）绝大多数研究工作综合考量不足，上述四要素未充分讨论，大部分工作仅关注抗病毒效能（图3）；（ii）目前用于评估抗病毒活性的方法未使用统一标准，导致各种已报道新材料的抗病毒效能无法横向比较；（iii）许多研究工作忽视纺织品属性，未将透湿性、透气性、柔软性等纺织品应有性质纳入到讨论范围，导致实际应用潜力大打折扣。
图3、（a）已发表抗病毒纺织品论文数量统计（资料来源：Web of Science，至2022年8月31日）。（b）已公开抗病毒纺织品相关专利数量统计（资料来源：世界知识产权组织，至2022年8月31日）。（c）已发表抗病毒纺织品论文中涉及四要素比例。
该综述论文引用抗病毒织物相关论文259篇，分析了抗病毒织物的特有机制，论述了可用于开发下一代抗病毒织物产品的最新技术，对于开发抗病毒织物产品，有效避免重大疫情灾难发生等研发工作具有较好启示作用。
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文献链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c08894
来源：高分子科学前沿
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