这种新的有机玻璃涂层可以从空气中捕捉病毒飞沫

研究人员开发了一种新的表面涂层,它比透明屏障更进一步,能像捕获果蝇一样捕获气溶胶中的病毒。
Plexiglass barriers shield cashier stations in grocery store checkout lanes.
一种由廉价化妆品成分制成的新型涂层可以帮助有机玻璃屏障真正捕获空气中的病毒气溶胶液滴。 Petty Officer 2nd Class Brianna Green/US Navy

正如我们许多人现在都非常清楚的那样,气溶胶以我们口中喷出的空气传播颗粒的形式存在,它们非常擅长携带传染性微生物。多亏了 COVID-19,地球现在是一个充满口罩和有机玻璃屏障的世界,所有这些都是为了阻止病毒气溶胶的传播。但即使它们能让我们更安全,这些简单的隔板也无法做到的一件事就是将气溶胶从空气中清除。

在不久的将来,新材料可能会改变这一点。例如,有一种表面涂层可以从空气中吸走漂浮的病毒液滴。西北大学的研究人员创造了一种他们认为可以做到这一点的物质。它以油漆状的形式出现,是一种透明涂层,可以涂抹或喷洒在表面上——理论上,任何东西都可以,从屏障和面罩,到墙壁和桌子,甚至衣服和窗帘。 

去年年初,随着疫情的加剧,全国各地的实验室在居家隔离令下开始关闭,西北大学的团队仍在努力通过制造能阻挡更多出口罩的织物来制作更好的口罩。

“在工作中,我们意识到液滴在碰撞并粘附在表面上时也可以被去除,而不仅仅是被阻挡,”西北大学材料科学家、该涂层的创造者之一 Jiaxing Huang 说。

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因此,他们仔细研究了病毒液滴撞击后究竟发生了什么。事实证明,与表面碰撞会导致它们变形,变得更像被压在表面上的煎饼。研究人员认为,如果他们能以那种煎饼的形状“抓住”液滴,他们就能让它粘住。所以他们着手创造一种能完成这项任务的材料。

他们提出的这种物质依赖于一种叫做聚电解质的分子。这听起来可能很晦涩,但实际上,聚电解质在我们周围无处不在。一些聚电解质,如果胶和海藻酸钠,常被用作肥皂、洗发水和化妆品中的稳定剂和增稠剂。这在一定程度上解释了为什么黄教授的团队对它们感兴趣。“所有成分都基于个人护理产品中使用的成分,”他说,“所以它们便宜而且容易获得。”

他们的实验表明,用聚电解质涂层处理的有机玻璃表面比未涂层的表面去除的液滴量高约 80%。研究人员本月早些时候在《*Chem*》杂志上发表了他们的研究成果。

重要的是,如果这种涂层被用于家庭或医院病房的表面,它并不能解决所有问题。“虽然这种吸附表面可以降低一些风险,但它不一定能消除所有风险,”范德比尔特大学医学中心病理学、微生物学和免疫学教授 James Nichols 说,他没有参与这项研究。

涂有该物质的表面无疑有助于阻止空气传播的气溶胶,但这并不是病毒气溶胶传播的唯一途径。它也不能防止所有微生物。“可能存在非病毒性质的微生物和传染性病原体,如 MRSA,或其他构成风险的病原体,”Nichols 说。

尽管如此,除了口罩和疫苗之外,这种材料还可以成为对抗空气传播病毒感染的另一种有用工具,而这些感染在短期内不会消失。

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黄教授说,该材料下一步将进行真实人体呼吸道液滴的批准测试。虽然研究人员知道它对一般液滴有效,但他们仍然不确定在真正的传染环境下它的具体工作原理,而这必须在实际应用之前完成。

“据我们所知,”黄教授说,“使用涂层来去除细小的气溶胶液滴似乎是一个新想法。”

注:本文早期版本错误地陈述了黄教授团队发表研究成果的期刊名称。它发表在《*Chem*》杂志上,而不是《*Cell*》杂志,如之前所述。对此错误我们深表歉意。

 

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Rahul Rao

特约撰稿人,科学

Rahul Rao 自2021年初以来一直是《科学美国人》的实习生和特约科学作家。他报道物理学、太空、技术以及它们之间的交叉领域以及其他一切。


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