阻止新冠空气传播！科学家研发纳米过滤器几乎捕获100%冠状病毒气溶胶

在一项实验中，一个由聚合物纳米线制成的过滤器成功捕获了99.9%的冠状病毒气溶胶，效果完爆三种商业口罩。

“我们的工作是首次使用新冠病毒气溶胶来评估口罩和空气过滤器的过滤效率。”通讯作者、加州大学河滨分校化学与环境工程助理教授Yun Shen说，“之前的研究使用了盐溶液、聚苯乙烯珠和噬菌体（一种感染细菌的病毒）的替代品。”

这项研究由加州大学河滨分校和乔治华盛顿大学的工程师领导，比较了外科手术口罩和棉口罩、颈套和静电纺丝纳米纤维膜去除新冠病毒气溶胶以防止空气传播的有效性。棉质口罩和颈套只去除了大约45%-73%的气溶胶。医用口罩的效果要好得多，清除了98%的新冠病毒气溶胶。但纳米纤维过滤器几乎清除了冠状病毒的所有气溶胶。

世界卫生组织和美国疾病控制中心都承认气溶胶是COVID-19病毒传播的主要机制。气溶胶是水或其它物质的微小颗粒，可以长时间悬浮在空气中，小到足以穿透呼吸系统。

人们在呼吸、咳嗽、说话、喊叫或唱歌时都会释放气溶胶。如果他们感染了COVID-19，这些气溶胶也可以包含病毒。吸入足够数量的新冠病毒气溶胶会使人生病。通过要求人们佩戴口罩、改善室内通风和空气过滤系统，减少个人接触和减少环境中的气溶胶总量，是遏制新冠病毒气溶胶传播的重点。

研究具有传染性的新病毒是危险的，而且是在生物安全等级最高的实验室里进行的，这是相对罕见的。迄今为止，在大流行期间有关口罩或过滤效率的所有研究都使用了其他被认为可以模拟新冠病毒气溶胶大小和行为的材料。这项新研究改进了这一点，测试了雾化盐水溶液和含有与导致COVID-19的病毒同科但只感染小鼠的冠状病毒的气溶胶。

Yun Shen和乔治华盛顿大学的同事Danmeng Shuai制作了一种纳米纤维过滤器，通过一滴聚偏氟乙烯液体向纺线输送高电压来，纺线直径约为300纳米——大约比人类头发细167倍。这一过程在纳米纤维表面产生了直径只有几微米的孔，帮助他们捕获99.9%的冠状病毒气溶胶。 

这种被称为静电纺丝的生产技术具有成本效益，可以用于大规模生产用于个人防护设备和空气过滤系统的纳米纤维过滤器。静电纺丝还会给纳米纤维留下一个静电电荷，从而增强其捕获气溶胶的能力，而且其高孔隙率使佩戴静电纺丝纳米纤维过滤器更容易呼吸。

“静电纺丝技术可以促进口罩和空气过滤器的设计和制造。” Yun Shen教授说，“利用静电纺丝技术开发新型口罩和空气过滤器具有良好的过滤性能、经济可行性和可扩展性，能够满足现场口罩和空气过滤器的需求，因此很有前景。”

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.estlett.1c00337