新材料學(xué)院有機(jī)光電團(tuán)隊(duì)研發(fā)出高效抗菌可重復(fù)使用環(huán)?？谡?/h2>時(shí)間：2021-04-06 17:39:03學(xué)院：新材料學(xué)院學(xué)校：北京大學(xué)? ? 2020年一開年，新冠肺炎疫情來勢(shì)洶洶，令人猝不及防。一時(shí)間，口罩成為了疫情防護(hù)的必需品，開展針對(duì)疫情防護(hù)材料的科研攻關(guān)迫在眉睫……在這場(chǎng)與病毒爭(zhēng)奪生命的“戰(zhàn)疫”中，北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院有機(jī)光電團(tuán)隊(duì)與時(shí)間賽跑，充分利用北京大學(xué)深圳研究生院交叉優(yōu)勢(shì)學(xué)科和新材料學(xué)院國(guó)際聯(lián)合研究中心（國(guó)家級(jí)研究中心）的平臺(tái)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)，領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員歷時(shí)1個(gè)多月潛心研究，與多學(xué)科領(lǐng)域的生物和病毒專家、校友及航空聯(lián)盟成員專家開展研討，與深圳潤(rùn)貝化工有限公司合作，成功研發(fā)出系列高效抗菌可重復(fù)使用的環(huán)?？谡郑瑸楫?dāng)下新型冠狀病毒肺炎疫情防控提供有力保障。
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勇?lián)鹿诜窝滓咔榭蒲泄リP(guān)責(zé)任
? ? 捐贈(zèng)防疫物資，心系防控一線。在疫情爆發(fā)階段，有機(jī)光電團(tuán)隊(duì)第一時(shí)間就與保持長(zhǎng)期穩(wěn)定合作的深圳市潤(rùn)貝化工有限公司聯(lián)系，將前期共同研發(fā)生產(chǎn)的抗菌消毒液、免水洗航空洗手液、航空消毒液等防護(hù)物資捐贈(zèng)到抗擊疫情的武漢前線和深圳本地復(fù)工企業(yè)使用。
? ? 而面對(duì)口罩的需求量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，現(xiàn)有口罩產(chǎn)能嚴(yán)重不足，且都是一次性，不能重復(fù)使用的狀況。從事新材料科技研發(fā)二十余年的新材料學(xué)院孟鴻教授感覺非常惋惜的同時(shí)，感受到有必要做點(diǎn)力所能及的事。 早在2019年10月，有機(jī)光電團(tuán)隊(duì)就想把具有超疏水與抗菌作用的高分子材料應(yīng)用于口罩生產(chǎn)中。但是沒有想到，科研技術(shù)轉(zhuǎn)化沒能趕上肺炎疫情發(fā)展速度。團(tuán)隊(duì)成員們意識(shí)到，務(wù)必盡全力攻克可用于重復(fù)使用和具有殺菌功能口罩核心層的高分子材料的研發(fā)難關(guān)。
圖 1 孟鴻教授在展示口罩的結(jié)構(gòu)及核心層
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? ? 這一高效抗菌可重復(fù)使用的材料又是如何“跨界”應(yīng)用到口罩生產(chǎn)領(lǐng)域的呢？前期研究發(fā)現(xiàn)一種高分子季銨鹽材料作為有機(jī)太陽能電池的界面材料具有好的效果通過文獻(xiàn)查閱發(fā)現(xiàn)這類材料有很強(qiáng)的殺菌消毒作用。所以就想結(jié)合疏水與消毒的概念制備具有雙功能作用的口罩材料。有機(jī)光電團(tuán)隊(duì)一直以來就對(duì)分子結(jié)構(gòu)有著很強(qiáng)的敏悅力，2月1日新聞報(bào)道吉利德在研藥瑞德西（Remdesivir）（其結(jié)構(gòu)式如圖2所示）可能對(duì)新型冠狀病毒有效時(shí)，有機(jī)光電團(tuán)隊(duì)下意識(shí)的搜索了相關(guān)藥物基本信息，通過網(wǎng)上溝通并對(duì)結(jié)構(gòu)式進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬分析。結(jié)合前期課題團(tuán)隊(duì)OLED材料的結(jié)構(gòu)，一個(gè)可能具有抗新型冠狀病毒的分子結(jié)構(gòu)就腦海中勾畫出來。當(dāng)新聞再次報(bào)道對(duì)新型冠狀病毒可能有效的藥物磷酸氯喹時(shí)，我們可以發(fā)現(xiàn)磷酸氯喹與團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的分子在空間結(jié)構(gòu)上存在高度契合度。
圖 2 瑞德西韋，OLED材料，構(gòu)思的分子結(jié)構(gòu)和磷酸氯喹分子結(jié)構(gòu)
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? ? 進(jìn)一步通過對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料調(diào)研發(fā)現(xiàn)，單鏈和雙鏈季銨鹽等對(duì)多種病菌病毒特別是呼吸道相關(guān)的傳染性病菌病毒如 influenza（流感）、measles （麻疹）、rabies （狂犬病）、psittacosis（鳥熱引起肺炎）等具備有效的殺菌防護(hù)性。
? ? 而有關(guān)單鏈和雙鏈季銨鹽對(duì)多種病菌病毒有效性也被《中國(guó)消毒雜志》報(bào)道有效果。有機(jī)光電團(tuán)隊(duì)查閱國(guó)外研究文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，MIT 團(tuán)隊(duì)早在 2008 年國(guó)際期刊《生物技術(shù)通訊》中，就有過對(duì)水溶性甲類流感病毒（Waterborne Influenza A,）相關(guān)的人禽類神經(jīng)氨酸酶或唾液酸酶（Neuraminidase）如野生甲型類病菌人類流感武漢(Wuhan(H3N2)病毒，甲型禽類流感Turkey（H4N2）病毒都有 100%殺菌與預(yù)防效果的報(bào)道。與此同時(shí)，在2016年和2019年，中國(guó)學(xué)者研究了高分子聚合物對(duì)冠狀病毒的影響，發(fā)現(xiàn)了其對(duì)流感病毒有殺傷作用，包括中東呼吸綜合征（MERS）冠狀病毒和豬流感緊急呼吸道病毒。證明了高分子季銨鹽對(duì)病毒性的流感具有一定治療作用。
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基礎(chǔ)研究為疫情防控提供科技支撐
? ? 新材料學(xué)院有機(jī)光電團(tuán)隊(duì)多年來一直致力于基礎(chǔ)研究的同時(shí)積極推進(jìn)科研成果轉(zhuǎn)化，團(tuán)隊(duì)成員具備很強(qiáng)的科研成果產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐能力和豐富的工業(yè)界工作經(jīng)驗(yàn)，十分注重環(huán)保意識(shí)。在疫情防控的巨大壓力下，團(tuán)隊(duì)成員結(jié)合自己多年來一直從事有機(jī)光電材料設(shè)計(jì)合成的研發(fā)工作，和早期在北大化學(xué)院研究雜環(huán)化學(xué)和藥物化學(xué)基礎(chǔ)的熏陶。大膽創(chuàng)新設(shè)想，能不能把具有殺菌功能的高分子材料與強(qiáng)疏水性的高分子材料結(jié)合起來，制造具有強(qiáng)疏水和殺菌功能的熔噴無紡布？或用具有殺菌功能的材料對(duì)熔噴無紡布進(jìn)行改良，使之具有殺菌功能。有了這個(gè)想法，團(tuán)隊(duì)成員們就行動(dòng)起來。
? ? 作為“中國(guó)綠色催化專家智庫”智庫專家成員之一，近年來，有機(jī)光電團(tuán)隊(duì)積極響應(yīng)支持西部建設(shè)并積極開展了對(duì)西部資源凹凸棒材料的開發(fā)與利用。也得到了同為凹凸棒土本身多孔性能對(duì)細(xì)菌的吸附作用及結(jié)合抗菌劑后可以增強(qiáng)抗菌和消滅病毒作用，同時(shí)對(duì)細(xì)菌的繁殖有一定程度的抑制作用，通過凹凸棒與功能高分子材料形成復(fù)合高分子薄膜或作為口罩的填充物，使口罩具有強(qiáng)的抗菌性能。對(duì)西部資源的有效開發(fā)利用，得到了吳云東、程津培等院士專家的大力支持。
? ? 基于功能高分子材料有良好的抗菌作用和含氟高分子材料具有強(qiáng)疏水易清潔的功效，團(tuán)隊(duì)成員將把具有殺菌功能的高分子前體材料與柔軟無紡布材料自組裝鍍膜結(jié)合，與含氟高分子多孔納米薄膜形成含有抗菌官能團(tuán)和含氟強(qiáng)疏水性的高分子多孔薄膜材料添加凹凸棒形成復(fù)合材料達(dá)到多功能化抗菌，防護(hù)效果。也由于含氟高分子材料具有強(qiáng)的抗化學(xué)性能，可以對(duì)口罩進(jìn)行清潔多次使用。易清潔可重復(fù)使用。
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高效抗菌“最耐用”口罩為疫情防控助力
? ? 結(jié)合當(dāng)前疫情防控的實(shí)際需要，新材料學(xué)院團(tuán)隊(duì)成員結(jié)合自己研發(fā)材料的屬性特征，將其運(yùn)用到口罩生產(chǎn)材料上，針對(duì)不同的使用場(chǎng)景和防護(hù)要求，研發(fā)出三種系列的口罩產(chǎn)品，供不同人群使用。
? ? 第一系列具備殺菌功能的口罩產(chǎn)品。其與現(xiàn)在市面上的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類似，但具有殺菌功能。用具有殺菌功能的高分子材料或高分子復(fù)合材料對(duì)現(xiàn)階段口罩的熔噴無紡布進(jìn)行改性，或者在含氟納米多孔薄膜基礎(chǔ)上加上接枝具有殺菌功能的高分子材料片段和凹凸棒復(fù)合材料形成雙功能膜，能對(duì)吸附在口罩上的細(xì)菌進(jìn)行殺滅，起到阻隔、殺菌的雙重作用。
? ? 第二系列超疏水可重復(fù)使用口罩，采用超疏水納米級(jí)的薄膜作為阻隔層，薄膜材料具有很好的抗化學(xué)性， 高效率阻擋和可清洗重復(fù)使用。
? ? 第三系列超疏水可清洗重復(fù)使用抗菌口罩，不僅可以對(duì)塵埃，飛沫，細(xì)菌進(jìn)行阻隔，不會(huì)因酒精，油污，濕氣的環(huán)境而減低過濾效果，還能對(duì)吸附在口罩上的細(xì)菌進(jìn)行殺害，并且易清洗可重復(fù)長(zhǎng)效使用，壽命長(zhǎng)，一個(gè)可抵20個(gè)進(jìn)口N95口罩。
? ? 據(jù)了解，此次成功研發(fā)出的系列高效抗菌可重復(fù)使用環(huán)?？谡植捎眉{米纖維微孔薄膜技術(shù)進(jìn)行物理阻隔，可阻隔0.075微米（75納米）粒子（帶靜電及油性都行）病毒，材料使用具有含凹凸棒和高分子季銨鹽殺菌作用的材料，較現(xiàn)階段使用的的靜電無紡布口罩（3M，N95）、活性碳口罩（3M）、納米銀口罩相比，具有突出的殺滅病菌作用，同時(shí)可抗?jié)駳猓褂蜔?、二手煙，抗血液穿透，長(zhǎng)時(shí)間佩戴舒適無異味，可反復(fù)使用，耐水洗，儲(chǔ)存時(shí)間性長(zhǎng)達(dá)十年。
? ? 據(jù)新材料學(xué)院孟鴻教授介紹，系列高效抗菌可重復(fù)使用環(huán)保口罩投入疫情防疫工作，能夠有效地提高疫情防控效率，減少口罩資源的浪費(fèi)，從而達(dá)到社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益雙贏。截止目前，系列高效抗菌可重復(fù)使用環(huán)?？谡值南嚓P(guān)材料驗(yàn)證工作還在進(jìn)行，第三方驗(yàn)證也在同步進(jìn)行，多個(gè)企業(yè)對(duì)此項(xiàng)目充滿了信心。希望能夠得到政府、科研機(jī)構(gòu)和市場(chǎng)更多的支持與幫助，爭(zhēng)取早日量產(chǎn)，為疫情防控助力。
（圖文 姚大偉、賀耀武）
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們及時(shí)修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com
? ? 2020年一開年，新冠肺炎疫情來勢(shì)洶洶，令人猝不及防。一時(shí)間，口罩成為了疫情防護(hù)的必需品，開展針對(duì)疫情防護(hù)材料的科研攻關(guān)迫在眉睫……在這場(chǎng)與病毒爭(zhēng)奪生命的“戰(zhàn)疫”中，北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院有機(jī)光電團(tuán)隊(duì)與時(shí)間賽跑，充分利用北京大學(xué)深圳研究生院交叉優(yōu)勢(shì)學(xué)科和新材料學(xué)院國(guó)際聯(lián)合研究中心（國(guó)家級(jí)研究中心）的平臺(tái)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)，領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員歷時(shí)1個(gè)多月潛心研究，與多學(xué)科領(lǐng)域的生物和病毒專家、校友及航空聯(lián)盟成員專家開展研討，與深圳潤(rùn)貝化工有限公司合作，成功研發(fā)出系列高效抗菌可重復(fù)使用的環(huán)?？谡郑瑸楫?dāng)下新型冠狀病毒肺炎疫情防控提供有力保障。
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? ? 而面對(duì)口罩的需求量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，現(xiàn)有口罩產(chǎn)能嚴(yán)重不足，且都是一次性，不能重復(fù)使用的狀況。從事新材料科技研發(fā)二十余年的新材料學(xué)院孟鴻教授感覺非常惋惜的同時(shí)，感受到有必要做點(diǎn)力所能及的事。 早在2019年10月，有機(jī)光電團(tuán)隊(duì)就想把具有超疏水與抗菌作用的高分子材料應(yīng)用于口罩生產(chǎn)中。但是沒有想到，科研技術(shù)轉(zhuǎn)化沒能趕上肺炎疫情發(fā)展速度。團(tuán)隊(duì)成員們意識(shí)到，務(wù)必盡全力攻克可用于重復(fù)使用和具有殺菌功能口罩核心層的高分子材料的研發(fā)難關(guān)。
圖 1 孟鴻教授在展示口罩的結(jié)構(gòu)及核心層
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? ? 作為“中國(guó)綠色催化專家智庫”智庫專家成員之一，近年來，有機(jī)光電團(tuán)隊(duì)積極響應(yīng)支持西部建設(shè)并積極開展了對(duì)西部資源凹凸棒材料的開發(fā)與利用。也得到了同為凹凸棒土本身多孔性能對(duì)細(xì)菌的吸附作用及結(jié)合抗菌劑后可以增強(qiáng)抗菌和消滅病毒作用，同時(shí)對(duì)細(xì)菌的繁殖有一定程度的抑制作用，通過凹凸棒與功能高分子材料形成復(fù)合高分子薄膜或作為口罩的填充物，使口罩具有強(qiáng)的抗菌性能。對(duì)西部資源的有效開發(fā)利用，得到了吳云東、程津培等院士專家的大力支持。
? ? 基于功能高分子材料有良好的抗菌作用和含氟高分子材料具有強(qiáng)疏水易清潔的功效，團(tuán)隊(duì)成員將把具有殺菌功能的高分子前體材料與柔軟無紡布材料自組裝鍍膜結(jié)合，與含氟高分子多孔納米薄膜形成含有抗菌官能團(tuán)和含氟強(qiáng)疏水性的高分子多孔薄膜材料添加凹凸棒形成復(fù)合材料達(dá)到多功能化抗菌，防護(hù)效果。也由于含氟高分子材料具有強(qiáng)的抗化學(xué)性能，可以對(duì)口罩進(jìn)行清潔多次使用。易清潔可重復(fù)使用。
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高效抗菌“最耐用”口罩為疫情防控助力
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? ? 第一系列具備殺菌功能的口罩產(chǎn)品。其與現(xiàn)在市面上的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類似，但具有殺菌功能。用具有殺菌功能的高分子材料或高分子復(fù)合材料對(duì)現(xiàn)階段口罩的熔噴無紡布進(jìn)行改性，或者在含氟納米多孔薄膜基礎(chǔ)上加上接枝具有殺菌功能的高分子材料片段和凹凸棒復(fù)合材料形成雙功能膜，能對(duì)吸附在口罩上的細(xì)菌進(jìn)行殺滅，起到阻隔、殺菌的雙重作用。
? ? 第二系列超疏水可重復(fù)使用口罩，采用超疏水納米級(jí)的薄膜作為阻隔層，薄膜材料具有很好的抗化學(xué)性， 高效率阻擋和可清洗重復(fù)使用。
? ? 第三系列超疏水可清洗重復(fù)使用抗菌口罩，不僅可以對(duì)塵埃，飛沫，細(xì)菌進(jìn)行阻隔，不會(huì)因酒精，油污，濕氣的環(huán)境而減低過濾效果，還能對(duì)吸附在口罩上的細(xì)菌進(jìn)行殺害，并且易清洗可重復(fù)長(zhǎng)效使用，壽命長(zhǎng)，一個(gè)可抵20個(gè)進(jìn)口N95口罩。
? ? 據(jù)了解，此次成功研發(fā)出的系列高效抗菌可重復(fù)使用環(huán)?？谡植捎眉{米纖維微孔薄膜技術(shù)進(jìn)行物理阻隔，可阻隔0.075微米（75納米）粒子（帶靜電及油性都行）病毒，材料使用具有含凹凸棒和高分子季銨鹽殺菌作用的材料，較現(xiàn)階段使用的的靜電無紡布口罩（3M，N95）、活性碳口罩（3M）、納米銀口罩相比，具有突出的殺滅病菌作用，同時(shí)可抗?jié)駳猓褂蜔?、二手煙，抗血液穿透，長(zhǎng)時(shí)間佩戴舒適無異味，可反復(fù)使用，耐水洗，儲(chǔ)存時(shí)間性長(zhǎng)達(dá)十年。
? ? 據(jù)新材料學(xué)院孟鴻教授介紹，系列高效抗菌可重復(fù)使用環(huán)保口罩投入疫情防疫工作，能夠有效地提高疫情防控效率，減少口罩資源的浪費(fèi)，從而達(dá)到社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益雙贏。截止目前，系列高效抗菌可重復(fù)使用環(huán)?？谡值南嚓P(guān)材料驗(yàn)證工作還在進(jìn)行，第三方驗(yàn)證也在同步進(jìn)行，多個(gè)企業(yè)對(duì)此項(xiàng)目充滿了信心。希望能夠得到政府、科研機(jī)構(gòu)和市場(chǎng)更多的支持與幫助，爭(zhēng)取早日量產(chǎn)，為疫情防控助力。
（圖文 姚大偉、賀耀武）
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