由细菌和病毒传播引起的传染病给公共卫生安全带来了重大负担。个人防护装备（PPE）能够有效阻碍其传播，保护我们的安全。然而，现有的PPE只能发挥一定的过滤作用，不能自行清理表面过滤和积累的细菌和病毒，具有一定的安全隐患，而频繁的更换会造成大量的白色污染。因此，在实际应用中，制备具有耐久、自清洁性能的抗菌、抗病毒性个人防护装置十分必要。

近日，青岛大学于冰教授、山东理工大学丛海林教授团队在期刊《Chemical Engineering Journal》上，发表了最新研究成果“Preparation of antibacterial antiviral nanofiber and its application in durable and self-cleaning personal protective equipment”。研究者通过静电纺丝工艺，制备了具有三维网状结构的生物相容性聚丙烯腈/热塑性聚氨酯-聚四氢嘧啶（PAN/TPU-PTHP, PT-P）纳米纤维膜（图1）。

图1：PT - P纳米纤维的制备及其在抗菌、抗病毒口罩中的应用。

实验结果表明该膜具有良好的生物相容性，对大肠杆菌和金黄葡萄球菌都表现出了高效且持久的抑菌效果（>99.99%），对病毒表现出优异的杀灭性能。纳米纤维优良的包封效果保证了抗菌抗病毒PTHP的持续释放，良好的力学性能保证了其长期使用而不损坏。图2 a 和2b为PT - P45纳米纤维在去离子水中浸泡，使PTHP充分释放后的SEM照片（插图为纤维中PTHP在模拟呼吸条件下的释放率）；图2 c 为反复折叠50次后的PT-P45纳米纤维膜；图2 d 为佩戴24 h后的纤维形貌。实验表明，纤维膜在实际使用中能够保持结构完整，不产生塌陷，这些保障了其良好的耐久性能。

图2：PT-P45纳米纤维膜耐久性能表征。

图3. PT-P纳米纤维在新型抗菌、抗病毒防护口罩中的应用。

将PT-P纳米纤维作为病原体灭杀层制得新型口罩（图3），其过滤性能大大优于普通的一次性医用口罩，表明PT-P纳米纤维层的加入极大程度上提高了口罩对颗粒物的拦截效果，且具有良好的透气性。

综上所述，研究者通过静电纺丝工艺，制备了生物相容性良好的PAN/TPU-PTHP纳米纤维膜，并将其应用在耐久、自清洁的抗菌、抗病毒防护口罩中，虽然这项工作只将纳米纤维应用于口罩，但这一材料可以扩展到其它个人防护装备和纺织品中，对于个人防护装置的研究与应用具有较高的参考价值。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.147770

人物简介：

通讯作者：

于冰，青岛大学教授、博士生导师，山东省优秀研究生指导教师，山东省重点扶持区域引进急需紧缺人才，生物医用材料与工程研究院副院长，青岛大学附属医院、青岛市中心医院科研副主任。1998、2003年分别获得青岛科技大学分析化学专业学士、硕士学位，2006年毕业于北京大学分析化学专业，获博士学位。2006-2009年在美国怀俄明大学从事博士后访问学者研究。现任《Frontiers in Analytical Chemistry》编辑等学术兼职。入选2022年度全球前2%顶尖科学家年度影响力排行榜。

丛海林，山东理工大学教授、博士生导师，山东省杰青，山东省泰山学者青年专家，山东省优秀研究生指导教师，山东省本科教指委材料类副主任委员，山东省材料学会副理事长，山东理工大学副校长。主持和承担国家973计划、国家自然科学基金、山东省自然科学杰出青年基金、教育部霍英东基金等各级科研项目20余项。在Chem. Soc. Rev.、Nat. Biomed. Eng.、Coordin. Chem. Rev.等高水平学术期刊上发表论文200余篇，授权国家发明专利42项，出版英文专著4部，参编著作20余部。研究成果荣获中国“分析测试协会科学技术奖”一等奖和二等奖各1项、教育部“自然科学奖”二等奖1项、山东省“高校科学技术奖”一等奖4项、山东省材料科技成果奖一等奖1项、青岛市“青年科技奖”1项、青岛市“自然科学奖”二等奖1项。入选大国之材2018年度人物、2022年度全球顶尖科学家学术影响力排行榜。

第一作者：

李晓华，青岛大学生物医用材料与工程研究院博士研究生。

郭帅兵，青岛大学生物医用材料与工程研究院硕士研究生。

本研究得到了国家自然科学基金（21874078、22074072、22274083）、山东省自然科学基金创新发展联合基金（ZR2022LZY022 ）、青岛市市南区科技计划项目（2022-4-005-YY）、青岛大学生物纤维与生态纺织品国家重点实验室开放课题（TSKT202101）、山东省高水平学科计划项目的支持。