考虑到这一点,研究人员开发了一种新的口罩概念,旨在降低佩戴者的传染性。这项研究的中心思想得到了美国国家科学基金会(National Science Foundation)的快速资助,它是用抗病毒化学物质修饰口罩织物,对呼出的飞沫进行消毒。
通过在实验室中模拟吸入、呼气、咳嗽和打喷嚏,研究人员发现,大多数口罩使用的无纺布很好地证明了这一概念。例如,纤维密度只有19%的无绒擦拭巾,按体积计算可消毒高达82%的漏气飞沫。这种织物不会使呼吸更加困难,面罩上的化学物质在模拟吸入实验中没有分离。
这项研究将于10月29日发表在《Matter》杂志上。
保护他人的重要性
领导这项研究的西北大学的黄嘉兴说:“口罩可能是抗击流感所需的个人防护装备中最重要的组成部分。”“我们很快意识到,口罩不仅能保护戴口罩的人,更重要的是,它能保护其他人免受戴口罩者释放的飞沫(和细菌)的侵害。”
黄补充道:“人们对戴口罩似乎很困惑,因为有些人认为他们不需要个人保护。”“也许我们应该称它为公共卫生设备(PHE),而不是PPE。”
黄是西北大学麦考密克工程学院材料科学与工程教授。研究生黄海悦和博士后Hun Park都是黄实验室的成员,是这篇论文的共同第一作者。
2020年瑞安奖学金获得者黄海悦说:“在传染性呼吸道疾病爆发的地方,控制传染源是防止病毒传播最有效的方法。”“飞沫离开源头后,会变得更扩散,也更难控制。”
目标和结果
虽然口罩可以阻挡或改变呼出的飞沫的路径,但仍有许多飞沫(以及飞沫内嵌的病毒)逃逸出来。携带病毒的飞沫可以从那里直接感染另一个人,或者落在物体表面间接感染他人。黄的团队的目标是用化学方法改变逃逸液滴,使病毒更快地灭活。
为此,黄试图设计一个面具织物:(1)不会使呼吸更加困难,(2)可以加载分子抗病毒药物如酸和金属离子,可以容易溶于逃过滴,和(3)不含挥发性化学物质或容易由佩戴者可拆式材料,这些材料可能被吸入。
经过多次实验,黄和他的团队选择了两种著名的抗病毒化学物质:磷酸和铜盐。这些非挥发性化学物质之所以吸引人,是因为它们都不能蒸发然后被吸入。两者都创造了对病毒不利的局部化学环境。
黄说:“病毒结构实际上非常脆弱。“如果病毒的任何部分发生故障,就会失去感染的能力。”
黄的团队在面具纤维的表面生长了一层导电聚合物聚苯胺。这种材料牢固地附着在纤维上,充当酸和铜盐的储层。研究人员发现,即使是密度约为11%的低纤维织物,如医用纱布,也会改变28%呼出的呼吸飞沫的体积。对于较紧的织物,如无绒湿巾(实验室通常用于清洁的织物类型),82%的呼吸道飞沫被改造过。
黄希望目前的工作能为其他研究人员,杏耀开户特别是世界其他地区的研究人员,开发他们自己的这种化学调节策略,并进一步在病毒样本甚至患者身上进行测试提供科学基础。
黄说:“我们的研究已经成为一种开放的知识,我们将乐于看到更多的人加入到这一努力中来,开发加强公共卫生反应的工具。”“在学校停课期间,这项工作几乎全部在实验室里完成。我们希望向科学和工程领域非生物领域的研究人员以及那些没有太多资源或人脉的人展示,
杏耀介绍 ,他们也可以贡献自己的精力和才华。”