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  近年來，新冠肺炎等傳染病的爆發(fā)，使得個(gè)人防護(hù)裝備的需求增加，在疫情爆發(fā)初期往往會(huì)導(dǎo)致原材料的短缺。此外，不適當(dāng)?shù)膫�(gè)人防護(hù)設(shè)備的后處理和消毒也可能會(huì)具有交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)。因此，探索具有攔截和滅活致病微生物的抗菌材料，開發(fā)可重復(fù)使用、易殺菌的個(gè)人防護(hù)用品具有重要意義。

  近日，唐本忠院士/王東副教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一類利用靜電紡絲技術(shù)制備的具有日光觸發(fā)的光動(dòng)力/光熱聯(lián)合抗菌能力的納米纖維薄膜(TTVB@NM)（見圖一）。TTVB@NM的多孔的微觀納米結(jié)構(gòu)，使得其對(duì)超細(xì)顆粒和致病性氣溶膠表現(xiàn)出了較好的攔截效果。得益于AIE光敏劑優(yōu)越的光物理性能，TTVB@NM在可見光范圍內(nèi)具有較寬的吸收、高效的ROS產(chǎn)生能力和溫和的光熱轉(zhuǎn)換性能。一系列抗菌性能評(píng)價(jià)結(jié)果表明，TTVB@NM對(duì)多種病原菌具有廣譜的抑菌效果。本工作構(gòu)建了一種可重復(fù)使用和具有自滅菌功能的復(fù)合材料，在生物防護(hù)方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

圖1. TTVB負(fù)載的納米纖維薄膜的制備及其用于病原菌過濾和滅活的示意圖。

  在這項(xiàng)工作中，作者首先評(píng)估了AIE光敏劑TTVB的活性氧產(chǎn)生能力并與商業(yè)化的光敏劑玫瑰紅（Rose Bengal）進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明，在模擬太陽光照射下，TTVB比RB具有更強(qiáng)的ROS產(chǎn)生能力。盡管TTVB比RB產(chǎn)生的單線態(tài)氧（¹O₂）要少，卻可以產(chǎn)生更多的超氧根自由基（O₂^?-）和羥自由基（?OH）。O₂^?-具有比¹O₂更長的半衰期，有利于其遠(yuǎn)距離擴(kuò)散，O₂^?-還可以進(jìn)一步被轉(zhuǎn)化為氧化能力更強(qiáng)的?OH，有利于病原菌的高效滅活�；诖�，TTVB對(duì)多種病原菌（革蘭氏陽性菌、格蘭仕陰性菌、真菌和噬菌體）均具有優(yōu)異的殺菌效果（見圖2）。

圖2. AIE光敏劑TTVB的活性氧產(chǎn)生能力以及對(duì)不同微生物（革蘭氏陽性菌、格蘭仕陰性菌、真菌和噬菌體）的成像及殺傷研究。

  隨后，作者利用靜電紡絲技術(shù)將TTVB通過物理摻雜的方法負(fù)載到了一個(gè)納米纖維薄膜中，即TTVB@NM。掃描電鏡結(jié)果表明，TTVB@NM具有多孔的微觀結(jié)構(gòu)（見圖3），有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)微小顆粒的過濾作用。共聚焦熒光顯微鏡的結(jié)果表明TTVB被均勻的負(fù)載到了納米纖維中，對(duì)納米纖維的微觀結(jié)構(gòu)和尺寸沒有明顯影響。此外，TTVB@NM也具有較強(qiáng)的ROS 產(chǎn)生能力以及溫和的光熱效應(yīng)，有利于實(shí)現(xiàn)光動(dòng)力/光熱協(xié)同的抗菌。

圖3. 負(fù)載TTVB的納米纖維薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、活性氧產(chǎn)生能力、過濾效率、透氣性以及表面接觸角表征。

  作者使用氣溶膠發(fā)生器制備了直徑為1 ~ 5 μm的含有致病微生物的微小顆粒以模擬人類打噴嚏或咳嗽時(shí)產(chǎn)生的氣溶膠（圖4），進(jìn)而研究了TTVB@NM對(duì)致病氣溶膠的攔截能力。結(jié)果表明，TTVB@NM表面附著了很多病原菌，且薄膜的下表面沒有病原菌穿過。進(jìn)一步的，作者將含有多種病原微生物的氣溶膠噴到薄膜表面，然后將其置于日光下輻照5或者10分鐘，結(jié)果表明，TTVB@NM可在10分鐘的陽光照射下有效滅活含細(xì)菌(抑制率為99%)、真菌(抑制率為88%)和噬菌體(抑制率為99%)的致病性氣溶膠。

圖4. 負(fù)載TTVB的納米纖維薄膜對(duì)含有病原菌的氣溶膠的過濾能力以及在太陽光下對(duì)其表面附著的病原菌的滅活能力研究。

  相關(guān)研究工作目前以“AIEgen-loaded nanofibrous membrane as photodynamic/photothermal antimicrobial surface for sunlight-triggered bioprotection”為題目發(fā)表在Biomaterials上，文章第一作者為深圳大學(xué)AIE研究中心李夢博士，通訊作者為深圳大學(xué)AIE研究中心王東副教授和香港中文大學(xué)（深圳）唐本忠院士。

  本項(xiàng)目獲得了中國博士后科學(xué)基金（2020M672813，2020M672797），廣東省杰出青年科學(xué)基金（2020B1515020011），國家自然科學(xué)基金（21801169，21803039）和深圳市科技創(chuàng)新計(jì)劃（JCYJ20190808153415062，RCYX20200714114525101）等項(xiàng)目的資助。

  論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014296122100363X