研究團隊利用方便和廉價的設備來改進N95口罩，減少浪費

倫斯勒理工學院(Rensselaer Polytechnic Institute)的研究人員發明了一種生產N95口罩的實用方法，這種口罩既能很好地阻隔細菌，又能在接觸時殺死細菌�？共《竞涂咕谡挚赡軙宕鬏^長時間，這將導致更少的塑料垃圾，因為口罩不需要經常更換。

為了對抗傳染性呼吸道疾病和環境污染，倫斯勒生物技術與跨學科研究中心(CBIS)化學與生物工程助理教授Helen Zha與材料科學與工程副教授、材料、器件與集成系統中心(cMDIS)成員Edmund Palermo合作。

Palermo說:“這是一個多方面的材料工程挑戰，需要一個偉大的、多樣化的合作團隊。我們認為，這項工作是邁向更持久、自我消毒的個人防護設備的第一步，比如N95呼吸器。它可能有助于減少通過空氣傳播的病原體�！�

根據最近發表在《應用ACS材料與界面》(Applied ACS Materials and Interfaces)上的研究，研究人員成功地將廣譜抗菌聚合物嫁接到N95口罩中使用的聚丙烯過濾器上。

N95口罩的設計目的是提供非常緊貼面和高效過濾空氣中的顆粒物。

“N95口罩中的活性過濾層對化學改性非常敏感。它會使它們在過濾方面表現更差，所以它們本質上不再像N95那樣表現。它們是由聚丙烯制成的，而聚丙烯很難進行化學修飾。另一個挑戰是，你不想破壞這些口罩上非常細的纖維網絡，這可能會讓它們更難呼吸�！�

Zha和Palermo，以及來自Rensselaer、密歇根理工學院和麻省理工學院的其他研究人員，通過紫外線(UV)引發的接枝，將抗菌季銨鹽聚合物共價連接到非織造聚丙烯織物的纖維表面。

他說:“我們開發的這個過程使用了一種非常簡單的化學物質，創造出這種不浸出的聚合物涂層，它可以通過打破病毒和細菌的外層來殺死它們。這是一種非常直接的、具有潛在可擴展性的方法�！�

該團隊在他們的過程中只使用了廣泛可用的紫外線和丙酮，使其易于實施。最重要的是，該工藝可以應用于已經生產的聚丙烯過濾器，而無需開發新的過濾器。        

研究小組發現，當該工藝直接應用于N95口罩的過濾層時，過濾效率確實有所下降，但解決辦法很簡單。用戶可以戴上一個未修改的N95口罩，上面還有一層聚丙烯，上面有抗菌聚合物。在未來，制造商可以制造一種將抗菌聚合物嵌入到最表層的口罩。

醫護人員甚至重復使用了原本一次性使用的口罩�？爝M到2022年，各種類型的口罩現在都很常見。然而，新冠肺炎發病率仍然很高，未來發生另一場大流行的威脅很有可能，一次性口罩正在垃圾填埋場堆積。

Zha說:“希望我們在新冠肺炎大流行的另一邊。但這種技術將越來越重要。由空氣中的微生物引起的疾病的威脅并沒有消失�，F在是時候改進我們用來保護自己的材料的性能和可持續性了�！�

倫斯勒工程學院院長謝卡·加德(Shekhar Garde)說:“在接觸聚丙烯時添加化學基團來殺死病毒或細菌是一個聰明的策略�？紤]到日常生活中大量的聚丙烯，也許這種策略在許多其他情況下也很有用�！�

“Virucidal N95 Respirator Face Masks via Ultrathin Surface-Grafted Quaternary Ammonium Polymer Coatings” by Mirco Sorci, Tanner D. Fink, Vaishali Sharma, Sneha Singh, Ruiwen Chen, Brigitte L. Arduini, Katharine Dovidenko, Caryn L. Heldt, Edmund F. Palermo and R. Helen Zha, 25 May 2022, ACS Applied Materials and Interfaces.
DOI: 10.1021/acsami.2c04165