抗病毒空氣過濾材料研究進展

鄺賓，呂子全，鄒旋，桂水清，盧雪梅，

（1.廣東藥科大學基礎醫學院藥用生物活性物質研究所，廣東 廣州 510006；2.深圳市疾病預防控制中心，廣東 深圳 518055；3.深圳市第二人民醫院深圳大學第一附屬醫院中心ICU，廣東 深圳 518055）

病毒是指一種微小、結構簡單、依靠寄生細胞生存并通過復制進行增殖的非細胞型微生物。隨著社會經濟以及科學的發展，跨國旅游、大型聚眾活動、城市人口密集化等因素都成為病毒傳播的重要因素，使病毒不再受區域的限制，容易造成全球范圍內的傳播。如2002 年由嚴重急性呼吸系統綜合癥（severe acute respiratory syndrome,SARS）冠狀病毒引起的非典[1]、2009 年由Influenza A（H1 N1）亞型甲型流感病毒引起的流感[2]、2019 年由嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒2（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2）引起的新冠肺炎，造成數以百萬計的人員死亡以及數以百億計的財產損失。

成熟的病毒顆粒組成成分有核酸與蛋白質，有衣殼、核酸、包膜及刺突等結構（如圖1所示）。

圖1 包膜病毒結構簡示圖Figure 1 Structure of envelope virus

不同病毒的傳播途徑各不相同，如以SARSCoV-2 為呼吸道傳染病毒代表的傳播途徑為[3]：（1）接觸傳播，包括與患者有皮膚接觸的直接接觸和觸碰被患者污染物品的間接接觸，一般應對該傳播途徑的方法為隔離。（2）空氣傳播，也稱為氣溶膠傳播，即感染者產生帶新冠病毒的飛沫顆粒能隨空氣漂浮到更遠的地方進行傳播，該方式為病毒的最主要傳播途徑。

藥物并非抗病毒的第一手段，因為大部分抗病毒藥物會對肝、腎、腸道造成損傷，影響患者依從性，甚至中斷治療[4]，因此，預防優先于治療。常規的預防手段包括切斷病毒的傳播途徑以及接種疫苗等，由于病毒易突變，而疫苗從研發到上市一般需要8年時間，這使疫苗的應用受到限制；在切斷病毒傳播途徑方面，主要的方式有隔離和空氣過濾，隔離對人們的生活以及生產活動造成很大的影響；因此，過濾空氣的病毒成為人們預防病毒的重要手段之一。在經歷過數次病毒引發流行性疾病后，世界各國都更加注重對空氣過濾材料在預防病毒的要求，初始階段，科研人員從病毒粒徑出發，制備具備過濾病毒能力的納米級材料，隨著研究深入，發現病毒在過濾材料上不斷累積形成污染源，造成二次污染，增加感染病毒的風險[5]，只能通過頻繁更換過濾設備避免該風險，在疫情嚴重的環境下，大大增加財力負擔以及制備商的生產壓力。

抗病毒納米空氣過濾材料通過過濾捕捉空氣中的病毒，可與病毒直接接觸或間接接觸有效殺死病毒，這既能解決病毒污染問題，避免感染風險，又可長時間持續使用，減輕經濟負擔以及市場生產壓力。近3 年，抗病毒空氣過濾材料成為重點研究對象，眾多成果相繼出爐，本文分別從無機抗病毒空氣過濾材料、有機抗病毒空氣過濾材料和天然抗病毒空氣過濾材料等抗病毒物質的種類出發，介紹這些材料的抗病毒機制、最新研究進展、優缺點以及應用前景，并針對目前抗病毒空氣過濾材料的研發情況，提出相關建議。

1 無機抗病毒空氣過濾材料

在抗病毒空氣過濾領域，無機抗病毒空氣過濾材料具有廣譜、持久抗病毒、低細胞毒性、無耐藥性、來源廣泛等特點，其種類較多，主要為納米金屬及金屬氧化物以及碳基納米材料。

1.1 納米金屬及金屬氧化物空氣過濾材料

目前，病毒的突變、疫苗的時效性以及對藥物的耐藥性是抗病毒的主要難題。納米金屬及金屬氧化物可以直接與病毒接觸，并通過以下3 種作用機制抑制或者殺死病毒：（1）金屬顆粒附著病毒表面，破壞病毒包被；（2）產生活性氧，使病毒的核酸、衣殼蛋白和脂質包膜變性；（3）破壞二硫鍵使蛋白失活[6]。一些具有代表性的納米金屬及金屬氧化物的抗病毒種類以及抗病毒機制見表1。

表1 納米金屬及金屬氧化物材料抗病毒種類及機制Table 1 Types and mechanisms of antivirus of nanometal and metal oxide materials

1.1.1 納米銀 在古代，人們便發現銀保存的水不易變質，其原因是銀具有良好抗菌抗病毒性能。在現代，隨著科技發展，納米銀開始出現，其強力抗菌抗病毒、廣譜抗菌抗病毒、低細胞毒性、無耐藥性等優點令它在眾多領域都得到應用，其中包括空氣過濾領域。

Baselga 等[22]采取靜電力和配位絡合物的方法將納米銀和聚乙酰亞胺配制成抗病毒涂層，采用SARS-CoV-2 對該涂層進行抗病毒測試，測得失活率大于99.9%，該涂層由聚丙烯、聚酯-粘膠和聚丙烯-玻璃紡黏墊作為基質的纖維有效結合，形成抗病毒空氣過濾材料，有助于抗擊新型冠狀病毒肺炎（corona virus disease 2019, COVID-19）大流行以及控制其他傳染性空氣傳播病原體。

Ju等[23]將聚酰胺-6靜電紡絲納米纖維（playamide-6@Ag electrospum nanofibers，PA6@Ag ENM）通過氫鍵與納米銀進行結合，研發出具有抗病毒的空氣過濾材料。由該材料所制備空氣過濾膜對豬德爾塔冠狀病毒有滅活性能（如圖2所示）；此外，通過過濾效率實驗發現該膜對PM 2.5的過濾率為99.99%，能過濾空氣中的氣溶膠污染物，如甲苯、尼古丁、SOX等，且沒有明顯細胞毒性。

圖2 PA6@Ag ENM 是一種具有抗菌和抗病毒性能的空氣過濾膜[23]Figure 2 PA6@Ag ENM as an air filter membrane with antibacterial and antiviral property

單純使用純納米銀，其陰離子消耗較快且易被氧化，導致抗病毒時間較短，因此納米銀常與其他材料組成抗病毒復合材料。在抗病毒空氣過濾領域，采用納米銀作為主材之一的空氣過濾材料具備高效過濾氣體污染物、低壓降、高效、持久抗病毒、低細胞毒性等特點，展現了銀納米粒子在抗病毒空氣過濾領域的應用潛力。

1.1.2 納米銅及金屬氧化物 銅具有抗菌抗病毒的功能，從人體需求角度出發，銅是必需微量元素，且可以通過代謝排出，相對其他重金屬可能由于在體內積累而導致的中毒，銅更具安全性，因此，納米銅是抗病毒空氣過濾方面的一種理想材料。

Jung等[24]通過真空鍍膜在聚丙烯（polypropylene，PP）納米纖維上沉積一層厚度為20 nm的銅薄膜，使纖維成為具有抗病毒性能的空氣過濾材料，通過實驗對SARS-CoV-2 進行失活評測，發現與該材料接觸后，SARS-CoV-2 的聚合酶和包膜的基因均不表達，且病毒數量減少75%以上。Manakhov等[25]通過磁性濺射技術對聚己內酯納米纖維進行鍍銅，得到的抗病毒空氣過濾材料，可有效抵抗SARS-CoV-2，此外，該材料可重復利用以及生物降解，減少對環境的污染，由該空氣過濾材料所制成的口罩，成本大約0.28 美元，若以每個1 美元，其內部回報率也將達34%。

以納米銅為主材之一的空氣過濾材料能高效殺死新冠病毒，且幾乎無細胞毒性，在控制新冠傳播方面具有巨大的應用價值。上述所制備的材料無論在環保還是商業價值方面都具有較大的潛力，但存在由于人體呼吸造成口罩處于高濕狀態易使納米銅氧化、從而減弱其抗病毒能力的缺點，限制了該材料進入市場應用，如何有效降低納米銅氧化使其實現持久性抗病毒是如今抗病毒材料的研究熱點。

1.1.3 納米氧化鋅 納米氧化鋅是一種白色六方晶體或球形粒子，具有卓越的光催化活性，該特性使其具有抗菌抗病毒功能，在抗病毒方面，納米氧化鋅具有廣譜、高效抗病毒、低細胞毒性等優點，在抗病毒空氣過濾方面也有相關的研究。

Kumar等[26]通過原子沉積技術將納米氧化鋅粒子涂覆在靜電紡絲纖維上，所得到的空氣過濾材料具有抗病毒性能。該材料經過白光發光二極管（light emitting diode,LED）照射后，采用與人類呼吸道相關的病毒進行抗病毒測試，結果表明該材料可使95%的人類冠狀病毒OC43（Human coronavirus OC43,HCoV-OC43）以及99%的14 型鼻病毒滅活。該材料具有高效抗病毒的特點，根據其通過光催化抗病毒的原理，可在制備過程中加入光敏劑，以增強其抗病毒效率以及延長抗病毒時間。

Nageh 等[27]通過將不同比例的納米氧化鋅粒子與聚偏二氟乙烯（polyvinylidene fluoride，PVDF）進行靜電紡絲，篩選抗病毒能力較強的材料。結果表明，含5%納米氧化鋅的PVDF納米纖維抗病毒能力較強，通過干擾表面抗原并阻止病毒顆粒附著在宿主細胞受體上而使病毒顆粒失活以及釋放活性氧使蛋白質失活2種機制，能抵抗大部分病毒。PVDF屬于一種常用口罩的原料，加入納米氧化鋅即具備抗病毒性能，擁有巨大的商業前景。

目前，一般是將納米金屬及金屬氧化物通過鍍膜、磁性濺射、原子沉積等技術在納米纖維上涂層，得到具有抗病毒功能的空氣過濾材料，這些技術的優點在于抗病毒顆粒能穩定結合在材料表面，與病毒充分接觸，通過破壞病毒包被、蛋白質或阻止遺傳物質復制等方式使其失活。此外，納米技術日漸成熟，可以按照需求改變納米粒子的性狀，比如粒徑、電荷、形態等，實現更高效的抗病毒功能。

納米金屬及金屬氧化物在抗病毒方面效果顯著，但對于細胞毒性方面的詳細數據鮮有提及，如何實現只殺滅病毒而不對細胞造成任何損傷成為制約該類空氣過濾材料應用市場的重要因素，比如納米鋅可通過催化作用產生活性氧殺病毒，但過量活性氧可能會破壞人體抗癌因子使人容易患上癌癥以及令細胞膜脂肪酸酸化變成過酸化脂質影響機體正常功能運轉，威脅人們的身體健康。

除了細胞毒性方面的考慮，單一的金屬限制了抗病毒的種類，目前對混合型金屬及金屬氧化物抗病毒空氣過濾材料方面的研究不多，可能有以下2 種原因：（1）不同種類的納米金屬及金屬氧化物顆粒對同一化合物的結合程度不同，且往往需要不同工藝才能與納米纖維有效結合；（2）不同比例的納米顆?？赡墚a生的抗病毒效果不同，需要耗費時間與財力進行大量摸索，因此大多數情況下需要在摸索出系統、全面的單一金屬抗病毒材料條件后才能進行混合型材料的條件探索，目前單種抗病毒材料仍是主流，但已有向混合型抗病毒材料發展的趨勢。

1.2 碳基納米材料

碳基納米材料是指以碳為主體的材料，作為新興的材料，在電學、熱力學等方面性能突出，一般應用于航天、光伏、冶金等領域。除以上方面，科學家還發現納米碳基材料具有良好的抗病毒性能，除了利用材料結構影響病毒復制外，還可利用電化學和電熱學特性，通過加熱使病毒失活[28]。目前，在抗病毒方面，碳基納米材料一般分為富勒烯及其衍生物、石墨烯及其衍生物、碳納米管等。碳基納米材料的抗病毒種類及抗病毒機制如表2所示。

表2 碳基納米材料的抗病毒種類及機制Table 2 Antivirus types and mechanisms of carbon based nanomaterials

1.2.1 石墨烯及其衍生物 石墨烯是碳原子以sp2雜化軌道組成蜂巢狀六邊形的二維納米結構，其邊緣尖銳，可刺破微生物表面；此外，石墨烯及衍生物也可通過氧化應激破壞病毒的膜結構，進而使病毒失活，具有高效、廣譜抗病毒能力。

Abhishek等[40]通過激光誘導將石墨烯在聚酰亞胺表面進行涂層，研發出具備抗病毒功能的空氣過濾材料，結果表明該材料所制備的空氣過濾器與不銹鋼網交聯時，只需0.3 V 電壓，便可除去100%的T4 病毒（如圖3 所示）。在空調或通風系統應用該材料，可有效降低公共場所或私人住房的病毒濃度，減弱病毒傳播。

圖3 激光誘導的石墨烯空氣過濾材料抗微生物示意圖[40]Figure 3 Schematic diagram of laser-induced graphene air fil‐tration material for anti-microbial

Galante 等[35]利用氧化石墨烯與聚二甲基硅氧烷作為納米纖維的表面涂層得到空氣過濾材料，對類腺病毒5 型、單純皰疹病毒1 型和乙型冠狀病毒具有抗病毒特性，該材料的表層具有強大的疏水性，排斥水滴與唾沫，此外，經過機械磨損以及漂白洗滌后，其抗病毒能力基本不變，表明該材料可作為一種重復利用的抗疫資源，具有巨大的商業潛力。

1.2.2 碳納米管 碳納米管為一種碳原子呈六邊形排列形成的數層到數十層的同軸圓管，在導電、傳熱、化學等方面都具備極為優秀的性能。在抗病毒方面，也具有廣譜及高效的抗病毒作用。

Park 等[37]采用電-氣動沉積（EAD）技術，在常壓和室溫條件下將碳納米管包覆在玻璃纖維空氣過濾介質樣品上，制備出碳納米管空氣過濾器，分別采用氣溶膠計數法和斑塊計數法進行病毒氣溶膠過濾和抗病毒測試，結果顯示該樣品對粒徑為100 nm的顆粒物過濾效率為33.3%，抗病毒（噬菌體MS2）效率為92%，且其壓力降低可忽略不計。

在日常應用中，可根據碳納米管材料具有良好的過濾效率、保持低壓降等特點，將其應用在人群擁擠或者通風效果不佳的場所中，有效降低病毒在空氣中的傳播。

Lee 等[41]通過將碳納米管作為空氣過濾材料制備成碳納米管薄膜，將薄膜應用到口罩中，研究表明該薄膜具有高效空氣過濾以及高溫殺滅病毒能力，可有效抵抗新型冠狀病毒。此外，通過氣溶膠合成碳納米管薄膜的方法具有易加工、成本低、產品輕薄以及可重復利用等特點，具有巨大的商業潛力。

目前，碳基納米材料主要的研究方向仍是抗病毒藥物的遞送及檢測病毒，在利用本身屬性應用到空氣過濾方面的研究仍在起步階段，比如富勒烯具有優異的抗病毒功能，但在空氣過濾方面的研究仍是空白。碳基納米材料的抗病毒機制之一：通過加熱使病毒失活，可針對絕大部分病毒，能實現高效和廣泛抗病毒，此外，由于碳基納米材料的主體是碳，具有良好的生物相容性，在安全方面具有保障。

總之，碳基納米材料作為抗病毒空氣過濾材料，具有高效、廣譜抗病毒、低甚至無細胞毒性、高生物相容性等優點，但大部分碳基納米材料制備成本較高，這是限制碳基抗病毒空氣空濾材料投入市場的一大因素，如何有效降低碳基納米材料的制備成本，實現大規模生產，是今后的研究熱點之一。

2 有機抗病毒空氣過濾材料

具有抗病毒功能的有機化合物種類繁多，具有合成簡單、抗病毒高效、迅速等特點，一般可通過以下3個方面進行抗病毒：（1）通過合成制備成抗病毒藥物；（2）制備成抗病毒紡織品；（3）與其他單聚物或共聚物反應，形成抗病毒涂層或者抗病毒納米纖維[28]。目前，較為典型的有機化合物有鹵胺類聚合物、酚類化合物、季銨鹽類化合物3種。

2.1 鹵胺類聚合物

鹵胺化合物是指具有N-X 結構的化合物，其抗病毒原理為：與氮原子共價結合的鹵原子帶有正電而具有氧化性質[42]，能夠氧化微生物膜上的氨基酸，進而使微生物失活[43]。鹵胺類化合物可抑制甲型流感病毒感染[44]，對T4噬菌體和番茄褐色皺紋果病毒產生滅活作用[43]。

鹵胺類材料因強大的抗菌抗病毒功能而被廣泛應用在紡織、抗菌消毒劑、有害物質降解等方面。在空氣過濾方面，鹵胺類化合物常與聚合物結合，制備出具有抗病毒功能的空氣過濾材料。

Ma 等[45]以甲基丙烯酰胺為鹵胺單體前體，在聚丙烯上通過共價結合制備聚丙烯接枝甲基丙烯酰胺（polypropylene-grafted methacrylamide,PP-g-MAM）后再進行氯化，通過在熔吹過程中調節風速，可得到不同直徑的纖維，此類纖維具備優良的力學性能、熱穩定性及優秀的高氯化與氯再充能力，令該纖維具備可重復使用的性能，通過實驗證明由該材料組成的無紡布極大程度殺死T7噬菌體。

大部分聚合物基材料都存在耐熱性差、工藝穩定性差、力學性能差等缺點，而該材料具備重復利用、耐熱、抗病毒、力學性能優良等特點，具有極大的應用潛力。

Tian等[46]對由5，5-二甲基海托英和三甲胺接枝的聚苯乙烯（5，5 dimethylhydantoin and trimethylmine/polyurethane nanofiber@net membranes，PSDT/pu NNMS）進行靜電紡絲（聚苯乙烯具有鹵胺位點與陽離子季銨鹽位點），得到具備突出過濾性能、高效穩定抗病毒性能的空氣過濾膜（如圖4 所示），該膜對顆粒物的截留率為96.7%，在2 min內對病毒的滅活率可達99.999%。

圖4 PSDT/PU NNMs的制備及生物殺滅過程示意圖[46]Figure 4 Schematic illustration of preparation and biocidal procedure of PSDT/PU NNMs

從抗病毒角度出發，該材料制備的空氣過濾材料具備穩定、高效、快速抗病毒等特點，是一種良好的抗病毒材料。

2.2 酚類化合物

酚類化合物為芳烴的含羥基衍生物，自然界中的酚類化合物絕大部分來源于植物，屬于植物中分布最廣泛的次級代謝產物。

酚類化合物可通過在病毒生命周期抑制病毒的增殖來實現抗病毒的功能[47]，比如在病毒附著宿主細胞階段，可干擾病毒受體與宿主細胞間的相互作用；在病毒的滲透階段，可抑制病毒通過細胞膜；在病毒復制階段，可抑制病毒整合酶與蛋白酶的活性；在病毒組裝和成熟階段，可抑制微粒體甘油三酯轉移蛋白的活性水解；在病毒釋放階段，可抑制受感染細胞分泌載脂蛋白，防止病毒釋放擴散。

酚類化合物的抗病毒機制決定它對大部分病毒都能產生抑制或滅活作用，如對登革熱病毒[48]、煙草花葉病毒、HIV-1[49]、單純皰疹病毒2 型病毒[50]、SARS-CoV-2[51]等。

目前，酚類化合物因其強大的抗病毒能力而應用到食品、醫藥、生物化學等領域。而在空氣過濾領域，酚類化合物也有涉及。

Kim 等[52]利用單寧酸（一種酚類化合物）具備抗病毒活性、可與各種材料黏合、對細胞無毒性等特點，通過浸漬與洗滌工藝對聚丙烯濾布進行涂層，得到空氣過濾器，該過濾器制備過程簡單、環保，且過濾病毒效率強且穩定，存儲2 個月內的初始捕獲病毒能力仍超過87%。

酚類化合物一般分為內源性酚以及外源性酚，而大部分外源性酚具有毒性，因此，在材料選擇方面，一般選擇內源性酚（如單寧酸），從商業角度考慮，前文所述的單寧酸制備而成的過濾器成本價格低且易于量產，如應用在商業用途，有良好的前景。

2.3 季銨鹽化合物

季銨鹽又稱四級銨鹽，是指銨離子中的4 個氫被烴基取代的化合物，該類化合物目前可通過合成實現量產。季銨鹽最早、最廣泛應用的功能是抗菌抗病毒，在這方面，季銨鹽具有廣譜、安全、長效[53]等特點。

在抗病毒方面，季銨鹽可有效抑制H1N1[54]、登革熱病毒[55]、煙草花葉病毒[56]等病毒的活性，其抗病毒機制為：季銨鹽自身帶正電荷，易與帶負電荷的病毒結合，通過改變或破壞病毒衣殼[57]而使病毒滅活。

Sorci 等[58]通過紫外線引發接枝，抗病毒季銨鹽聚合物共價附著在N95 口罩過濾材料聚丙烯的纖維表面，生成超薄聚合物涂層，涂層帶有永久的陽離子電荷，且不改變纖維形態與過濾器的阻力，通過研究發現，該空氣過濾材料能使小鼠肝炎病毒、人類冠狀病毒229 E失活。

有機抗病毒材料雖然種類繁多，但大多數研究集中在醫療、食品、消毒劑等方面，在空氣過濾材料方面的應用研究相對而言較少，從其抗病毒機制角度看，有機材料的抗病毒能力較強，且相對金屬納米粒子對人體更為安全。有些抗病毒有機材料在穩定性方面存在不足，會受光、溫度、濕度以及pH 等因素的影響，導致材料的抗病毒活性減弱甚至失活，因此在材料的篩選和工藝的選擇上都要慎重評估?？偟膩碚f，有機抗病毒空氣過濾材料雖然研究應用少，但其具有易于合成、可量化生產、高效、持久抗病毒等商業性特點，具有巨大的商業潛力。

3 生物基抗病毒空氣過濾材料

生物基材料是指可再生生物質，該類材料種類繁多，有部分可應用到空氣過濾材料方面，如纖維素、豆蛋白、甲殼素等，一般將這些過濾材料分為多糖類和多肽類兩類。

3.1 多糖類抗病毒空氣過濾材料

多糖是指多個單糖分子通過脫水縮合生成糖苷鍵所形成的物質，其來源廣泛，存在于動物、植物、微生物體內，從醫藥角度出發，部分多糖具有降血壓、增強免疫系統、抗癌抗病毒等功能。

在抗病毒空氣過濾方面，殼聚糖是目前在多糖中最具代表性以及應用最廣泛的物質。殼聚糖能抑制新城疫病毒[59]、煙草花葉病毒[60]、噬菌體Phi6[61]等病毒的活性，其主要的作用機制為：（1）抑制病毒遺傳物質的復制；（2）帶正電荷的殼聚糖與帶負電的病毒通過靜電作用結合，破壞病毒表面膜結構，抑制病毒活性。Zhang 等[62]采用乙烯-丙烯并排/殼聚糖雙復合纖維經梳理、熱風粘接制成殼聚糖無紡布，以腸道病毒71 型為測試目標，檢測該種材料的抗病毒能力，結果顯示殼聚糖無紡布與腸道病毒71型接觸15 min后，該病毒的核酸數量減少78.7%。

殼聚糖空氣過濾材料有高效抗病毒、細胞毒性小、生物相容性好、易于制作等優點，在針對特定病毒方面具有良好的市場潛力。

目前，抗病毒多糖類物質在空氣過濾領域的應用較少，雖然能實現高效抗病毒，但該類材料生產過程可能會涉及到多個環節，例如提取、純化、結構修飾等，這些環節增加成本；此外，材料的抗病毒效果也不穩定，容易受諸多因素的影響，如來源、提取方法、純度等，限制了多糖類抗病毒物質在空氣過濾領域的應用。

3.2 多肽類抗病毒空氣過濾材料

多肽是指3 個或3 個以上的氨基酸通過肽鍵所組成的肽，種類繁多，功能也各不相同，目前主要應用于藥物、化妝品、抗菌抗病毒等方面。

在多肽中，抗病毒肽具備顯著的抗病毒能力，對人類免疫缺陷病毒1 型、單純皰疹病毒1 型、乙型肝炎病毒等有抑制作用，主要的抗病毒機制根據種類區分為以下2 種[63]：（1）陽離子肽通過與宿主細胞表面的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖非特異性相互作用來阻斷病毒附著；（2）病毒融合抑制劑可抑制病毒與宿主細胞表面蛋白的非共價結合，進而抑制病毒進入細胞內。除以上2 種機制外，部分抗病毒肽還可抑制病毒復制。

Hu 等[64]使用多肽DOPA-Phe（4F）-Phe（4F）OM和DOPA-Phe-Phe 組合形成抗病毒涂層，該涂層表面具有穩定的疏水性，能有效防止氣溶膠附著在涂層表面；此外，通過實驗研究表明，該涂層使絕大部分T4 噬菌體（DNA 病毒）以及全部犬冠狀病毒（RNA 病毒）滅活（如圖5 所示）。該涂層具有高效、廣譜抗病毒作用，將該涂層應用到空氣過濾材料中，可有效降低空氣中病毒的數量，減弱病毒的危害性，從材料安全性角度考慮，此涂層屬于低細胞毒性、高生物相容性，對人體幾乎不產生影響。

圖5 肽基抗病毒涂層的形成和肽的分子結構[64]Figure 5 The formation of a peptide-based antiviral coating and the peptide molecular structures

目前，對于抗菌肽在空氣過濾材料方面的研究內容較少，其可能的原因有：（1）抗病毒肽作用持續時間較短，不能持久抗病毒；（2）抗病毒肽價格相對較高，不適合量產。

4 結論與展望

本文根據抗病毒物質的種類區分，分別介紹了無機、有機以及生物基抗病毒空氣過濾材料的抗病毒機制、種類、優缺點以及應用前景。無機抗病毒空氣過濾材料是眾多材料中研究最多的，具有高效、廣譜抗病毒、無耐藥性、低成本、低細胞毒性等優點。金屬基抗病毒空氣過濾材料可通過涂層應用在口罩上，納米銀、銅、氧化鋅均具有抗SARSCoV-2能力，可作為抗新冠的重要物資，用于控制疫情的傳播。雖然大部分金屬納米顆粒對人體影響幾乎可以忽略不計，但有小部分金屬難以排出體外，這類金屬在機體內累積是否會影響人體機能的正常運轉有待進一步深入研究。碳基空氣過濾材料本身具有高度表面積以及多孔結構，可通過機械作用捕獲病毒，并通過氧化應激與病毒膜結構相互作用，導致病毒膜破壞和病毒失活，具有廣譜、高效抗病毒等特性。有機抗病毒空氣過濾材料雖然研究較少，但具有合成簡單、大規模生產、高效、持久抗病毒等優點，具有巨大的商業潛力。生物基材料在抗病毒方面具有高效、無細胞毒性、高生物相容性等優點，其中的殼聚糖類空氣過濾材料可以高效抗病毒，但抗病毒效果受材料來源、提存方法、純度等因素的影響；抗病毒肽空氣過濾材料具有高效、廣譜抗病毒作用，但抗病毒時間較短、成本較高，制約了其商業應用。

隨著現代科技的發展，人類的出行方式、活動范圍早已改變，病毒傳播速度越來越快，范圍越來越廣，病毒引起的全球化流行病越來越多，通過抗病毒空氣過濾器切斷病毒傳播是目前對抗病毒的有力措施。雖然目前對抗病毒空氣過濾材料的研究仍不全面，比如對混合型抗病毒空氣過濾材料研究較少，但隨著科技發展，抗病毒空氣過濾材料必然朝著復合型材料發展，甚至空氣過濾材料不再局限于抗病毒，而是集合檢測病毒、自我清潔、增強免疫系統等多方面功能，助推人類健康事業向前邁進一大步。