新冠病毒(SARS-CoV-2)可在高分子材料表面存活長達3天,對肉制品食品包裝、國際冷鏈運輸等造成很大威脅。薄膜包裝材料成為傳播新冠病毒的一個確認重要途徑。仿生微納米結構可通過物理作用‘刺破’細菌,而新冠病毒尺寸僅為100納米左右,無法直接利用微納米結構殺滅。納米銀/銅懸浮液可有效殺滅病毒。如何提高納米銀/銅在薄膜表面殺滅新冠病毒效率降低間接傳播病毒風險,建立抗新冠薄膜批量化生產技術是全球抗擊新冠疫情亟待解決的難題之一。
愛爾蘭都柏林大學助理教授張楠博士與蘇州大學周宇陽博士在《Nano Letters》期刊上發表了題為“Enhancement of Antiviral Effect of Plastic Film against SARS-CoV-2: Combining Nanomaterials and Nanopatterns with Scalability for Mass Manufacturing”的文章(DOI: 0.1021/acs.nanolett.1c02266)。本課題設計并建立了多級微納米結構抗新冠薄膜批量化生產工藝。利用研制的納米銀/銅聚乙烯醇(PVA)墨水和陽極氧化鋁(AAO)模板,分別結合超聲霧化噴涂技術和納米壓印技術(NIL),在PE和PET薄膜表面構造出經納米顆粒修飾的錐形矩陣,提高了殺滅新冠病毒的效率。
本技術優勢體現在以下三方面:
一、高效殺滅新冠病毒,多級微納米結構PE和PET薄膜可在1h內降低兩個數量級活性新冠病毒;
二、耐久性,5次模擬手摩擦實驗后,微納米結構保持完整;
三、工業化前景,原料及技術成本低,具有連續化工業生產前景。
目前,張楠博士牽頭申請歐盟地平線計劃(Horizon Europe),聯合歐盟兩所大學,十余家納米材料及納米制造企業,致力于實現此項技術從實驗室級別到中試及量產,應用于抗新冠的食品包裝、醫療防護用品、冷鏈運輸運輸及公共場所個人防護。
圖1 抗新冠病毒微納米薄膜結構設計。
圖2 (a)表面接觸角,(b)光投性,(c)耐磨性,(d)表面微納米結構。
圖3 新冠病毒與多級微納米結構PE和PET薄膜接觸1h內濃度變化。其中,AAO模板P1和P2的頂直徑-底直徑-高度(納米)分別為125-040-250和450-100-1500;4號樣品噴涂層數為50,其余為20;12號樣品納米銀粒徑為40納米,其余為10納米。
圖4 抗新冠薄膜工業化生產示意圖,(1)膜前處理,(2)納米壓印,(3)超聲霧化噴涂。
論文鏈接:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c02266
課題組鏈接:https://www.nanzhangteam.com
目前,實驗室招收二維材料合成及加工方面博士,以及微流控基因納米藥物合成博后及研究助理,歡迎聯系。
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