長(zhǎng)期以來(lái)，人類(lèi)依賴次氯酸鈉、過(guò)氧化氫、季銨鹽及酒精等化學(xué)合成物質(zhì)來(lái)阻斷通過(guò)日常接觸表面?zhèn)鞑サ牟《?。盡管這些消毒劑的有效性毋庸置疑，但其副作用日益凸顯：部分成分在環(huán)境中難以降解，對(duì)人體健康存在潛在毒性，且作用時(shí)間短暫，導(dǎo)致表面在消毒后很快再次面臨污染風(fēng)險(xiǎn)。

仿生學(xué)突破：從“防附著”到“物理?yè)魵ⅰ?/h2>

早在2000年代初，學(xué)界便開(kāi)始探索抗病毒或自消毒材料，而新冠疫情更是加速了這一領(lǐng)域的爆發(fā)式增長(zhǎng)。其核心邏輯在于通過(guò)機(jī)械方式破壞病原體，從而切斷傳播鏈。近日，澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)（RMIT）的研究團(tuán)隊(duì)在《先進(jìn)科學(xué)》（Advanced Science）期刊發(fā)表成果，展示了一種受生物啟發(fā)的丙烯酸薄膜，僅憑接觸即可殺滅病毒。

研究初期，團(tuán)隊(duì)原本試圖設(shè)計(jì)一種超光滑表面以限制病原體附著。然而實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，即使在納米級(jí)紋理表面上，細(xì)菌仍能牢固附著。這一失敗促使研究者轉(zhuǎn)向自然界尋找答案。他們觀察到蜻蜓和蟬的翅膀表面布滿肉眼不可見(jiàn)的納米級(jí)突起結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)構(gòu)成了被動(dòng)的抗菌防線。

當(dāng)微生物接觸這些納米尖刺時(shí)，其細(xì)胞膜會(huì)被拉伸并卡在尖刺之間。在粘附力的作用下，膜Zui終破裂，如同氣球壓在梳齒上一般破碎?；诖嗽恚芯咳藛T開(kāi)發(fā)出一層覆蓋著數(shù)千個(gè)納米柱的柔性丙烯酸薄膜，納米柱間距約為60納米，能夠精準(zhǔn)捕捉并破壞微生物的膜結(jié)構(gòu)。

高效滅活與工業(yè)化挑戰(zhàn)

鑒于病毒包膜（脂質(zhì)雙層）比細(xì)菌細(xì)胞壁更薄且更具彈性，團(tuán)隊(duì)對(duì)其能否有效破壞病毒持謹(jǐn)慎態(tài)度。理論上，病毒的柔韌性可能使其吸收納米柱的壓力而不破裂。然而，針對(duì)人類(lèi)副流感病毒3型（HPIV-3）的測(cè)試結(jié)果顯示，該薄膜在接觸不到一小時(shí)內(nèi)即可使高達(dá)94%的病毒顆粒失活。這一效率顯著優(yōu)于傳統(tǒng)化學(xué)消毒劑。

與許多僅停留在實(shí)驗(yàn)室階段的抗病毒材料不同，該丙烯酸薄膜從設(shè)計(jì)之初便考慮了工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的可能性。這使其有望應(yīng)用于食品包裝、醫(yī)療設(shè)備、公共交通工具及辦公家具等高接觸風(fēng)險(xiǎn)表面。

盡管前景廣闊，該材料仍面臨納米結(jié)構(gòu)材料共有的耐久性難題：隨著時(shí)間推移，納米柱結(jié)構(gòu)容易降解。這意味著在實(shí)際應(yīng)用中可能需要定期更換，從而引發(fā)成本效益和長(zhǎng)期可行性的質(zhì)疑。研究團(tuán)隊(duì)并未因此卻步，共同作者Elena Ivanova表示，他們視該材料為日常應(yīng)用的有力候選者，并正尋求與企業(yè)合作進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)前的優(yōu)化。

未來(lái)展望與中國(guó)啟示

下一步，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃測(cè)試該材料對(duì)更具抵抗力的病毒株的效果，并探索其在曲面物體上的適用性，因?yàn)榍士赡軙?huì)影響納米柱的接觸效率。這一從“化學(xué)殺滅”向“物理破壞”的技術(shù)范式轉(zhuǎn)移，展示了材料科學(xué)與仿生學(xué)的深度融合。

對(duì)于中國(guó)制造業(yè)而言，這一技術(shù)路徑提供了重要啟示：在公共衛(wèi)生安全領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)無(wú)毒、長(zhǎng)效且可規(guī)?；a(chǎn)的物理抗菌材料具有巨大的市場(chǎng)潛力。中國(guó)企業(yè)應(yīng)關(guān)注此類(lèi)納米結(jié)構(gòu)材料的表面工程處理工藝，結(jié)合國(guó)內(nèi)成熟的塑料加工產(chǎn)業(yè)鏈，加速?gòu)膶?shí)驗(yàn)室原型向商業(yè)化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，以搶占下一代智能衛(wèi)生材料的市場(chǎng)先機(jī)。