新型冠状病毒（COVID-19）疫情的发生，使得人们开始重视环境安全问题，有了公共健康意识，也树立了消毒观念。即便现在已处于后疫情时期，但消杀类产品和相关服务在未来很长一段时间都会保持热度。从各种大型公共场所，如医院、超市、学校，到个人生活环境，如社区、家庭等，都会长期存在。消杀将演变成为长期需求。应对类似新冠病毒这一类重大公共卫生事件的突发，关键是迅速切断新型冠状病毒的传播途径，从而降低交叉感染的发生率。口罩成为了最直接有效的个人防护措施和常态化的防护工具。
公共卫生突发事件，导致了应急物资需求急剧增长。在疫物资产业快速发展升级的同时，环境污染问题也随之诞生（图1）。一次性使用的防疫物资，主要是指口罩、防护服等，都需要在短时间内更换。而这些材料是由石油基高分子制备，无法降解，且有效回收处理的方式有限且成本高。据Ocean Asian统计，每分钟大约有300只口罩被废弃，造成每年15亿吨塑料流入海洋。由于防疫物资本身不具备消杀致病微生物的特性，被废弃在环境中的防疫塑料成为了一颗携带病毒的定时炸弹。
近日，环境科学世界顶级期刊Journal of Hazardous Materials杂志发表了一项低成本、安全可靠、环境友好的对广谱致病微生物高效消杀的工作，题为“Imparting reusable and SARS-CoV-2 inhibition properties to standard masks through metal-organic nanocoatings”，技术本身来自邦家生物首席科学家郭俊凌教授领导的哈佛大学与四川大学联合研发团队，以及与哈佛大学张兴才教授团队、湖北疾病预防控中心蔡昆教授团队的合作。该技术主要包含由植物多酚组成的消毒杀菌喷雾，通过简单均匀喷涂于任何物体表面，如公共场所高频接触部位（办公室桌面、水龙头、电梯按钮、门把手等）、家庭餐桌、厨房餐具、水果蔬菜等，便可实现杀菌消毒效果，而且接触人体不会产生毒副作用。该技术在论文中应用于普通口罩，进行了抗新冠病毒、再生循环使用等核心性能的展示。
这种由植物多酚为主构成的纳米喷雾被简单均匀喷涂于任何口罩（市售一次性防护口罩、N95口罩、家用棉布、家用聚酯纤维布等）表面时，在口罩微纳米纤维表面形成致密均匀的生物基纳米涂层，使口罩对吸附的有害细菌和新冠病毒进行有效地抑制和灭活。最重要的是由于该纳米涂层可以简单的分解，通过简单的清洗，可以去除口罩表面致病微生物后，可实现再次佩戴使用，减少口罩更换频次，降低环境污染。
这项高效消杀的技术以植物多酚为核心材料，利用其与金属离子的动态结合特性，实现对常见细菌和病毒的协同消杀（图2）。新冠病毒SARS-CoV-2的斑块实验和细胞病变效应实验表明，由于植物多酚可以抑制病毒蛋白的表达，铜离子（Cu2+）可以产生ROS破坏病毒RNA等，二者的协同效应使得形成的生物基纳米涂层能有效抑制SARS-CoV-2对Vero-E6细胞的感染，对高斑菌浓度（105 PFU mL–1）的SARS-CoV-2仍然表现出强抑制能力。此外，植物多酚纳米涂层对大肠杆菌（E. coli）等常见细菌也具有强杀灭能力，抑制率高达99%。植物多酚纳米涂层的抗菌抗病毒性能，使得功能化口罩避免了现有医用口罩使用过程中由于表面残留有活性致病微生物带来的二次感染风险。
此外，在口罩及家用织物表面形成的植物多酚纳米涂层可以起到屏蔽层的作用，以防止气溶胶携带的病毒细菌或者环境颗粒物（PMs）穿透口罩进入人体。（图1）由于植物多酚与各种基材产生多重相互作用（氢键、静电相互作用和疏水键等），喷涂的生物基纳米涂层可以捕获气溶胶颗粒和PMs颗粒，将其粘附在口罩和织物的外纤维表面，实现高效的过滤防护性能（图3）。
口罩的循环使用，主要是通过植物多酚基纳米涂层的清洗和再生而实现。在温和的弱酸性条件下（如喷洒低浓度的醋酸溶液），植物多酚基纳米涂层分解，同时带走残留的病毒和细菌碎片。重新喷涂植物多酚溶液，可以构建新的功能化纳米涂层，且不影响抗菌抗病毒、过滤颗粒物等性质（图4）。
该工作融合化学、材料学、生物医学等多学科知识和技术，从生物质高值资源化利用角度出发，围绕植物多酚生物质资源，研究开发具有绿色化学属性、可持续化的新型生物质基消杀喷雾，同时尝试解决对呼吸道传染病的预防问题。