抗病毒空气过滤材料研究进展

邝宾，吕子全，邹旋，桂水清，卢雪梅，

（1.广东药科大学基础医学院药用生物活性物质研究所，广东 广州 510006；2.深圳市疾病预防控制中心，广东 深圳 518055；3.深圳市第二人民医院深圳大学第一附属医院中心ICU，广东 深圳 518055）

病毒是指一种微小、结构简单、依靠寄生细胞生存并通过复制进行增殖的非细胞型微生物。随着社会经济以及科学的发展，跨国旅游、大型聚众活动、城市人口密集化等因素都成为病毒传播的重要因素，使病毒不再受区域的限制，容易造成全球范围内的传播。如2002 年由严重急性呼吸系统综合症（severe acute respiratory syndrome,SARS）冠状病毒引起的非典[1]、2009 年由Influenza A（H1 N1）亚型甲型流感病毒引起的流感[2]、2019 年由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2）引起的新冠肺炎，造成数以百万计的人员死亡以及数以百亿计的财产损失。

成熟的病毒颗粒组成成分有核酸与蛋白质，有衣壳、核酸、包膜及刺突等结构（如图1所示）。

图1 包膜病毒结构简示图Figure 1 Structure of envelope virus

不同病毒的传播途径各不相同，如以SARSCoV-2 为呼吸道传染病毒代表的传播途径为[3]：（1）接触传播，包括与患者有皮肤接触的直接接触和触碰被患者污染物品的间接接触，一般应对该传播途径的方法为隔离。（2）空气传播，也称为气溶胶传播，即感染者产生带新冠病毒的飞沫颗粒能随空气漂浮到更远的地方进行传播，该方式为病毒的最主要传播途径。

药物并非抗病毒的第一手段，因为大部分抗病毒药物会对肝、肾、肠道造成损伤，影响患者依从性，甚至中断治疗[4]，因此，预防优先于治疗。常规的预防手段包括切断病毒的传播途径以及接种疫苗等，由于病毒易突变，而疫苗从研发到上市一般需要8年时间，这使疫苗的应用受到限制；在切断病毒传播途径方面，主要的方式有隔离和空气过滤，隔离对人们的生活以及生产活动造成很大的影响；因此，过滤空气的病毒成为人们预防病毒的重要手段之一。在经历过数次病毒引发流行性疾病后，世界各国都更加注重对空气过滤材料在预防病毒的要求，初始阶段，科研人员从病毒粒径出发，制备具备过滤病毒能力的纳米级材料，随着研究深入，发现病毒在过滤材料上不断累积形成污染源，造成二次污染，增加感染病毒的风险[5]，只能通过频繁更换过滤设备避免该风险，在疫情严重的环境下，大大增加财力负担以及制备商的生产压力。

抗病毒纳米空气过滤材料通过过滤捕捉空气中的病毒，可与病毒直接接触或间接接触有效杀死病毒，这既能解决病毒污染问题，避免感染风险，又可长时间持续使用，减轻经济负担以及市场生产压力。近3 年，抗病毒空气过滤材料成为重点研究对象，众多成果相继出炉，本文分别从无机抗病毒空气过滤材料、有机抗病毒空气过滤材料和天然抗病毒空气过滤材料等抗病毒物质的种类出发，介绍这些材料的抗病毒机制、最新研究进展、优缺点以及应用前景，并针对目前抗病毒空气过滤材料的研发情况，提出相关建议。

1 无机抗病毒空气过滤材料

在抗病毒空气过滤领域，无机抗病毒空气过滤材料具有广谱、持久抗病毒、低细胞毒性、无耐药性、来源广泛等特点，其种类较多，主要为纳米金属及金属氧化物以及碳基纳米材料。

1.1 纳米金属及金属氧化物空气过滤材料

目前，病毒的突变、疫苗的时效性以及对药物的耐药性是抗病毒的主要难题。纳米金属及金属氧化物可以直接与病毒接触，并通过以下3 种作用机制抑制或者杀死病毒：（1）金属颗粒附着病毒表面，破坏病毒包被；（2）产生活性氧，使病毒的核酸、衣壳蛋白和脂质包膜变性；（3）破坏二硫键使蛋白失活[6]。一些具有代表性的纳米金属及金属氧化物的抗病毒种类以及抗病毒机制见表1。

表1 纳米金属及金属氧化物材料抗病毒种类及机制Table 1 Types and mechanisms of antivirus of nanometal and metal oxide materials

1.1.1 纳米银 在古代，人们便发现银保存的水不易变质，其原因是银具有良好抗菌抗病毒性能。在现代，随着科技发展，纳米银开始出现，其强力抗菌抗病毒、广谱抗菌抗病毒、低细胞毒性、无耐药性等优点令它在众多领域都得到应用，其中包括空气过滤领域。

Baselga 等[22]采取静电力和配位络合物的方法将纳米银和聚乙酰亚胺配制成抗病毒涂层，采用SARS-CoV-2 对该涂层进行抗病毒测试，测得失活率大于99.9%，该涂层由聚丙烯、聚酯-粘胶和聚丙烯-玻璃纺黏垫作为基质的纤维有效结合，形成抗病毒空气过滤材料，有助于抗击新型冠状病毒肺炎（corona virus disease 2019, COVID-19）大流行以及控制其他传染性空气传播病原体。

Ju等[23]将聚酰胺-6静电纺丝纳米纤维（playamide-6@Ag electrospum nanofibers，PA6@Ag ENM）通过氢键与纳米银进行结合，研发出具有抗病毒的空气过滤材料。由该材料所制备空气过滤膜对猪德尔塔冠状病毒有灭活性能（如图2所示）；此外，通过过滤效率实验发现该膜对PM 2.5的过滤率为99.99%，能过滤空气中的气溶胶污染物，如甲苯、尼古丁、SOX等，且没有明显细胞毒性。

图2 PA6@Ag ENM 是一种具有抗菌和抗病毒性能的空气过滤膜[23]Figure 2 PA6@Ag ENM as an air filter membrane with antibacterial and antiviral property

单纯使用纯纳米银，其阴离子消耗较快且易被氧化，导致抗病毒时间较短，因此纳米银常与其他材料组成抗病毒复合材料。在抗病毒空气过滤领域，采用纳米银作为主材之一的空气过滤材料具备高效过滤气体污染物、低压降、高效、持久抗病毒、低细胞毒性等特点，展现了银纳米粒子在抗病毒空气过滤领域的应用潜力。

1.1.2 纳米铜及金属氧化物 铜具有抗菌抗病毒的功能，从人体需求角度出发，铜是必需微量元素，且可以通过代谢排出，相对其他重金属可能由于在体内积累而导致的中毒，铜更具安全性，因此，纳米铜是抗病毒空气过滤方面的一种理想材料。

Jung等[24]通过真空镀膜在聚丙烯（polypropylene，PP）纳米纤维上沉积一层厚度为20 nm的铜薄膜，使纤维成为具有抗病毒性能的空气过滤材料，通过实验对SARS-CoV-2 进行失活评测，发现与该材料接触后，SARS-CoV-2 的聚合酶和包膜的基因均不表达，且病毒数量减少75%以上。Manakhov等[25]通过磁性溅射技术对聚己内酯纳米纤维进行镀铜，得到的抗病毒空气过滤材料，可有效抵抗SARS-CoV-2，此外，该材料可重复利用以及生物降解，减少对环境的污染，由该空气过滤材料所制成的口罩，成本大约0.28 美元，若以每个1 美元，其内部回报率也将达34%。

以纳米铜为主材之一的空气过滤材料能高效杀死新冠病毒，且几乎无细胞毒性，在控制新冠传播方面具有巨大的应用价值。上述所制备的材料无论在环保还是商业价值方面都具有较大的潜力，但存在由于人体呼吸造成口罩处于高湿状态易使纳米铜氧化、从而减弱其抗病毒能力的缺点，限制了该材料进入市场应用，如何有效降低纳米铜氧化使其实现持久性抗病毒是如今抗病毒材料的研究热点。

1.1.3 纳米氧化锌 纳米氧化锌是一种白色六方晶体或球形粒子，具有卓越的光催化活性，该特性使其具有抗菌抗病毒功能，在抗病毒方面，纳米氧化锌具有广谱、高效抗病毒、低细胞毒性等优点，在抗病毒空气过滤方面也有相关的研究。

Kumar等[26]通过原子沉积技术将纳米氧化锌粒子涂覆在静电纺丝纤维上，所得到的空气过滤材料具有抗病毒性能。该材料经过白光发光二极管（light emitting diode,LED）照射后，采用与人类呼吸道相关的病毒进行抗病毒测试，结果表明该材料可使95%的人类冠状病毒OC43（Human coronavirus OC43,HCoV-OC43）以及99%的14 型鼻病毒灭活。该材料具有高效抗病毒的特点，根据其通过光催化抗病毒的原理，可在制备过程中加入光敏剂，以增强其抗病毒效率以及延长抗病毒时间。

Nageh 等[27]通过将不同比例的纳米氧化锌粒子与聚偏二氟乙烯（polyvinylidene fluoride，PVDF）进行静电纺丝，筛选抗病毒能力较强的材料。结果表明，含5%纳米氧化锌的PVDF纳米纤维抗病毒能力较强，通过干扰表面抗原并阻止病毒颗粒附着在宿主细胞受体上而使病毒颗粒失活以及释放活性氧使蛋白质失活2种机制，能抵抗大部分病毒。PVDF属于一种常用口罩的原料，加入纳米氧化锌即具备抗病毒性能，拥有巨大的商业前景。

目前，一般是将纳米金属及金属氧化物通过镀膜、磁性溅射、原子沉积等技术在纳米纤维上涂层，得到具有抗病毒功能的空气过滤材料，这些技术的优点在于抗病毒颗粒能稳定结合在材料表面，与病毒充分接触，通过破坏病毒包被、蛋白质或阻止遗传物质复制等方式使其失活。此外，纳米技术日渐成熟，可以按照需求改变纳米粒子的性状，比如粒径、电荷、形态等，实现更高效的抗病毒功能。

纳米金属及金属氧化物在抗病毒方面效果显著，但对于细胞毒性方面的详细数据鲜有提及，如何实现只杀灭病毒而不对细胞造成任何损伤成为制约该类空气过滤材料应用市场的重要因素，比如纳米锌可通过催化作用产生活性氧杀病毒，但过量活性氧可能会破坏人体抗癌因子使人容易患上癌症以及令细胞膜脂肪酸酸化变成过酸化脂质影响机体正常功能运转，威胁人们的身体健康。

除了细胞毒性方面的考虑，单一的金属限制了抗病毒的种类，目前对混合型金属及金属氧化物抗病毒空气过滤材料方面的研究不多，可能有以下2 种原因：（1）不同种类的纳米金属及金属氧化物颗粒对同一化合物的结合程度不同，且往往需要不同工艺才能与纳米纤维有效结合；（2）不同比例的纳米颗粒可能产生的抗病毒效果不同，需要耗费时间与财力进行大量摸索，因此大多数情况下需要在摸索出系统、全面的单一金属抗病毒材料条件后才能进行混合型材料的条件探索，目前单种抗病毒材料仍是主流，但已有向混合型抗病毒材料发展的趋势。

1.2 碳基纳米材料

碳基纳米材料是指以碳为主体的材料，作为新兴的材料，在电学、热力学等方面性能突出，一般应用于航天、光伏、冶金等领域。除以上方面，科学家还发现纳米碳基材料具有良好的抗病毒性能，除了利用材料结构影响病毒复制外，还可利用电化学和电热学特性，通过加热使病毒失活[28]。目前，在抗病毒方面，碳基纳米材料一般分为富勒烯及其衍生物、石墨烯及其衍生物、碳纳米管等。碳基纳米材料的抗病毒种类及抗病毒机制如表2所示。

表2 碳基纳米材料的抗病毒种类及机制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杂化轨道组成蜂巢状六边形的二维纳米结构，其边缘尖锐，可刺破微生物表面；此外，石墨烯及衍生物也可通过氧化应激破坏病毒的膜结构，进而使病毒失活，具有高效、广谱抗病毒能力。

Abhishek等[40]通过激光诱导将石墨烯在聚酰亚胺表面进行涂层，研发出具备抗病毒功能的空气过滤材料，结果表明该材料所制备的空气过滤器与不锈钢网交联时，只需0.3 V 电压，便可除去100%的T4 病毒（如图3 所示）。在空调或通风系统应用该材料，可有效降低公共场所或私人住房的病毒浓度，减弱病毒传播。

图3 激光诱导的石墨烯空气过滤材料抗微生物示意图[40]Figure 3 Schematic diagram of laser-induced graphene air fil‐tration material for anti-microbial

Galante 等[35]利用氧化石墨烯与聚二甲基硅氧烷作为纳米纤维的表面涂层得到空气过滤材料，对类腺病毒5 型、单纯疱疹病毒1 型和乙型冠状病毒具有抗病毒特性，该材料的表层具有强大的疏水性，排斥水滴与唾沫，此外，经过机械磨损以及漂白洗涤后，其抗病毒能力基本不变，表明该材料可作为一种重复利用的抗疫资源，具有巨大的商业潜力。

1.2.2 碳纳米管 碳纳米管为一种碳原子呈六边形排列形成的数层到数十层的同轴圆管，在导电、传热、化学等方面都具备极为优秀的性能。在抗病毒方面，也具有广谱及高效的抗病毒作用。

Park 等[37]采用电-气动沉积（EAD）技术，在常压和室温条件下将碳纳米管包覆在玻璃纤维空气过滤介质样品上，制备出碳纳米管空气过滤器，分别采用气溶胶计数法和斑块计数法进行病毒气溶胶过滤和抗病毒测试，结果显示该样品对粒径为100 nm的颗粒物过滤效率为33.3%，抗病毒（噬菌体MS2）效率为92%，且其压力降低可忽略不计。

在日常应用中，可根据碳纳米管材料具有良好的过滤效率、保持低压降等特点，将其应用在人群拥挤或者通风效果不佳的场所中，有效降低病毒在空气中的传播。

Lee 等[41]通过将碳纳米管作为空气过滤材料制备成碳纳米管薄膜，将薄膜应用到口罩中，研究表明该薄膜具有高效空气过滤以及高温杀灭病毒能力，可有效抵抗新型冠状病毒。此外，通过气溶胶合成碳纳米管薄膜的方法具有易加工、成本低、产品轻薄以及可重复利用等特点，具有巨大的商业潜力。

目前，碳基纳米材料主要的研究方向仍是抗病毒药物的递送及检测病毒，在利用本身属性应用到空气过滤方面的研究仍在起步阶段，比如富勒烯具有优异的抗病毒功能，但在空气过滤方面的研究仍是空白。碳基纳米材料的抗病毒机制之一：通过加热使病毒失活，可针对绝大部分病毒，能实现高效和广泛抗病毒，此外，由于碳基纳米材料的主体是碳，具有良好的生物相容性，在安全方面具有保障。

总之，碳基纳米材料作为抗病毒空气过滤材料，具有高效、广谱抗病毒、低甚至无细胞毒性、高生物相容性等优点，但大部分碳基纳米材料制备成本较高，这是限制碳基抗病毒空气空滤材料投入市场的一大因素，如何有效降低碳基纳米材料的制备成本，实现大规模生产，是今后的研究热点之一。

2 有机抗病毒空气过滤材料

具有抗病毒功能的有机化合物种类繁多，具有合成简单、抗病毒高效、迅速等特点，一般可通过以下3个方面进行抗病毒：（1）通过合成制备成抗病毒药物；（2）制备成抗病毒纺织品；（3）与其他单聚物或共聚物反应，形成抗病毒涂层或者抗病毒纳米纤维[28]。目前，较为典型的有机化合物有卤胺类聚合物、酚类化合物、季铵盐类化合物3种。

2.1 卤胺类聚合物

卤胺化合物是指具有N-X 结构的化合物，其抗病毒原理为：与氮原子共价结合的卤原子带有正电而具有氧化性质[42]，能够氧化微生物膜上的氨基酸，进而使微生物失活[43]。卤胺类化合物可抑制甲型流感病毒感染[44]，对T4噬菌体和番茄褐色皱纹果病毒产生灭活作用[43]。

卤胺类材料因强大的抗菌抗病毒功能而被广泛应用在纺织、抗菌消毒剂、有害物质降解等方面。在空气过滤方面，卤胺类化合物常与聚合物结合，制备出具有抗病毒功能的空气过滤材料。

Ma 等[45]以甲基丙烯酰胺为卤胺单体前体，在聚丙烯上通过共价结合制备聚丙烯接枝甲基丙烯酰胺（polypropylene-grafted methacrylamide,PP-g-MAM）后再进行氯化，通过在熔吹过程中调节风速，可得到不同直径的纤维，此类纤维具备优良的力学性能、热稳定性及优秀的高氯化与氯再充能力，令该纤维具备可重复使用的性能，通过实验证明由该材料组成的无纺布极大程度杀死T7噬菌体。

大部分聚合物基材料都存在耐热性差、工艺稳定性差、力学性能差等缺点，而该材料具备重复利用、耐热、抗病毒、力学性能优良等特点，具有极大的应用潜力。

Tian等[46]对由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）进行静电纺丝（聚苯乙烯具有卤胺位点与阳离子季铵盐位点），得到具备突出过滤性能、高效稳定抗病毒性能的空气过滤膜（如图4 所示），该膜对颗粒物的截留率为96.7%，在2 min内对病毒的灭活率可达99.999%。

图4 PSDT/PU NNMs的制备及生物杀灭过程示意图[46]Figure 4 Schematic illustration of preparation and biocidal procedure of PSDT/PU NNMs

从抗病毒角度出发，该材料制备的空气过滤材料具备稳定、高效、快速抗病毒等特点，是一种良好的抗病毒材料。

2.2 酚类化合物

酚类化合物为芳烃的含羟基衍生物，自然界中的酚类化合物绝大部分来源于植物，属于植物中分布最广泛的次级代谢产物。

酚类化合物可通过在病毒生命周期抑制病毒的增殖来实现抗病毒的功能[47]，比如在病毒附着宿主细胞阶段，可干扰病毒受体与宿主细胞间的相互作用；在病毒的渗透阶段，可抑制病毒通过细胞膜；在病毒复制阶段，可抑制病毒整合酶与蛋白酶的活性；在病毒组装和成熟阶段，可抑制微粒体甘油三酯转移蛋白的活性水解；在病毒释放阶段，可抑制受感染细胞分泌载脂蛋白，防止病毒释放扩散。

酚类化合物的抗病毒机制决定它对大部分病毒都能产生抑制或灭活作用，如对登革热病毒[48]、烟草花叶病毒、HIV-1[49]、单纯疱疹病毒2 型病毒[50]、SARS-CoV-2[51]等。

目前，酚类化合物因其强大的抗病毒能力而应用到食品、医药、生物化学等领域。而在空气过滤领域，酚类化合物也有涉及。

Kim 等[52]利用单宁酸（一种酚类化合物）具备抗病毒活性、可与各种材料黏合、对细胞无毒性等特点，通过浸渍与洗涤工艺对聚丙烯滤布进行涂层，得到空气过滤器，该过滤器制备过程简单、环保，且过滤病毒效率强且稳定，存储2 个月内的初始捕获病毒能力仍超过87%。

酚类化合物一般分为内源性酚以及外源性酚，而大部分外源性酚具有毒性，因此，在材料选择方面，一般选择内源性酚（如单宁酸），从商业角度考虑，前文所述的单宁酸制备而成的过滤器成本价格低且易于量产，如应用在商业用途，有良好的前景。

2.3 季铵盐化合物

季铵盐又称四级铵盐，是指铵离子中的4 个氢被烃基取代的化合物，该类化合物目前可通过合成实现量产。季铵盐最早、最广泛应用的功能是抗菌抗病毒，在这方面，季铵盐具有广谱、安全、长效[53]等特点。

在抗病毒方面，季铵盐可有效抑制H1N1[54]、登革热病毒[55]、烟草花叶病毒[56]等病毒的活性，其抗病毒机制为：季铵盐自身带正电荷，易与带负电荷的病毒结合，通过改变或破坏病毒衣壳[57]而使病毒灭活。

Sorci 等[58]通过紫外线引发接枝，抗病毒季铵盐聚合物共价附着在N95 口罩过滤材料聚丙烯的纤维表面，生成超薄聚合物涂层，涂层带有永久的阳离子电荷，且不改变纤维形态与过滤器的阻力，通过研究发现，该空气过滤材料能使小鼠肝炎病毒、人类冠状病毒229 E失活。

有机抗病毒材料虽然种类繁多，但大多数研究集中在医疗、食品、消毒剂等方面，在空气过滤材料方面的应用研究相对而言较少，从其抗病毒机制角度看，有机材料的抗病毒能力较强，且相对金属纳米粒子对人体更为安全。有些抗病毒有机材料在稳定性方面存在不足，会受光、温度、湿度以及pH 等因素的影响，导致材料的抗病毒活性减弱甚至失活，因此在材料的筛选和工艺的选择上都要慎重评估。总的来说，有机抗病毒空气过滤材料虽然研究应用少，但其具有易于合成、可量化生产、高效、持久抗病毒等商业性特点，具有巨大的商业潜力。

3 生物基抗病毒空气过滤材料

生物基材料是指可再生生物质，该类材料种类繁多，有部分可应用到空气过滤材料方面，如纤维素、豆蛋白、甲壳素等，一般将这些过滤材料分为多糖类和多肽类两类。

3.1 多糖类抗病毒空气过滤材料

多糖是指多个单糖分子通过脱水缩合生成糖苷键所形成的物质，其来源广泛，存在于动物、植物、微生物体内，从医药角度出发，部分多糖具有降血压、增强免疫系统、抗癌抗病毒等功能。

在抗病毒空气过滤方面，壳聚糖是目前在多糖中最具代表性以及应用最广泛的物质。壳聚糖能抑制新城疫病毒[59]、烟草花叶病毒[60]、噬菌体Phi6[61]等病毒的活性，其主要的作用机制为：（1）抑制病毒遗传物质的复制；（2）带正电荷的壳聚糖与带负电的病毒通过静电作用结合，破坏病毒表面膜结构，抑制病毒活性。Zhang 等[62]采用乙烯-丙烯并排/壳聚糖双复合纤维经梳理、热风粘接制成壳聚糖无纺布，以肠道病毒71 型为测试目标，检测该种材料的抗病毒能力，结果显示壳聚糖无纺布与肠道病毒71型接触15 min后，该病毒的核酸数量减少78.7%。

壳聚糖空气过滤材料有高效抗病毒、细胞毒性小、生物相容性好、易于制作等优点，在针对特定病毒方面具有良好的市场潜力。

目前，抗病毒多糖类物质在空气过滤领域的应用较少，虽然能实现高效抗病毒，但该类材料生产过程可能会涉及到多个环节，例如提取、纯化、结构修饰等，这些环节增加成本；此外，材料的抗病毒效果也不稳定，容易受诸多因素的影响，如来源、提取方法、纯度等，限制了多糖类抗病毒物质在空气过滤领域的应用。

3.2 多肽类抗病毒空气过滤材料

多肽是指3 个或3 个以上的氨基酸通过肽键所组成的肽，种类繁多，功能也各不相同，目前主要应用于药物、化妆品、抗菌抗病毒等方面。

在多肽中，抗病毒肽具备显著的抗病毒能力，对人类免疫缺陷病毒1 型、单纯疱疹病毒1 型、乙型肝炎病毒等有抑制作用，主要的抗病毒机制根据种类区分为以下2 种[63]：（1）阳离子肽通过与宿主细胞表面的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖非特异性相互作用来阻断病毒附着；（2）病毒融合抑制剂可抑制病毒与宿主细胞表面蛋白的非共价结合，进而抑制病毒进入细胞内。除以上2 种机制外，部分抗病毒肽还可抑制病毒复制。

Hu 等[64]使用多肽DOPA-Phe（4F）-Phe（4F）OM和DOPA-Phe-Phe 组合形成抗病毒涂层，该涂层表面具有稳定的疏水性，能有效防止气溶胶附着在涂层表面；此外，通过实验研究表明，该涂层使绝大部分T4 噬菌体（DNA 病毒）以及全部犬冠状病毒（RNA 病毒）灭活（如图5 所示）。该涂层具有高效、广谱抗病毒作用，将该涂层应用到空气过滤材料中，可有效降低空气中病毒的数量，减弱病毒的危害性，从材料安全性角度考虑，此涂层属于低细胞毒性、高生物相容性，对人体几乎不产生影响。

图5 肽基抗病毒涂层的形成和肽的分子结构[64]Figure 5 The formation of a peptide-based antiviral coating and the peptide molecular structures

目前，对于抗菌肽在空气过滤材料方面的研究内容较少，其可能的原因有：（1）抗病毒肽作用持续时间较短，不能持久抗病毒；（2）抗病毒肽价格相对较高，不适合量产。

4 结论与展望

本文根据抗病毒物质的种类区分，分别介绍了无机、有机以及生物基抗病毒空气过滤材料的抗病毒机制、种类、优缺点以及应用前景。无机抗病毒空气过滤材料是众多材料中研究最多的，具有高效、广谱抗病毒、无耐药性、低成本、低细胞毒性等优点。金属基抗病毒空气过滤材料可通过涂层应用在口罩上，纳米银、铜、氧化锌均具有抗SARSCoV-2能力，可作为抗新冠的重要物资，用于控制疫情的传播。虽然大部分金属纳米颗粒对人体影响几乎可以忽略不计，但有小部分金属难以排出体外，这类金属在机体内累积是否会影响人体机能的正常运转有待进一步深入研究。碳基空气过滤材料本身具有高度表面积以及多孔结构，可通过机械作用捕获病毒，并通过氧化应激与病毒膜结构相互作用，导致病毒膜破坏和病毒失活，具有广谱、高效抗病毒等特性。有机抗病毒空气过滤材料虽然研究较少，但具有合成简单、大规模生产、高效、持久抗病毒等优点，具有巨大的商业潜力。生物基材料在抗病毒方面具有高效、无细胞毒性、高生物相容性等优点，其中的壳聚糖类空气过滤材料可以高效抗病毒，但抗病毒效果受材料来源、提存方法、纯度等因素的影响；抗病毒肽空气过滤材料具有高效、广谱抗病毒作用，但抗病毒时间较短、成本较高，制约了其商业应用。

随着现代科技的发展，人类的出行方式、活动范围早已改变，病毒传播速度越来越快，范围越来越广，病毒引起的全球化流行病越来越多，通过抗病毒空气过滤器切断病毒传播是目前对抗病毒的有力措施。虽然目前对抗病毒空气过滤材料的研究仍不全面，比如对混合型抗病毒空气过滤材料研究较少，但随着科技发展，抗病毒空气过滤材料必然朝着复合型材料发展，甚至空气过滤材料不再局限于抗病毒，而是集合检测病毒、自我清洁、增强免疫系统等多方面功能，助推人类健康事业向前迈进一大步。