大气污染是全球面临最紧迫的挑战之一，导致气候恶化，严重威胁人类健康。尤其是近年来，大规模流行病频繁爆发，对公共卫生及全球经济造成空前影响和重创。然而，目前的空气过滤材料（聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酯纤维等）多来源于不可再生的石化资源，加工能耗高且废弃后难以降解，引发环境污染等衍生问题。此外，由于常见的过滤材料自身缺乏抗菌抗病毒功能，使用后的过滤材料中含有大量仍具有活性的病原体，不适当的后处理容易造成交叉感染和疾病的二次传播。研究开发兼具高效拦截和自灭菌功能、可重复使用、易生物降解的新型空气过滤杀菌材料是一项非常重要但极具挑战性的任务。

　　近日，香港中文大学（深圳）唐本忠院士/赵征教授/丘子杰教授团队联合广州医科大学李莹教授，南通大学张海峰教授、深圳市疾病预防控制中心卢雪梅教授等人共同开发了一种环境友好、可生物降解的AIE木基空气过滤材料，利用简单、有效的螺旋堆叠策略实现多尺度污染物的高效拦截（PM0.3、PM1、PM3颗粒的过滤效率分别为92.23%、97.86%、100.00%），同时通过负载AIE光敏剂的光动力杀菌特性，实现所拦截病原体的原位灭活功能，灭活率99%。与传统石油基滤材不同，该产品废弃后具有优异的生物降解性，不会对生态环境造成负担。该项研究为应对空气污染和全球健康危机提供了一个新视角和可持续发展方案。相关工作以“Interception and in Situ Eradication of Airborne Pathogens by Ecofriendly, Biodegradable Wooden Filters”为题发表在ACS Materials Letters。香港中文大学（深圳）博士后黄思琪、香港科技大学博士后王再禹、深圳市疾病预防控制中心卢雪梅教授为论文第一作者。

　　从结构上讲，木材的确有做过滤材料的潜质具有天然形成的三维层次互连的多尺度分级孔隙结构。但是对于空气过滤来说，木材细胞构造中垂直排列的微通道孔径（20 μm至300 μm）过大，尊龙凯时人生就是搏z6com且通道路径过于通直，不利于拦截空气中微小的病原体（0.1 μm至5 μm）。目前，如何通过材料工程的手段，调节木材孔隙结构，实现微尺度污染物的高效拦截，是推动储量丰富且环境友好的木质材料在高效空气净化领域应用的关键挑战。

　　这项工作另辟蹊径，提出简单且有效的螺旋堆叠策略，巧妙地调节木材内有效孔径大小和微通道路径，实现对微尺度污染物的高效拦截（图1）。首先将天然木材沿垂直于生长方向做超薄切片处理，获得大量柔韧的超薄多孔木膜；随后将上述超薄多孔木膜以90°旋转角度螺旋排列，即得螺旋堆叠木基空气过滤器（HSWS）。螺旋堆叠策略大大降低了HSWS有效孔径，且获得更加复杂曲折的穿行路径，对于超细颗粒污染物（PM0.3）的过滤效率从36.98%显著提升至92.23%。与此同时，相较于天然木材，HSWS的柔韧性和机械强度得到大幅增强，拓宽了其在柔性可穿戴等领域的应用。动态捕获过程模拟数据补充证实了螺旋堆叠策略的有效性，天然木材对于不同粒径污染物的捕获效果较差，污染物颗粒沿孔腔穿行而出；而该研究设计的HSWS中，可以看到不同尺度的污染物颗粒逐渐被层层捕获（图2）。

　　上述螺旋堆叠策略解决了过滤拦截的问题，但是对于空气中的病原微生物过滤来讲，仅仅解决拦截的问题还远远不够。微生物虽然被拦截在滤材表面，但仍然具有活性，容易造成疾病的二次传播。另外，生物有害废弃物的杀菌后处理过程通常是繁杂、昂贵且耗能的。那么有没有简单有效的方法赋予木基滤材自灭菌功能实现原位消杀呢？

　　AIE光敏剂在聚集状态下由于分子运动受限和系间窜越的增强，能够高效的产生活性氧（ROS），具有广谱的灭活效果且不易产生耐药性。同时加湿器网站，z6尊龙z6AIE光敏分子具有荧光成像特性，还可以作为指示剂，去可视化光敏分子与病原体或木材间的相互作用位点，这对于深入研究抗菌或者界面结合机制有很大的帮助。在这项研究中，研究人员针对性的设计合成了AIE光敏分子(DTCSPYP)（图3），具有如下几个特点：第一，能被可见光激发；第二，带有正电荷，利于跟负电荷的病原微生物以及木材发生相互作用；第三，具有AIE荧光特性；第四，具有高效的ROS产生能力。

　　利用DTCSPYP的荧光成像功能，可以清楚的定位DTCSPYP主要侵染细菌的膜结构，以及真菌的线）。DTCSPYP能够锚定多种病原菌，产生的ROS直接作用于病原菌的主要结构。光照条件下，对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌（99.63%），革兰氏阴性菌大肠杆菌（99.69%），z6尊龙·凯时(中国区)官方网站以及线%）均具有优异的杀灭效果。此外，DTCSPYP产生的ROS能够显著抑制病毒M2以及NP蛋白和基因的表达（图5），光照条件下，具有显著的抗病毒效果（99.27%）。

　　通过简单的浸渍处理工艺得到AIE/螺旋堆叠木基空气过滤器（AIE/HSWS），荧光可视化监测到AIE光敏分子在木材细胞壁结构中均匀分布（图6）。概念验证在实际应用中AIE/HSWS对致病性气溶胶的拦截和灭活效果。结果显示未经AIE光敏分子处理的HSWS虽能高效拦截致病性气溶胶，但病原体在过滤器上大量存活；而AIE/HSWS同时具有高效拦截和病原体原位灭活双功能（99%）。值得注意的是，与其他文献报道的空气过滤器相比，AIE/HSWS综合性能突出，不仅兼具优异的过滤及抗菌抗病毒功能，而且拥有良好的生物降解性及环境相容性，在大气污染防治以及重大流行病精准防控等领域具有潜在的优势和巨大的应用前景。

　　AIE材料与天然木材的耦合为基于不可再生石化塑料的传统空气过滤提供了一种全新的可持续的替代方案。基于该项工作提出的螺旋堆叠策略，通过改变树种、旋转角度以及堆积层数，未来过滤效率和气流阻力可以被轻松定制设计，以满足不同的空气净化需求；此外，通过对AIE材料巧妙的分子结构设计，还将赋予挥发性有机化合物（VOC）检测及清除等功能。这项研究将会启发未来对新型AIE/木基功能材料及其多样化应用的研究。

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　　原标题：《【复材资讯】唐本忠院士团队：基于AIE光敏剂的可降解木质过滤器，实现高效空气过滤与病原体原位灭活》

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