捕捉气溶胶液滴，为疫情爆发做准备

　　3D图像显示了被捕获液滴在涂层上产生的“陨石坑”。图片来源：美国西北大学黄嘉兴课题组

　　通过重新利用护发素中的常见成分，科学家们设计出了一种廉价、透明的涂层，它可以把窗户和天花板等表面变成胶垫，捕捉空气中的气溶胶液滴。6月16日出版的Cell Press细胞出版社旗下期刊Chem描述了这种新策略。

　　美国西北大学材料科学与工程学教授、论文通讯作者黄嘉兴说：“面对新冠肺炎（COVID-19）大流行，我们需要积极利用各种不同层次的防御机制，包括物理屏障。毕竟，这些病毒必须通过物理空间传播，才能到达并最终感染人类。”

　　COVID-19等呼吸道疾病传播的主要途径是受感染者说话、打喷嚏或呼吸时释放的呼吸道液体。这些含有病毒的液体包括大液滴和细小的气溶胶，它们难以从空气中被控制和去除。在撞击到表面时，气溶胶液滴很容易反弹，重新进入空中。

　　作为一名材料学家，黄嘉兴希望能以某种方式帮助抗击疫情。他在实验室里召集了几位研究人员，包括于志龙、Murat Kadir，以及另一名留守学生刘毅涵（音译），一起进行头脑风暴。最终，他们想出了将聚丙烯酰胺—己二酸二癸酯（一种常用于护发产品和化妆品中锁水的聚合物）转化为表面涂层的想法。

　　他们开发的涂层是亲水的，因此可以捕获含有病原体的飞沫，并防止它们从表面反弹。“有很多室内环境的表面几乎不会被碰，比如靠近地板和天花板的部分墙壁。”黄嘉兴说，他们的涂层可能应用在这些地方。

　　黄嘉兴团队在有机玻璃隔板上涂了一层涂层，并测试了其水滴捕捉能力。研究小组首先在护栏处喷洒由手持面部喷雾器产生的气溶胶蒸气，以模拟说话时释放的气溶胶飞沫。通过分析落在隔板上的液滴，他们可以估计涂层捕获气溶胶的效果。与没有涂层的隔板相比，涂层几乎捕获了所有气溶胶。

　　接下来，他们在有机玻璃上空喷洒盐水，以模拟咳嗽和打喷嚏时释放的大液滴，发现涂层也大大减少了飞溅的液滴数量。在模拟实验中，从有机玻璃屏障逃逸的液滴数减少了80%。

　　过去，科学家们设计了主要针对大水滴的捕水剂，用于从沙漠空气中提取水或用于农业。“我们搜索了大量的文献，但没有发现很多捕捉气溶胶液滴的工作。也许在疫情之前，人们对这种气溶胶捕获涂层没有强烈的需要。”黄嘉兴说。

　　为了使该产品适用于更多类型的表面，该团队在涂层中添加了另一种常见的化妆品成分——APG。他们在混凝土、木材、金属、玻璃和纺织品等材料上进行了测试，这些都是室内空间的典型表面。黄嘉兴说，可以添加更多的成分赋予涂层额外的功能，如铜离子作为消毒剂或色素颗粒用于上色。

　　虽然涉及人体的实验需要一些监管机构的预先批准，而且超出了研究的范围，但该团队估计了在典型的室内办公环境中，人们大声连续说话时释放的飞沫数量。计算表明，涂层吸收液滴饱和阈值比人们在办公室场景中释放的液滴高7到10个数量级。此外，如果需要，涂层可以很容易地用水擦掉并重新应用。

　　“在这一概念能被实施之前，当前的疫情可能会结束。”黄嘉兴说，“我们想要的是为未来提升公共卫生能力提供一些科学证据。下一次，当这样的疫情暴发时，我认为我们会有更好的装备。”