云 龍，鄧寒霜，劉笑洋，陳子龍，高 騰

(商洛學(xué)院生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院，陜西 商洛 726000)

突如其來(lái)的新型冠狀病毒感染肺炎疫情，讓我們對(duì)防疫必備物質(zhì)之一的口罩有了全新的認(rèn)識(shí)?？谡掷弥虚g層的過(guò)濾及靜電吸附作用，能夠吸附病毒、細(xì)菌以及致病微粒，因此口罩在預(yù)防呼吸道傳染疾病中發(fā)揮了重要作用。近年來(lái)，中藥納米技術(shù)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥衛(wèi)生行業(yè)，不僅為我國(guó)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且更有利于推動(dòng)中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程[1]。將中藥納米技術(shù)應(yīng)用于口罩生產(chǎn)，研發(fā)出的新型口罩得益于納米材料自身特性，整體纖薄而透氣，所呼出氣體不會(huì)積留在口罩中，顯著的提高了口罩的過(guò)濾效率與舒適度。與傳統(tǒng)熔噴無(wú)紡布相比，納米材料可水洗重復(fù)使用，使用壽命更長(zhǎng)，具有良好的應(yīng)用前景。

1 口罩概述

口罩是一種衛(wèi)生用品，主要用來(lái)阻擋空氣中的有害氣體、氣味、飛沫進(jìn)出佩戴者的口鼻，對(duì)空氣中的顆粒物有一定的過(guò)濾作用。在公元前六世紀(jì)的古波斯人中出現(xiàn)了用來(lái)遮擋口中濁氣的口罩雛形，但最早的口罩被多數(shù)人認(rèn)為出現(xiàn)在中國(guó)元朝時(shí)期。據(jù)《馬可·波羅游記》中記述，“在元朝宮殿里，獻(xiàn)食的人，皆用絹布蒙口鼻，俾其氣息，不觸飲食之物。”16世紀(jì)，達(dá)芬奇提出了火災(zāi)逃生面具口罩的雛形。17世紀(jì)出現(xiàn)了用于保護(hù)醫(yī)護(hù)人員，抵御黑死病的“鳥(niǎo)嘴面罩”。19世紀(jì)，萊德奇發(fā)明了第一只臨床醫(yī)用口罩，后又被英國(guó)的一位外科醫(yī)生進(jìn)行了改進(jìn)，以解決呼吸不暢等問(wèn)題。1910年，我國(guó)東北爆發(fā)鼠疫，伍連德發(fā)明了伍氏口罩，為之后的西班牙流感爆發(fā)中人們能普遍使用口罩奠定了基礎(chǔ)，并使得口罩由醫(yī)療領(lǐng)域逐漸走向大眾化[2]。

1.1 口罩的分類(lèi)

2003年SARS肆虐期間和2013年霧霾的影響，使口罩日常需求量逐漸增加，2020年新型冠狀肺炎的爆發(fā)，更使各國(guó)口罩生產(chǎn)供不應(yīng)求，各式新型口罩隨之產(chǎn)生。當(dāng)前常見(jiàn)口罩類(lèi)型見(jiàn)表1。

表1 常見(jiàn)口罩類(lèi)型分類(lèi)Table 1 Classification of common mask types

1.2 醫(yī)用外科口罩結(jié)構(gòu)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

醫(yī)用外科口罩通常由內(nèi)層、中間層、外層、鼻梁條、耳帶等組分構(gòu)成，詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 醫(yī)用外科口罩結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure diagram of medical surgical mask

口罩內(nèi)層為可接觸皮膚無(wú)紡布，材質(zhì)輕薄透氣，具有良好的親膚性與吸水性，且無(wú)致敏反應(yīng)。口罩的中間層為超細(xì)聚丙烯纖維熔噴布，采用熔噴法工藝與駐極處理，使聚丙烯纖維上帶有極化電荷，從而可吸附病毒及懸浮顆粒?？谡值耐鈱邮且跃郾樵牧辖?jīng)過(guò)防水抗菌處理制備出的特殊無(wú)紡布，具有手感柔和、耐腐蝕、耐撕扯、透氣性好等特點(diǎn)。鼻梁條為能彎折的可塑性材料，長(zhǎng)度不小于8.0 cm。鼻梁條能確保口罩與皮膚能夠緊密貼合，防止氣體通過(guò)口罩縫隙進(jìn)入口鼻。耳帶通常是由氨綸紗線和滌綸紗線混合針織而成，耳帶與口罩主體連接處的斷裂強(qiáng)力應(yīng)大于等于10 N[3]。根據(jù)國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局發(fā)布的《醫(yī)用外科口罩》[4]規(guī)定，我國(guó)醫(yī)用外科口罩要求抗血液穿透性為16 kPa；細(xì)菌過(guò)濾效率≥95%；非油性顆粒過(guò)濾效率≥30%；口罩兩側(cè)面進(jìn)行氣體交換的壓力差Δp≤49 kPa；口罩應(yīng)采用非易燃材料，離開(kāi)火焰后燃燒不大于5 s；口罩材料原發(fā)性刺激指數(shù)≤0.4；經(jīng)環(huán)氧乙烷滅菌的口罩，其環(huán)氧乙烷殘留量≤10 μg/g；口罩的細(xì)胞毒性應(yīng)不大于二級(jí)；在細(xì)菌菌落總數(shù)CFU/g≤100的情況下，不得檢出大腸菌群、綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌、溶血性鏈球菌以及真菌。在口罩外觀方面，要求外觀整潔、形狀完好，表面不得有破損、污漬，且口罩材料無(wú)致敏反應(yīng)。

1.3 納米技術(shù)在口罩生產(chǎn)中的應(yīng)用

1959年，著名物理學(xué)家理查德·費(fèi)恩曼首次提出納米概念。1981年，蓋爾德·賓尼和海因里?！ち_雷爾發(fā)明了研究納米的重要工具——掃描隧道顯微鏡，將人類(lèi)帶到了0.1～100納米長(zhǎng)度的分子世界[5]。我國(guó)納米技術(shù)目前正處于飛速發(fā)展階段，發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量近年來(lái)顯著增多，穩(wěn)居世界前列[6]。近年來(lái)，納米技術(shù)在口罩生產(chǎn)等衛(wèi)生行業(yè)中的應(yīng)用取得了良好的進(jìn)展。山東森榮新材料公司利用納米技術(shù)成功研發(fā)出具有滅殺病毒作用的PTFE納米口罩膜，該膜具有耐腐蝕、抗病毒等優(yōu)點(diǎn)，可用于口罩生產(chǎn)[7]。劉吉娜等[8]利用聚乙烯吡咯烷酮、丙酮和硝酸銀等物質(zhì)與水性聚氨酯混合，制得新型納米銀抗菌整理劑，用紫外光固化技術(shù)使納米銀顆粒穩(wěn)固的吸附于口罩外層，賦予織物持久長(zhǎng)效的抗菌性。付智珠等[9]利用絲膠蛋白(SS)和聚環(huán)氧乙烷(PEO)為原料，采用靜電紡絲技術(shù)，制得絲膠復(fù)合納米口罩。廣東粵港澳大灣區(qū)國(guó)家納米科技創(chuàng)新研究院研發(fā)了恩伊納米防護(hù)口罩，具有強(qiáng)大抗菌作用，可有效地滅殺致病細(xì)菌[10]。

2 中藥口罩研究進(jìn)展

2.1 中藥藥物口罩

中藥藥物口罩本質(zhì)上是將古代香囊的聞香驅(qū)癘功效與現(xiàn)代口罩的防衛(wèi)過(guò)濾作用相結(jié)合，屬于中醫(yī)學(xué)中聞吸療法的范疇[11]。張有旺等[12]選取黃芪、板藍(lán)根、干擾素三味藥物作為原材料，將藥物載體放入口罩內(nèi)芯，制備了能夠防治感冒的中藥口罩。患者在佩戴口罩時(shí)拉緊耳帶，載體隨之破裂，藥物便會(huì)揮發(fā)隨呼吸進(jìn)入呼吸道而起到治療作用。江波等[13]分別選用射干、甘草與金銀花、甘草兩種組方制備中藥藥物口罩；兩種組方的口罩均可較好地抑制流感病毒血凝素，且能抑制流感病毒的復(fù)制，從而有效地終止流感病毒的感染。李利丹等[14]選取板藍(lán)根、大青葉兩味中藥材為原料制備的中藥藥物性口罩具有很好的抗流感病毒作用。王進(jìn)美等[15]從金銀花等中草藥中提取了綠原酸等一系列抗病毒物質(zhì)，以聚乳酸為壁材、中藥提取液為芯材，制備納米緩釋微膠囊抗病毒防護(hù)材料，有效地緩解了當(dāng)前抗病毒防護(hù)紡織品資源匱乏的問(wèn)題。張曉宇[16]選用白術(shù)、防風(fēng)、細(xì)辛三種中藥材為原料制備出了微孔殼聚糖藥膜，且將其應(yīng)用于口罩中間層。該藥膜口罩可用于防護(hù)呼吸道細(xì)菌性感染。

2.2 中藥納米口罩設(shè)計(jì)思路

近年來(lái)，隨著中藥納米技術(shù)趨于成熟，其廣泛的應(yīng)用前景以及巨大的經(jīng)濟(jì)效益逐漸被世人重視。將中藥納米技術(shù)應(yīng)用于口罩行業(yè)，可提高現(xiàn)代口罩的防護(hù)性能，延長(zhǎng)了過(guò)濾時(shí)間，可緩解疫情期間口罩的資源危機(jī)。中藥納米口罩外層選擇常用的聚丙烯無(wú)紡布，價(jià)廉易得，不會(huì)增加口罩成本；在其表面增加黃芩、連翹、金銀花等具有抗菌殺毒作用的中藥防水納米材料涂層，可避免傳統(tǒng)醫(yī)用口罩遇水便失效的弊端?？谡种虚g層選用載有中藥提取物的高分子納米纖維，在發(fā)揮中藥自身抗菌、抗病毒功效的同時(shí)，直接利用納米材料自身孔徑對(duì)病菌進(jìn)行物理攔截，避免了醫(yī)用口罩因荷電層靜電消除而不得不廢棄的現(xiàn)象?？谡謨?nèi)層采用高分子吸水樹(shù)脂等吸水親膚性材料并輔以薄荷、冰片、蘇合香等芳香中藥材提取液，解決了之前醫(yī)用口罩因哈氣(水汽)等導(dǎo)致荷電層靜電消除以及久戴產(chǎn)生異味等問(wèn)題；中藥提取液還可增強(qiáng)口罩內(nèi)層抵御細(xì)菌、病毒侵襲的能力外，同時(shí)散發(fā)淡淡的中藥清香可提神醒腦，確保佩戴者呼吸舒暢，口氣清爽。中藥納米口罩可配備不同藥物濃度的濾芯，佩戴者可根據(jù)工作環(huán)境狀態(tài)隨時(shí)進(jìn)行更換，避免了因“大材小用”導(dǎo)致藥物資源濫用的局面。中藥納米口罩設(shè)計(jì)思路見(jiàn)圖2。

圖2 中藥納米口罩設(shè)計(jì)思路Fig.2 Design ideas of nano mask of traditional Chinese Medicine

3 展 望

正所謂“病從口入”，佩戴口罩可有效阻擋癘氣進(jìn)入人體內(nèi)部，在抵御呼吸道傳染疾病時(shí)，佩戴口罩是首選預(yù)防措施之一。中藥具有保健作用，可消毒殺菌、提高人體免疫力，予以納米技術(shù)處理后，增加了生物活性，提升了藥效，抗菌效率顯著提高；同時(shí)納米材料本身亦有殺菌、抗病毒作用，即使是對(duì)耐藥菌也很有效。將二者進(jìn)行結(jié)合，研發(fā)載有納米中藥的高分子材料，可對(duì)細(xì)菌、病毒產(chǎn)生雙重消殺作用，能夠主動(dòng)殺死致病病菌，用其制作口罩，防護(hù)性能遠(yuǎn)高于現(xiàn)代醫(yī)用口罩。中藥納米口罩避免了使用各類(lèi)化學(xué)試劑，環(huán)保無(wú)污染、對(duì)人體健康無(wú)損害，不但可有效隔離飛沫與空氣中的懸浮物，還可主動(dòng)殺死或抑制細(xì)菌、病毒等病源微生物。因?yàn)榧{米纖維極細(xì)，口罩的透氣度大大增強(qiáng)，在提高物理過(guò)濾效率的同時(shí)不會(huì)出現(xiàn)悶熱憋氣的現(xiàn)象。中藥納米口罩除可用來(lái)防治各類(lèi)呼吸道傳染性疾病外，由于其中間層載有中藥提取物的高分子納米材料具有多重消殺功能，可有效分解、消除空氣中的有害氣體，能夠抵御甲醛等刺激性氣體危害，可防塵、防霾、防花粉，因此除可用于疫情防控，也可用于防治鼻炎，還可用于粉塵嚴(yán)重或有刺激性氣體、有異味的工作、生活環(huán)境，應(yīng)用前景十分廣闊。