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Advanced Functional Materials | 辜美佳等揭示疏水性激光诱导石墨烯在温和条件下高效快速灭活人类冠状病毒

来源:admin  浏览量:  更新时间:2021-03-20 11:38:10

202139日,材料领域国际顶级学术期刊Advanced Functional Materials(影响因子16.836),在线发表了我院组合生物合成与新药发现教育部重点实验室邓子新院士团队辜美佳老师的研究论文(原文连接:https://doi.org/10.1002/adfm.202101195),题为“Highly Efficient and Rapid Inactivation of Coronavirus on NonMetal Hydrophobic LaserInduced Graphene in Mild Conditions”(被选为VIP paper)。该研究揭示了疏水性激光诱导石墨烯在温和条件下即可高效快速灭活两种人类冠状病毒。武汉大学药学院为第一单位。

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由严重急性呼吸综合征冠状病毒2SARS-CoV-2)引发的2019年冠状病毒(COVID-19)大流行在全球范围内造成了大量的感染病例和人员死亡。但现有的抗病毒的材料和方法(金属、化学物质、高温和紫外线照射)虽可灭活病毒,但它们的毒性、昂贵的价格以及不便的操作性严重限制其推广和使用。普通石墨烯的光热效应赋予其良好的抗病毒能力,但是日常生活中的太阳光不足以诱导石墨烯产生消灭病毒的高温(110℃)。因此,研制能够在温和条件下有效、快速地灭活病毒的石墨烯材料在新冠大流行中具有广泛的研究价值。

我院辜美佳老师与香港城市大学叶汝全教授,香港科技大学唐本忠院士合作在空气和氮气条件下通过激光诱导石墨烯一步法制备亲水性石墨烯膜(LIG)和疏水性石墨烯膜(HLIG),然后在LIG膜表面再次通过激光诱导制备纳米银石墨烯复合膜(Ag NPs/LIG)。激光诱导石墨烯乃突破性 “环保技术”,基本上含碳的材料,例如纤维和纸张等生物质材料,都可采用这技术;而且可在室温操作,除原材料外,无需使用其他化学物,既不造成污染,能源消耗也不多。HLIG为非金属材料,安全无毒,而光热效应和疏水性赋予其对于HCoV-OC43 HCoV-229E两种人类冠状病毒良好的抗病毒效果。从HCoV-OC43HCoV-229E两种病毒的核酸水平、蛋白表达水平和病毒滴度等方面综合评价了LIGH-LIGAg-NPs/LIG和外科口罩内芯熔喷织物(MBF)的抗病毒作用。在日光下暴露15min后,即可使HLIGHCoV-OC43HCoV-229E抑制率提高至97.5%95%,远高于MBF。不仅如此,HLIG的病毒灭活效果非常稳定。三次使用后,HLIG仍对HCoV-OC43HCoV-229E两种病毒分别具有97%68.67%的抗病毒效果。低成本、可大量生产、温和的杀病毒条件、可重复使用性和可持续性使HLIG成为一种极有前景的材料,在新冠大流行期间的日常保护中具有极高的潜在应用价值。目前,以相关激光诱导石墨烯材料生产的口罩已量产。

 

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LIG, HLIG和Ag NPs/LIG的表征

 

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 LIG, HLIG, Ag NPs/LIG和MBF的抗病毒效果

 

该项工作得到了武汉大学生命科学学院中国典型培养物保藏中心沈超副教授的大力支持。