作者:张晴丹 来源:中国科学报 发布时间:2020/3/31 12:53:35
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催化材料可吸附灭活新冠病毒

 

最近,新型冠状病毒感染的肺炎疫情在全世界蔓延,给人类正常活动带来了巨大影响。病毒的种类繁多,结构和组成特征相似且相对明确,但从化学的观点看,病毒所包含的蛋白质、核糖核酸、脂肪膜等生物大分子没有一般的有机物小分子稳定,易于水解或氧化失活。催化是化学家族中的“扛把子”,催化材料能有效活化小分子,那么改变这些大分子应该“不在话下”。因此,基于固体材料的吸附性能、酸碱性、氧化还原性等化学特性,实现对病毒的吸附和灭活在理论上是可行的。

在此设计理念指导下,中国科学院大连化学物理研究所(以下简称大连化物所)于近日成功研发出可吸附灭活新型冠状病毒的催化材料。安徽省疾病预防控制中心(以下简称安徽CDC)进行的病毒灭活实验结果表明,该材料具有直接吸附灭活新型冠状病毒的作用,灭活效率达到96.5%至99.9%。在安徽CDC实验环境中,新型冠状病毒的浓度为5微克/毫升,远高于实际生活场景中的病毒致病浓度。此类固体催化材料无毒,且不溶于水及有机溶剂,可以制成颗粒或担载于各种载体之上,有望广泛应用于抗疫产品及日常空气及水净化用品上,实现对病毒的吸附灭活,提高防护水平。

早在2003年初SARS病毒肆虐期间,大连化物所就提出了利用吸附和催化原理灭活SARS病毒的设想,并紧急调集催化、生物分析与检测的相关研究力量,联合大连医科大学病毒实验室,组成联合攻关团队,发挥学科交叉优势,开展材料设计合成、筛选、细胞毒性及灭活病毒性能等方面的系统研究;按催化剂设计理念快速合成了一百多种无机多孔固体材料,并从中选择典型样品,经多次副流感病毒灭活实验验证后,最终送交军事医学科学院进行SARS病毒灭活实验,证实所选材料具有直接吸附和灭活SARS病毒的作用。

另外,经大连医科大学检测,该类材料对人腺病毒Ⅰ型、Ⅴ型和人疱疹病毒Ⅰ型等也有明显的抑制作用。相关工作发表在《催化学报》《色谱》及《中国病毒学》等杂志。这也是国内外最早利用催化材料灭活SARS病毒的报道。虽然该项研究快速达到了预期目标,但也正是SARS疫情迅速结束的时候,因此并没有真正在抗击SARS疫情中发挥作用。

近期引起大规模疫情爆发的新型冠状病毒,与SARS病毒同属冠状病毒科,且二者基因组序列有较高的相似度。大连化物所在第一时间重启17年前的工作,迅速组建各领域联合交叉攻关团队,在前期工作基础上,升级技术手段,克服重重困难,重点对催化材料批量制备技术和材料吸附灭活病毒性能与机理开展研究。目前已完成单批次百公斤以上催化材料生产,具备吨级以上生产能力。

此外,研究团队还基于空气净化、人身防护等不同场景开展了该类催化材料的应用研究,完成了蜂窝状、金属网状及无纺布等载体的担载及成型技术与工艺开发,为实现该材料在空气过滤与净化、口罩等产品上的应用打下基础。

目前,研究团队正积极寻找合作企业联合进行相关产品的开发,以便尽快投入到实际应用中,助力我国和世界打赢新冠病毒肺炎疫情防控阻击战。

 
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