石墨烯在温和条件下高效快速灭活冠状病毒
第一作者：黄丽蓓和辜美佳
通讯作者：叶汝全，唐本忠，沈超
通讯单位：香港城市大学，香港科技大学，武汉大学
论文DOI：10.1002/adfm.202101195
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疏水激光诱导石墨烯（HLIG）能有效地通过光热效应和疏水性的协同作用使冠状病毒失活。在较低能量（光或电）使用下，非金属的HLIG在15分钟内能够使97.5%
的HCoV-OC43和95%的
HCoV-229E失活。经多次使用，HLIG的抗病毒性能仍保持稳定。
背景介绍
A.
新型冠状病毒的危害由严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）引发的2019年冠状病毒（COVID-19）大流行已在全球范围内造成无数感染病例和死亡，严重阻碍了全球经济的发展。尽管有许多疫苗已经成功研发，但由于有效时间、病毒的潜在突变和疫苗的生产能力等方面存在不确定性，疫情的结束无法单纯地依赖疫苗。病毒传播的主要方式是呼吸道飞沫的传播和身体接触，因此世界卫生组织建议戴口罩和遵循卫生习惯来控制病毒。但目前的口罩不具备抗病毒功能。
B.
传统的抗病毒材料金属材料、化学药物、高温、和紫外线照射可以灭活病毒，但它们的细胞毒性和对人体的损害不容忽视，相对高昂的价格和对仪器的依赖性进一步限制了它们的日常应用。因此，在疫情肆虐下，开发出能在温和条件下有效快速灭活病毒的廉价材料迫在眉睫。虽然先前的研究表明石墨烯材料在阳光下表现出优异的抗菌性，并提出光热效应引起的高温（如110℃）可能使病毒失活，但没有直接证据表明其具体抗病毒效果。此外，这样的高温在实际情况下可能是不现实的，因为日常室外的太阳辐照度通常较低，很难达到这么高的温度。
研究出发点
本文报道了激光诱导石墨烯（LIG）及其复合物对作为SARS-CoV-2替代物的两种人冠状病毒HCoV-OC43和HCoV-229E具有良好的抗病毒活性。疏水性LIG（HLIG）即使不添加任何金属添加剂，也能在较低温度~46℃下，使≥95%的HCoV-OC43和HCoV-229E在15分钟内灭活。这种温度可以通过LIG的光热作用或焦耳加热来实现。银纳米粒子/LIG复合材料（Ag-NPs/LIG）也表现出相似的性能，但它具有很强的细胞毒性。经过多次洗涤和干燥后，HLIG抗病毒能力依然保持，表明其可重复使用性。具有良好稳定抗病毒作用的多孔LIG在口罩、空气过滤、污水处理等过滤领域有着广阔的应用前景。此外，LIG还可以与其他材料（如柔性聚合物和建筑材料）结合，
间歇性地施加电压将温度提高到~46℃时，可以使门把手、地面等表面都具有抗病毒作用，可极大减弱病毒的传播力。
图文解析
LIG和HLIG可通过普通二氧化碳激光器直接由木材、纸张、布和聚合物等前驱体直接转化。它是一种快速、绿色的方法，不需要苛刻的条件，如高温、高压、大量的化学品消耗。在LIG上滴适量AgNO3溶液，然后再进行一次激光扫描，可获得Ag NPs/LIG复合材料。拉曼光谱显示石墨烯材料的三个特征峰，G峰，D峰和2D峰。Ag NPs/LIG的XRD图谱显示面心立方银晶体Ag的（111）、（200）、（220）、（311）和（331）晶面。26°处的宽峰可归结为石墨的（002）面，层间间距为3.4埃。在空气中进行激光扫描LIG显示亲水性，而在惰性气氛下LIG表现疏水性。TEM图像显示了LIG为少层石墨烯，球形的Ag-NPs分布均匀，尺寸为几十纳米。
