許多病毒性疾病可以通過接觸污染的物體表面?zhèn)鞑。盡管利用消毒劑進(jìn)行表面消毒可以有效地預(yù)防，但由于其需要消耗勞動(dòng)力資源并且在實(shí)際情況下很多公共場所不能做到頻繁消毒，因此開發(fā)抗病毒涂層材料有助于解決這一問題。傳統(tǒng)的抗病毒材料主要基于金屬離子和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的合成高分子材料，即便能夠有效滅活病毒，在大規(guī)模應(yīng)用時(shí)也會(huì)遇到一定的困難：例如金屬離子通常有生物毒性、合成高分子的環(huán)境污染和不可持續(xù)性等。開發(fā)成本低廉、環(huán)境友好的抗病毒涂層材料，是當(dāng)前研究中的重點(diǎn)難點(diǎn)。
近日，洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的Francesco Stellacci課題組和Harm-Anton Klok課題組合作報(bào)道了一種基于木質(zhì)素的抗病毒涂層，通過1，4-二氧六環(huán)溶解工業(yè)提取的木質(zhì)素并使用旋涂法制備的表面涂層，能夠?qū)崿F(xiàn)99%滅活單純皰疹病毒二型（HSV-2）；通過分析木質(zhì)素的化學(xué)組成及設(shè)計(jì)對照試驗(yàn)，證明了酚羥基自氧化過程中生成的活性氧滅活了病毒。相關(guān)研究成果以“Lignin: A Sustainable Antiviral Coating Material”為題發(fā)表在《ACS Sustainable Chemistry&Engineering》上。
作者首先選取了幾種常見的工業(yè)木質(zhì)素，以及Jeremy S. Luterbacher等人近期報(bào)道的對苯二甲醛法提取的羥基化木質(zhì)素（https://doi.org/10.1039/D1GC00358E），用旋涂法制備了一系列均一性、耐水性好的木質(zhì)素涂層（圖1）。
圖1. 木質(zhì)素涂層的制備與材料性質(zhì)表征
為了研究木質(zhì)素涂層的抗病毒原理，作者提出木質(zhì)素酚羥基自氧化過程中生成的中間產(chǎn)物活性氧（reactive oxygen species, ROS）可能參與了滅活病毒。為驗(yàn)證這一機(jī)理，考慮到抗壞血酸能夠中和活性氧，木質(zhì)素在無氧條件下不能被氧化，以及有文獻(xiàn)報(bào)道過光照能夠促進(jìn)木質(zhì)素酚羥基的氧化，作者采用蘇打木質(zhì)素涂層，分別在加入抗壞血酸、氮?dú)鈿夥铡⒄诠馊N條件下進(jìn)行了病毒存活測試。結(jié)果（圖3）表面在上述三種條件下木質(zhì)素涂層的抗病毒性能大大降低，與提出的機(jī)理相吻合。為了進(jìn)一步驗(yàn)證木質(zhì)素涂層在實(shí)驗(yàn)條件下能夠產(chǎn)生活性氧，作者利用FOX試劑測定了一般環(huán)境下、50 mW/cm2光照及黑暗中過氧化氫的生成；結(jié)果表明酚羥基含量較多的兩種木質(zhì)素（蘇打木質(zhì)素、TALD-APH木質(zhì)素）產(chǎn)生了較多的過氧化氫，進(jìn)一步說明了木質(zhì)素酚羥基氧化過程中有活性氧中間體的生成。
圖3. 驗(yàn)證活性氧滅活病毒機(jī)制
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