倫斯勒理工學院的研究人員創造了一種實用的方法來生產N95口罩，這種口罩既是優秀的細菌屏障，又是接觸性的細菌殺手。這種抗病毒和抗菌口罩可以佩戴更長的時間，這將減少塑料垃圾，因為不需要經常更換。

為了防治傳染性呼吸道疾病和環境污染，化學和生物工程助理教授、倫斯勒生物技術和跨學科研究中心（CBIS）成員Helen Zha與材料科學和工程副教授、倫斯勒材料、設備和集成系統中心（cMDIS）成員Edmund Palermo展開了合作。

“這是一個多方面的材料工程挑戰，有一個偉大的、多樣化的合作者團隊，”Palermo說。”我們認為這項工作是邁向更持久、自我消毒的個人防護設備，如改良N95口罩的第一步。它可能有助於減少空氣中病原體的普遍傳播”。

根據最近發表在《應用ACS材料與界面》上的研究，研究人員成功地將廣譜抗微生物聚合物嫁接到N95面罩中使用的聚丙烯過濾器上。N95呼吸器面罩的設計是為了在臉上提供非常緊密的貼合，並對空氣中的微粒進行高效過濾。

“N95口罩中的活性過濾層對化學改性非常敏感，”Zha說。”它可以使它們的過濾性能變差，所以它們的性能基本上不再像N95口罩。一方面它們是由聚丙烯製成的，很難進行化學改性。另一個挑戰是，我們不想破壞這些口罩中非常精細的纖維網絡。”

Zha和Palermo與來自倫斯勒、密歇根技術研究所和麻省理工學院的其他研究人員一起，使用紫外線（UV）引發的接枝法將抗菌性季銨聚合物共價連接到非織造聚丙烯織物的纖維表面。這些織物由Hills公司捐贈，由倫斯勒大學校友Tim Robson提供。

Zha說：”我們開發的工藝使用一種非常簡單的化學方法來創造這種非瀝清聚合物塗層，它可以通過基本上打破它們的外層來殺死病毒和細菌。這是非常直接的，也是潛在的可擴展的方法”。

該團隊在他們的過程中只使用了紫外線和丙酮，這些材料都是可以輕易找到且工序也是易於實施的。此外，該工藝可以應用於已經生產的聚丙烯口罩回收物，而不是必須重新開始製造過程。。

當該工藝直接應用於N95口罩的過濾層時，該團隊看到了過濾效率的下降，但解決方案是簡單的。用戶可以戴上一個未經改進的N95口罩，同時在上面再加一層聚丙烯，上貼面有抗菌聚合物。而在未來，口罩製造商可以製造一種將抗菌聚合物融入頂層的口罩。

由於國家科學基金會的快速反應研究（RAPID）資助，Zha和Palermo在2020年開始了他們的研究，當時N95口罩供不應求。

醫護人員甚至在重複使用本應一次性使用的口罩。快進到2022年，所有類型的口罩現在都廣泛供應。然而，COVID的發病率仍然很高，未來發生另一次大流行的威脅是一個明顯的可能性，而一次性使用的口罩正在堆積在垃圾填埋場難以降解。

Zha說：”這種技術將越來越重要。由空氣傳播的微生物引起的疾病威脅不會消失。現在是時候了，我們應該提高我們用來保護自己的材料的性能和可持續性。”

倫斯勒工程學院院長Shekhar Garde說：”在聚丙烯上附著能殺死病毒或細菌的化學基團是一個聰明的策略。鑑於聚丙烯在日常生活中的大量使用，也許這種策略在許多其他情況下也是有用的”。

這項研究得到了美國國立衛生研究院/國家健康研究所的資助。