許多病毒性疾病可以通過接觸污染的物體表面?zhèn)鞑。盡管利用消毒劑進行表面消毒可以有效地預(yù)防，但由于其需要消耗勞動力資源并且在實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)用時也會遇到一定的困難：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)前研究中的重點難點。
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)計對照試驗，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。為驗證這一機理，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，以及有文獻報道過光照能夠促進木質(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、氮氣氣氛、遮光三種條件下進行了病毒存活測試。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，與提出的機理相吻合。為了進一步驗證木質(zhì)素涂層在實驗條件下能夠產(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. 驗證活性氧滅活病毒機制
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