新型纳米结构塑料表面可在接触时破坏病毒，有望帮助阻断传播链

研究人员开发出一种新型柔性塑料薄膜，当病毒落在其表面时可被直接物理破坏，为手机屏幕、医院设备以及其他高频接触表面提供了一种全新的抗病毒解决方案，有望帮助降低呼吸道病毒在环境表面的传播风险。

与以往基于金属或硅材料的抗病毒表面相比，这项新技术不仅能够有效灭活病毒，同时在实际应用和规模化制造方面更具优势。

该材料采用柔性透明丙烯酸塑料制成，其表面经过纳米级精细结构加工，形成大量超细“纳米柱”结构。当病毒接触表面时，这些纳米柱会同时作用于病毒外层包膜，对其进行抓取和拉伸，使病毒外壳承受超过极限的机械应力，最终发生破裂，从而失去感染能力。与传统依赖化学消毒剂或抗病毒涂层不同，这种方法完全依靠物理机制实现病毒灭活，无需释放任何活性化学物质。

该研究成果发表于国际顶级期刊《Advanced Science》。研究进一步指出，与早期认为纳米结构通过“刺穿”病毒实现灭活不同，本研究发现，通过多点接触引起的“拉伸破裂”实际上是更为有效的病毒灭活机制。

在针对人类副流感病毒3型（hPIV-3）的实验中——该病毒可引起细支气管炎和肺炎——研究团队发现，在接触该表面1小时内，约94%的病毒颗粒被破坏，或损伤至无法继续复制并引发感染。

论文第一作者、澳大利亚皇家墨尔本理工大学（RMIT）博士研究生 Samson Mah (中文名：马伟良) 表示，团队所使用的是一种低成本、柔性的透明塑料材料，可采用类似保鲜膜的大规模卷对卷工业工艺进行制造。

他说：“随着纳米制造技术不断进步，我们的研究为未来设计更高效的抗病毒表面提供了更加清晰的结构设计原则。”

“未来，这种材料有望应用于手机屏幕、键盘、医院操作台面及公共设施表面，在无需使用刺激性化学消毒剂的情况下，实现持续性的抗病毒保护。”

“我们的模具设计可以直接适配现有卷对卷生产工艺，这意味着抗病毒塑料薄膜未来可利用现有工业设备实现规模化生产。”

马先生进一步指出，研究发现纳米柱之间的间距比其高度对抗病毒效果影响更大。

研究揭示纳米柱之间的间距远比其高度更能决定抗病毒效果。

他说：“通过系统调节纳米柱的间距和高度，我们发现结构排列的紧密程度是影响病毒破坏效率的关键因素。”

“当纳米柱之间距离更近时，会有更多纳米柱同时作用于同一个病毒颗粒，从而将其外膜拉伸至破裂极限。”

此前在刚性纳米尖刺硅材料上的研究已经表明病毒可被物理破坏，而本项研究进一步证明，即使是较为钝化的纳米柱结构，只要排列足够紧密，同样能够高效灭活病毒。

研究团队据此提出了一项简单而重要的设计原则：无论是纳米尖刺还是纳米柱结构，纳米特征之间的距离越小，其抗病毒效果越强。

实验结果显示，当纳米柱间距约为60纳米时，抗病毒效果最强；当间距扩大至100纳米时，灭活能力显著下降；而当间距增加至200纳米时，抗病毒作用几乎完全消失。

目前该研究主要聚焦于hPIV-3这一具有脂质外膜的包膜病毒。研究团队下一步计划进一步测试尺寸更小以及无包膜病毒，以评估该纳米结构表面的广泛适用性。

包膜病毒具有较脆弱的脂质外膜，因此更容易受到纳米结构产生的机械应力破坏；相比之下，无包膜病毒缺乏这一脂质层，通常更难灭活。

此外，团队还计划进一步研究该纳米结构在曲面上的应用性能，因为表面弯曲程度可能影响纳米柱之间的实际间距和抗病毒效果。

论文共同作者、RMIT杰出教授Elena Ivanova表示，团队非常期待与产业界合作，推动该技术走向实际应用。

她表示：“我们认为这项表面纳米结构技术非常适合日常场景应用，并已准备好与企业合作，进一步优化其大规模制造工艺。”

有意与RMIT开展合作的机构可联系：research.partnerships@rmit.edu.au.

论文《Designing Scalable Mechano-Virucidal Nanostructured Acrylic Surfaces for Enhanced Viral Inactivation》已发表于《Advanced Science》。（DOI: 10.1002/advs.202521667）