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硬核防疫!广微所研制出可连续多天使用的抗菌口罩!
作者 : 联合医生-WSX 发布时间:2020-03-05

自新型冠状病毒肺炎疫情爆发以来,口罩作为“战疫”所必需防护用品,已成为全民关注的焦点。然而,目前全国口罩资源紧缺,基本处于脱销状态。随着各行各业陆续复工复产复学,返程客流和上班族仍面临“一罩难求”的困境。

 

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口罩重复使用的困境

       在这种形势下,有人提出将佩戴过的口罩进行重复使用。不过,由于普通医用外科口罩的材质主要为熔喷聚丙烯(PP)无纺布,是一种超细静电纤维,原则上是不可清洗,也不可以循环多次使用。因此,一般情况下,一次性口罩建议在使用4-6小时后丢弃。

    

 延长口罩使用时间的尝试

       在疫情防控期间资源有限之际,延长口罩的使用时间不失为一种可能的应变手段。口罩的过滤原理主要是利用静电吸附以及纤维排列后对超细颗粒、飞沫等污染物的阻隔。由于污染物被物理拦截后仍然是保留在口罩表面,因此在保证安全的前提下,考虑口罩重复使用尤其需要注意两点:

      1.如何减少或者去除沉积在口罩上的细菌、病毒等微生物;

      2.如何防止口罩过滤防护性能的降低。

 

       中共中央政治局常务委员会2月12日召开会议,会议强调,要强化医疗物资等的供应保障,充分调动口罩、医用防护服生产企业的积极性,加快推动企业复工达产,鼓励有条件的企业扩大产能或转产。现在全国的口罩产能上来了,但又因为熔喷聚丙烯(PP)无纺布供应紧张,口罩供应依然十分紧张。

 

       为了响应党中央和地方政府的号召,满足防疫口罩的需求,弥补普通口罩重复使用性能的不足之处,广州市微生物研究所在广州高新区投资集团的大力支持下,迅速行动,联手深圳市腾他抗菌纺织品有限公司,采用新材料——钛银金属抗菌防护隔离布,研制出抗菌防护型口罩(抗菌Ⅰ型)(以下简称“抗菌口罩”),作为在疫情防控关键时期,为解决口罩紧缺问题提供一种可行性方法。

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接下来让我们一起一探究竟~

 

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钛银金属抗菌防护隔离布的性能

 

       抗菌口罩采用的钛银金属抗菌防护隔离布,已通过中国人民解放军军事医学科学院、四川大学华西医院检测分析,具有抗菌抗病毒功能,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、耐药鲍曼杆菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、耐万古霉素屎肠球菌等致病菌抑菌率为100%;经研究对人类免疫缺陷病毒(HIV-1)、新城疫病毒(NDV)、禽流感病毒(AIV)、肝炎病毒、H3N2流感病毒有明显的抑制和杀灭作用。同时,具有非溶出性,避免了传统溶出性抗菌产品的多种缺陷,对皮肤无刺激、无致敏反应,无毒无害,且利用物理方法杀菌,不存在耐药性问题,对多种耐药菌亦有较好的抑制效果。

 

     实验室依据GB/T 31713-2015 抗菌纺织品安全性卫生要求和GB/T 20944.2-2007 纺织品抗菌性能的评价对钛银金属抗菌防护隔离布的抗菌物质溶出性和抗菌性能进行测试。测试结果表明,钛银金属抗菌防护隔离布抗菌物质为非溶出性,钛银金属抗菌防护隔离布对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抗菌率均大于99%,具有良好的抗菌性能。

 

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抗菌口罩的性能

 

       针对抗菌口罩的主要防护性能和重复使用可行性情况,在专业第三方检测机构实验室进行了试验验证,并拥有准确的检测数据作为支撑。首先,对抗菌口罩的主要性能指标进行了权威检测,检测结果表明:抗菌口罩的防护性能和微生物指标均能满足YY 0469-2011《医用外科口罩》的标准要求,且高于YY/T 0969-2013《一次性使用医用口罩》。其中颗粒物过滤效率为86.2%,远远高于标准要求的30%;细菌过滤效率为95.8%,达到了95%以上的要求,同时微生物指标、口罩带、压力差等性能指标也完全满足标准的相关规定。

 

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抗菌口罩与常用口罩的使用对比试验

 

       为了进一步验证抗菌口罩的抗菌性能持久性和重复使用可行性,从日常生活场景(非医院、非疫区等高危场所)中随机选择年龄22岁~35岁的若干名志愿者,分别连续佩戴使用抗菌口罩(试验组)、市售普通医用外科口罩(对比组)和KN95防护口罩(对比组),每天佩戴时间均按照正常上班时间8小时计,当防护性能或微生物含量指标出现不合格,即终止实验(严格按照YY 0469-2011标准要求)。通过分别跟踪测定当天重复使用后口罩的防护性能和微生物含量指标,以对比分析抗菌口罩、市售普通医用外科口罩和KN95防护口罩的重复使用性能情况。

 

       经过志愿者每天8小时连续佩戴使用3天后,抗菌口罩表面细菌菌落总数仍远低于国家标准允许的范围值(≤100 CFU/g),在佩戴4天后才略高于标准安全限值;相反,市售的普通医用外科口罩连续佩戴2天后,细菌菌落总数已超过了国家标准允许范围值的3-4倍,不宜再重复连续使用;KN95防护口罩佩戴1天后,即出现微生物含量指标不合格现象,且已超出了标准限值的2倍。同时,抗菌口罩在连续使用4天后,其细菌过滤效率仍高达95.4%,而普通医用外科口罩则在连续佩戴2天后,细菌过滤效率仅保留至86.2%,已低于国家标准的限值要求(95%)。因此,抗菌口罩的重复使用性能相对更好,可以较长时间连续佩戴,在保证质量安全的前提下,最佳使用周期推荐为4天。

 

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       与市售普通口罩相比,抗菌口罩的主要优势在于采用了高效持久的特殊抗菌材料在超高真空及1200~1400℃的高温状态下,采用超高真空深层离子锚定技术方法,用金属原子撞击设备和热辐射等专用大型设备,将二氧化钛、银等金属按照合理比例锚定镶嵌在纺织品纤维内部,结合Ti-Ag抗菌原理,利用物理方法显著提高口罩的抗菌或抑菌效果,限制细菌等微生物的快速繁衍。

 

       基于光催化反应使有机物分解而具有抗菌、抗病毒作用。在水和空气体系中,在阳光尤其是紫外线的照射下,被激活产生带负电的电子(e-) 和带正电的空穴(h+) 发生系列反应,形成空穴电子对。这些空穴电子对与其表面吸附的H2O或OH-和O2作用生成羟基自由基OH-和超氧化物阴离子自由基O-。新生成的自由基具有很强的化学活性,特别是氧原子能与多数有机物反应(氧化),因而能有效地分解破坏空气中的多种有毒气体,当遇到细菌时可直接攻击细菌的细胞壁、细胞膜或细胞内的组成成分。另外,这些活性氧还导致细菌及病毒DNA链中的碱基之间的磷酸二酯键的断裂,破坏DNA双螺旋结构,从而破坏微生物细胞的DNA复制而紊乱细胞的代谢,从而达到抗菌、抗病毒效果。

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总结 

       综上所述,本次开发出的抗菌口罩特性主要包括:

1.抗菌效率高微生物指标合格,且细菌过滤效率在95%以上,高于一次性使用医用口罩质量标准。

2.重复使用性能好。在无需处理、保证质量安全的前提下,重复使用周期可长达4天或以上(以每天连续佩戴8小时计)。

3.颗粒过滤效率高。对颗粒物的过滤效率达到86%以上,远高于医用外科口罩30%标准要求。

4.舒适安全。本产品布质细软,结构紧密,防湿性好,不易被体液浸透。无皮肤刺激、无过敏反应,对人体无任何副作用。

5.通透性好。抗菌口罩的折叠型设计,佩戴后自然形成气室,可让呼吸通畅。

6.绿色环保。抗菌口罩可持续使用4天或以上,大大提升了口罩的使用效率,减少了资源损耗,同时还有利于降低废弃口罩垃圾导致的环境污染问题。

 

       此次的疫情是一场没有硝烟的战争,广微所坚持科技抗疫,努力为抗“疫”贡献应有的力量,助力打赢疫情防控阻击战。

        全力以赴,抗击疫情,广微所一直在行动!

 

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   实验数据:

万分龙、徐国洋、黄东浪、盛嘉俊、杨联胜

胡海艳、黄秀敏、黄洁娜、郑苗、罗仲安

   文字来源

杜少平

 

 

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