緬因大學(xué)和馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校的研究人員設(shè)計(jì)了新的液體涂層空氣過(guò)濾器，可以更好地早期檢測(cè)和分析空氣中的細(xì)菌和病毒，包括導(dǎo)致COVID-19的細(xì)菌和病毒。

雖然傳統(tǒng)的空氣過(guò)濾器有助于控制疾病在醫(yī)院和交通樞紐等公共場(chǎng)所的傳播，但它們很難讓捕捉到的病原體存活下來(lái)進(jìn)行測(cè)試。這種效率低下會(huì)抑制科學(xué)家早期識(shí)別生物威脅的能力，從而阻礙任何應(yīng)對(duì)和保護(hù)措施。

由UMaine生物醫(yī)學(xué)工程副教授Caitlin Howell領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種帶有液體層的復(fù)合膜，用于過(guò)濾，更適合捕捉存活的細(xì)菌和病毒樣本進(jìn)行分析。豬籠草有一個(gè)光滑的邊緣和內(nèi)壁，可以讓昆蟲(chóng)掉下來(lái)，困在它的消化液中。研究人員模仿豬籠草的膜，通過(guò)保持捕獲的細(xì)菌和病毒可用于檢查，他們的新型液體涂層空氣過(guò)濾器可以加強(qiáng)空氣采樣工作，早期病原體檢測(cè)和國(guó)家安全的生物監(jiān)測(cè)。

研究人員開(kāi)發(fā)了多種含有液體涂層膜技術(shù)的過(guò)濾器，并測(cè)試了它們保存和釋放大腸桿菌、SARS-COV-2、以及攻擊中樞神經(jīng)系統(tǒng)的JC多瘤病毒的能力。他們特別發(fā)現(xiàn)，與沒(méi)有液體涂層的過(guò)濾器相比，有液體涂層的高效微?？諝膺^(guò)濾器(HEPA)捕獲了更多空氣中的病原體。研究小組在《ACS Applied Materials & Interfaces》雜志上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。

“在大流行的早期階段，我們實(shí)時(shí)觀察到有多少問(wèn)題是由沒(méi)有人知道空氣傳播的病毒在哪里和不在哪里引起的。我們有一個(gè)可以開(kāi)始解決這一需求的系統(tǒng)，所以我們有責(zé)任站出來(lái)提供幫助，”Howell說(shuō)。

“我認(rèn)為，對(duì)于我們的病人和我們作為護(hù)理人員來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)將給我們信心，讓我們?cè)谶M(jìn)行護(hù)理時(shí)更安全，”東區(qū)緊急醫(yī)療研究所的醫(yī)學(xué)主任Robert Bowie博士說(shuō)?！爸牢覀円呀?jīng)改善了環(huán)境安全，這讓我們更容易離開(kāi)我們所愛(ài)的人，去工作照顧別人。”

該項(xiàng)目是橫跨生物醫(yī)學(xué)工程、化學(xué)工程和微生物學(xué)領(lǐng)域的重大跨學(xué)科努力。UMaine生物醫(yī)學(xué)工程團(tuán)隊(duì)包括第一作者和Susan J. Hunter總統(tǒng)獎(jiǎng)得主Daniel Regan，生物醫(yī)學(xué)科學(xué)研究生院工程(GSBSE)博士生Chun Ki Fong和前碩士生Justin Hardcastle。由副教授Melissa Maginnis領(lǐng)導(dǎo)的微生物學(xué)團(tuán)隊(duì)包括分子和生物醫(yī)學(xué)科學(xué)博士生Avery Bond，以及當(dāng)時(shí)大學(xué)廢水分析實(shí)驗(yàn)室助理Claudia Desjardins。麻省大學(xué)阿默斯特分校的化學(xué)工程團(tuán)隊(duì)由Jessica Schiffman教授和博士生Hung Shao-Hsiang組成。

Regan于2019年3月首次向他的論文委員會(huì)提出了液體涂層空氣過(guò)濾器的最初概念，以捕獲含有細(xì)菌的氣溶膠，這是基于與軍事研究人員的對(duì)話，以及對(duì)醫(yī)療后送過(guò)程中檢測(cè)潛在污染的擔(dān)憂(yōu)。他還在2020年UMaine學(xué)生研討會(huì)上發(fā)表了題為“優(yōu)化液體門(mén)控膜用于生物氣溶膠捕獲和釋放”的演講，該演講為他贏得了Susan J. Hunter博士總統(tǒng)研究影響?yīng)劇?/p>

Howell、Maginnis、Schiffman和Holmes意識(shí)到這也適用于COVID-19大流行早期的含病毒氣溶膠，并申請(qǐng)了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的資助，這一概念得到了進(jìn)一步發(fā)展和完善。2020年，該項(xiàng)目獲得了22.5萬(wàn)美元的NSF EAGER獎(jiǎng)，這是一項(xiàng)早期概念贈(zèng)款，用于支持“未經(jīng)測(cè)試但可能具有變革性的研究想法或方法”。

Regan說(shuō):“COVID-19不斷提醒人們，生物監(jiān)測(cè)能力為決策者提供了重要作用，可以為減少生物風(fēng)險(xiǎn)提供詳細(xì)信息。僅在去年一年，世界就經(jīng)歷了后果嚴(yán)重的病原體，包括猴痘的爆發(fā)、蘇丹埃博拉病毒的死灰復(fù)燃以及呼吸道合胞病毒感染(RSV)的大量病例。對(duì)病原體早期預(yù)警的需求非常大，我們希望對(duì)液體涂層空氣過(guò)濾器的進(jìn)一步投資可以幫助提高氣溶膠檢測(cè)的生物監(jiān)測(cè)能力?！?/p>

Daniel P. Regan, ChunKi Fong, Avery C. S. Bond, Claudia Desjardins, Justin Hardcastle, Shao-Hsiang Hung, Andrew P. Holmes, Jessica D. Schiffman, Melissa S. Maginnis, Caitlin Howell. Improved Recovery of Captured Airborne Bacteria and Viruses with Liquid-Coated Air Filters. ACS Applied Materials & Interfaces, 2022; 14 (45): 50543