综述：抗菌防护口罩滤材的创新探索

（编辑推荐）本综述系统梳理了抗菌防护口罩滤材(PMFs)在COVID-19大流行背景下的研究进展，重点探讨了银纳米颗粒(Ag NPs)、季铵盐化合物(BAC/DDAC)等抗菌剂的作用机制，以及兼具超疏水、压电(BaTiO3)特性的多功能滤材设计，为开发可降解、可充电的新型防护装备提供了技术路线图。

　　

抗菌防护口罩滤材的创新革命

防护口罩滤材(PMFs)的使命

作为抵御可吸入颗粒物的物理屏障，PMFs在COVID-19大流行中暴露出传统材料的局限——截获的微生物能在滤材表面存活并传播。手术室场景下，医用口罩需同时防范血液飞溅和手术部位感染，这催生了兼具即时灭活功能的抗菌滤材研发热潮。

抗菌PMFs的武器库

前沿研究通过结构驱动策略整合多种抗菌剂：

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  天然提取物：如罗布麻提取物(AVE)

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  金属纳米材料：银纳米簇(Ag NCs)、氧化铜纳米颗粒

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  有机化合物：苄索氯铵(BAC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)

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  功能聚合物：羧甲基壳聚糖(CMCS)

智能滤材的跨界融合

通过将压电材料BaTiO₃与导电碳黑(CB)复合，开发出能利用呼吸气流产生灭活微生物电场的"自供电"滤材。超疏水表面设计则使水滴接触角>150°，有效阻隔含病毒气溶胶的附着。

灭活微生物的分子战场

抗菌机制呈现多模式特征：

1. 1.

   银离子(Ag⁺)破坏微生物膜电位

2. 2.

   季铵盐分子刺穿病原体包膜

3. 3.

   活性氧(ROS)引发氧化应激

   关键参数包括抗菌剂负载量、环境湿度（最佳RH 40-60%）以及接触时间（通常需30分钟达99%灭活率）。

绿色转型与技术痛点

尽管聚丙烯熔喷布仍是主流基材，纤维素乙酸酯(CA)等可降解材料正崭露头角。现存挑战包括：

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  纳米颗粒脱落引发的生物安全性争议

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  重复使用导致的抗菌剂缓释失效

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  复杂工况（如高湿度）下的性能衰减

从实验室到生产线

香港理工大学2003年SARS期间开发的含银抗菌口罩专利(CN100382705C)标志着技术转化里程碑。当前市场产品多采用三层架构，中间层负载CTAC等季铵盐，过滤效率达N95标准（>94%细菌过滤效率）的同时保持<30Pa/cm²的呼吸阻力。

未来竞技场

下一代PMFs将聚焦：

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  可充电抗菌系统（如光催化再生）

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  仿生结构设计（基于蝉翼表面拓扑）

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  环境响应型智能释放技术

  正如作者团队在ITF-PSTS项目中的实践所示，跨学科协作仍是突破性能天花板的关键路径。