氮化硅（Si3N4）对SARS-CoV-2和MERS-CoV的抗病毒效能研究及其在个人防护装备创新中的应用

这篇综述揭示了氮化硅（Si3N4）作为无机添加剂在个人防护装备（PPE）中的突破性应用。研究通过对比α相和β相Si3N4粉末对多种SARS-CoV-2谱系及MERS-CoV的灭活效果，证实α-Si3N4通过降解病毒RNA实现高效灭活（10分钟接触即可显著降低病毒滴度），为未来流行病防控提供了新型材料解决方案。

　　

1 引言

新冠疫情暴发后，非药物干预措施如口罩成为阻断SARS-CoV-2传播的关键。氮化硅（Si₃N₄）作为一种FDA批准用于脊柱植入物的非氧化物陶瓷，其表面水解产生的氨（NH₃）和一氧化氮（NO）等活性氮物种展现出广谱抗病毒潜力。既往研究证实其对流感病毒和SARS-CoV-2变异株的灭活作用，但α相与β相Si₃N₄的效能差异及在非织造布中的优化应用尚待探索。

2 结果

2.1 材料表征

扫描电镜（SEM）显示α-Si₃N₄（AP⁴）颗粒呈等轴状，比表面积9.5091 m²/g；β-Si₃N₄（AP²）为六方晶系，表面经烧结助剂修饰后胺基团密度降低。

2.2 时间依赖性灭活

15% α-Si₃N₄悬浮液在30分钟内使SARS-CoV-2（谱系A）滴度降至检测限以下（99.97%抑制），而β相仅达94.15%。细胞毒性实验显示α相较β相更安全（80% vs 60%存活率）。

2.3 作用机制

RT-qPCR证实病毒RNA降解与滴度下降同步，且病毒未被Si₃N₄颗粒吸附。α相较β相额外引起病毒蛋白氧化损伤，提示多重灭活途径。

2.4 广谱抗冠状病毒活性

α-Si₃N₄对SARS-CoV-2所有测试谱系（含Alpha、Beta变异株）及MERS-CoV均实现完全灭活，β相对MERS-CoV抑制率为99.1%。

2.5 织物应用突破

干法电流渗透技术将α-Si₃N₄均匀负载于纺粘聚丙烯纤维，10分钟接触即可使病毒减少97%（ISO 18184标准测试）。优化后的"三明治"结构非织造布较传统浆料负载法效率提升30%。

3 讨论

α-Si₃N₄的卓越性能源于其低加工度保留的表面胺基团，而β相因烧结工艺削弱水解活性。研究首次证实Si₃N₄织物对气溶胶病毒的潜在拦截能力，其规模化生产可采用现有电渗透设备。相较于铜、铝 nitride等材料，Si₃N₄兼具生物安全性与高效灭活特性，未来可拓展至HEPA过滤系统。

4 材料与方法

实验采用Vero E6细胞培养病毒，通过噬斑法测定滴度。织物处理采用交替电流技术，SEM和BET法表征材料特性。统计学分析使用GraphPad Prism 10.4.1，显著性阈值设为p<0.05。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持内容，专业术语均保留原始格式。）