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摘要近年来，呼吸道传染病频发对人类的生命健康和社会发展造成了严重破坏，合理选择及佩戴口罩成为预防疾病流行的关键措施。口罩材料的理化性能与构造形式引起国家有关职能部门的密切关注。《“健康中国2030”规划纲要》将口罩质量标准纳入国家公共卫生体系，确保有效预防呼吸道传染病的发生，并推动研发高效、环保、舒适的新型口罩材料。<br>　　目前，常用口罩可分为N95型医用防护口罩、一次性口罩、医用外科口罩等。这些口罩普遍存在舒适性欠佳、过滤效率低下、缺乏抗菌功能、不易降解等技术瓶颈。研制一种集抑菌杀毒和安全无害于一体的新型口罩材料，既满足了疾病防控的迫切需求，也可顺应绿色环保的发展趋势，具有广阔市场前景。<br>　　第一部分：丝素蛋白/不同浓度壳聚糖季铵盐纳米材料的制备及生物安全性评价<br>　　目的：通过联合燕山大学环境化工学院共同制备一类新型自组装、自修复丝素蛋白壳聚糖季铵盐静电纺丝复合薄膜并独立检测其生物<br>　　安全性，旨在替代传统口罩成为新型口罩材料，并探讨其应用价值及未来前景。<br>　　方法：通过静电纺丝技术制备一类纳米纤维薄膜，并应用扫描电子显微镜观测制备的一类新型口罩材料形貌特征；采用CCK8法检测纳米口罩材料对小鼠成纤维细胞L929的体外细胞毒性；通过新西兰兔皮肤刺激实验及豚鼠致敏实验评价刺激性及致敏性；应用豚鼠红细胞检测材料的溶血作用。<br>　　结果：成功制备了四种丝素蛋白壳聚糖季铵盐静电纺丝复合薄膜， SF/PEO、SF/PEO/5%HACC、SF/PEO/10%HACC、SF/PEO/20%HACC。各组纳米口罩材料在扫描电镜下呈现光滑且粗细均匀的纤维结构，未见串珠、明显断裂及粘连等现象。SF/PEO、SF/PEO/5%HACC、SF/PEO/10%HACC、SF/PEO/20%HACC组材料浸提液对L929细胞24 h增殖率分别为95.82%，93.67%、89.49%、84.67%，均满足国家标准中的要求。在动物实验中，各口罩材料实验区域均未引起红斑和水肿，HE染色结果与阴性对照组相似。纯SF、SF/PEO/5%HACC、SF/PEO/10%HACC、SF/PEO/20%HACC红细胞溶血率分别为0.96%、1.65%、2.67%、3.76%，均小于5%，按行业标准YY∕T 1651.1-2019，上述四种材料满足该要求。<br>　　结论：本研究制备了一类以丝素蛋白为基底，搭载不同浓度消毒剂壳聚糖季铵盐的静电纺丝复合薄膜。该材料没有产生细胞毒性及溶血毒性，与豚鼠皮肤和新西兰兔皮肤相容性较好，均符合国家及行业相关标准，有望成为一种具有良好细胞相容性、不含刺激性和致敏性的创新抗菌口罩材料。<br>　　第二部分：丝素蛋白/不同浓度壳聚糖季铵盐复合口罩薄膜过滤与抑菌性能检测<br>　　目的：评估制备的新型丝素蛋白壳聚糖季铵盐静电纺丝复合薄膜的抑菌及过滤性能，为其在抗菌口罩中的使用提供借鉴。<br>　　方法：以大肠埃希菌、表皮葡萄球菌作为实验菌，检测口罩材料的细菌过滤效率。从河水中提取一株粘质沙雷菌噬菌体并对其进行纯化与基因测序鉴定；以该噬菌体作为病毒代表，检测新型口罩材料的病毒过滤效率。采用载体抑菌实验、K-B纸片扩散实验、细菌生长曲线及扫描电镜观察细菌的超微结构，评估口罩材料的抑菌效果。<br>　　结果：成功分离并鉴定了一株针对粘质沙雷菌ATCC 8039的噬菌体，其呈蝌蚪样外形，头部直径（58 ± 2）nm，尾部直径（11 ± 1） nm，命名为粘质沙雷菌噬菌体LY182024（Serratia phage LY182024）。四种新型口罩材料SF/PEO、SF/PEO/5%HACC、SF/PEO/10%HACC、SF/PEO/20%HACC 2 min大肠埃希菌过滤效率分别为96.14%、96.95%、97.64%、98.22%；2 min表皮葡萄球菌过滤效率为96.99%、97.67%、98.37%、99.16%；2 min病毒过滤效率分别为93.58%、94.64%、96.21%、98.21%，均达到N95型口罩的防护标准。使用K-B纸片扩散法检测材料的抑菌效果，SF/PEO/20%HACC实验组可见直径大于1 mm的抑菌环，表明该口罩材料对表皮葡萄球菌、粘质沙雷菌等具有抑制作用。载体抑菌实验显示，SF/5%HACC口罩材料对大肠埃希菌抑菌率为39.02%，对表皮葡萄球菌抑菌率为58.33%，认定对大肠埃希菌无抑制效果，而对表皮葡萄球菌在一定程度上具备抑制效果；SF/10%HACC实验组对上述两种细菌抑菌率大于50%；SF/20%HACC口罩材料对大肠埃希菌及表皮葡萄球菌抑制率都大于90%，认为该材料具有极强抗菌作用，且随着消毒剂壳聚糖季铵盐浓度增加，抑菌效果增强，有剂量依赖性。细菌生长曲线实验表明，随着抗菌剂含量的增加，两种细菌均表现出适应期延长，对数生长期缩短，衰退期提前等现象；并且与大肠埃希菌相比，该材料对表皮葡萄球菌的抑制作用更强。扫描电镜下可见，阴性对照组细菌形态规则光滑，细胞质均匀，拟核区域清晰。在SF/20%HACC处理组中，两种细菌原有结构变形，细胞膜及细胞壁出现孔洞，通透性被破坏及内容物漏出，部分菌体甚至呈现空腔状态。<br>　　结论：成功分离并鉴定Serratia phage LY182024。在细菌和病毒过滤实验中，该类材料滤过性能可达到N95型医用防护口罩的国家标准。20%HACC口罩材料对大肠埃希菌和表皮葡萄球菌等细菌均表现出显著的抑制作用。经改良后，该种材料将有望成为抗菌杀毒口罩的理想材料。<br>　　第三部分Serratia marcescens可视化LAMP试剂盒构建及用于新型口罩过滤效果的检测<br>　　目的：基于粘质沙雷菌，构建优化的环介导等温扩增核酸检测体系，为新型口罩滤过效能评价提供更加便携的检测手段。<br>　　方法：根据编码粘质沙雷菌16S rRNA对应的DNA作为目的基因设计出4条引物，通过对反应温度、时间、染料种类、Mg2+及甜菜碱浓度进行优化，使其达到最佳扩增效果；同时选用三种核酸提取方法分别进行LAMP反应并与PCR检测进行比较，评估该方法的特异性和灵敏度；以便选取一种快速高效的核酸提取方法，便于后续样本检测；最后分别使用PCR和LAMP技术对30例口罩内外表面采样样本进行检测，比较两种检测方法的一致性与差异性。<br>　　结果：当扩增温度为63℃、扩增时间为60 min、甜菜碱浓度为0.6 M及Mg2+浓度为8 mM时，LAMP反应扩增效率最高。与钙黄绿素及中性红相比，SYBRGreen作为可视化染料，在反应前后颜色变化最为明显。LAMP及PCR检测均具有良好的特异性，优化后LAMP体系灵敏度可达到10 copies/μL，比PCR高出10倍。裂解煮沸法在30 min内快速提取出高质量的DNA，且与试剂盒法相比提取步骤更加简便。LAMP法与PCR法具备高度一致性（Kappa=0.663，Plt;0.05）；LAMP检测阳性率高于PCR，具有统计学差异（Plt;0.05）。<br>　　结论：基于改良的LAMP技术，成功开发了一种灵敏、特异的粘质沙雷菌检测试剂盒，并应用于新型口罩滤过效能的检测。该试剂盒操作简便、结果可视化，可应用于口罩滤过效率的快速鉴定。