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“鼻内口罩”要来了?一文了解其防护原理

未来,如果“鼻内口罩”能够与普通口罩联用,将有望为经常出入高浓度病毒气溶胶区域的人群提供额外的防护。

想象一下,只需轻轻一喷,你的鼻子就能得到一层隐形的保护。中国科学院过程工程研究所的科研人员创造了一种独特的“鼻内口罩”,它能有效地拦截并灭活病毒,极大地降低了病毒感染的风险。经过在小鼠模型、人鼻腔数字模型以及人呼吸道仿真模型的验证,都证明了它的显著防护效果。

那么,“鼻内口罩”究竟是什么呢?它与普通口罩有何不同?为何它能提供更强大的防护?带着这些问题,我们采访了相关专家。

在鼻腔处设置一道“关卡”

气溶胶,作为病毒性呼吸道传染病的主要传播方式,让人防不胜防。为了阻止病毒的侵入,研究人员设想在鼻腔处设置一道“关卡”,即涂上可以有效拦截病毒甚至灭活病毒的涂层。基于多年的生物剂型工程研究基础,中国科学院院士、过程工程所研究员马光辉和过程工程所研究员魏炜团队成功创制了这种“鼻内口罩”。

实际上,“鼻内口罩”是一种特殊的温度敏感型凝胶,由表面高表达病毒受体的微米级细胞囊泡嵌合在携带正电荷的凝胶中构成。在室温状态下,它呈现液态,可以以喷雾的方式进入鼻腔。一旦进入鼻腔,在人体温度的作用下,它迅速由液态转化为凝胶态,在鼻腔中形成一层防护层。

这层凝胶防护层是如何工作的呢?首先,正电荷凝胶可以拦截并吸附带负电荷的病毒气溶胶颗粒,阻断其向下游气管及肺部的传播。其次,嵌合在凝胶中的微米级细胞囊泡,进一步诱捕病毒进入囊泡内部使其失活,从而保护鼻腔上皮细胞不受病毒感染。这两种作用的协同效应显著降低了病毒感染的风险。

在研究过程中,科研人员通过精心制备和筛选,找到了一种各方面性能均优的凝胶配方。通过小鼠实验、病毒传播模型实验以及3D打印的人呼吸道仿真模型实验,均证明了“鼻内口罩”的有效性。这些研究为“鼻内口罩”在人体上的适用性与有效性提供了有力证据。

此外,与以往主要针对病毒感染的研究不同,这项研究聚焦于病毒气溶胶的防护。它提供了一种全新的思路:拦截病毒气溶胶并诱捕病毒,从而阻止病毒气溶胶的感染。这为病毒气溶胶防护领域增添了新的研究维度。

王双博士解释说:“我们的研究创新之处在于,利用微米级细胞囊泡作为‘诱饵’来内化病毒,使其失去感染能力。与以往的纳米级‘诱饵’相比,微米级细胞囊泡具有更大的内部空间,能够更有效地遮蔽病毒的感染蛋白,降低病毒感染的风险。”

这项研究的另一大亮点在于创新性地将计算流体力学-离散颗粒模拟(CFD-DPS)技术与基于电子计算机断层扫描(CT)数据的3D重构技术相结合,应用于病毒气溶胶鼻内防护领域的研究中。此外,研究团队还首次构建了人呼吸道仿真模型,模拟真实人体在呼吸作用下吸入病毒气溶胶的过程。这种仿真模型为研究提供了更接近实际的实验条件,使得实验结果更具参考价值。

“鼻内口罩”作为一种新型防护工具,有望为医务人员等高风险人群提供额外的保护。它的独特防护机制、创新的研究方法和丰富的实验验证为其在未来的应用前景奠定了坚实基础。

“鼻内口罩”,防护新选择

胡校铭揭示了一种全新的防护方式——“鼻内口罩”。与传统的面部口罩不同,它深入鼻腔,为防护加多一层保障。

传统的口罩在物理上阻挡了病毒,但“鼻内口罩”更进一步。它不仅能拦截病毒,更能使被拦截的病毒失去活性,降低感染细胞的风险。如果将“鼻内口罩”与普通口罩结合使用,效果更佳。普通口罩阻挡大部分病毒,而“鼻内口罩”则深入鼻腔,拦截、捕获并灭活那些可能通过口罩缝隙进入的病毒。

王双提醒,这项成果目前还处于临床前研究阶段,其实际效果有待验证。如果“鼻内口罩”的临床验证效果显著,那么对于哮喘患者等不适宜或不喜欢佩戴传统口罩的人群,这无疑是一个福音。它不仅能提高公众的防护意愿,更能降低病毒性呼吸道传染病的发病率。

对于经常出入高风险区域的人群,如医务人员,“鼻内口罩”也能提供额外的防护。它有望大幅降低病毒气溶胶造成的感染风险,为这些高风险人群的健康护航。

而更令人振奋的是,由于该体系的通用性、灵活性和安全性,未来在应对新发病毒性呼吸道传染病时,研究人员能迅速利用基因编辑等技术,使已有工程化细胞表达该病毒对应的病毒受体,快速制备出针对新发病毒气溶胶的“鼻内口罩”。这将有助于迅速应对新发疾病,降低传播速度,减轻公共卫生负担。

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