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口罩能夠保護人們免受花粉、病毒等威脅的侵襲,近年來,口罩的功能取得了突飛猛進式的發展。還不到1mm厚的口罩,為什麼能夠近乎完美地隔絕微粒的侵襲?通過拆解被稱做「高功能口罩」的產品,我們發現了出乎意料的物質。

現在無論在哪個季節,都能看到戴口罩的人。進入春季,引發過敏症狀的花粉已經開始飄散,來勢洶洶的流感還在持續發威。病毒等微粒是人類「看不見的大敵」。而口罩能夠以極佳的效果和低廉的價格,保護人體免受這些微粒的侵襲。

過去,口罩主要採用紗布質地。但從2000年代初開始,隨著不織布的登場,情況發生了改變。這是因為不織布容易立體成型,能夠縮小氣孔。很多廠商都在縮小口罩內置濾芯的網眼,競相開發能夠通過物理手段防止微粒被吸入體內的技術。

現在,一場新的革命正在掀起。其源頭要追溯到2009年爆發的新型流感。從那時起,市場開始追求防護能力更強的口罩,許多廠商都著手開發能抑制病毒的物質。

流感、PM2.5大軍壓境!朝這款口罩噴30分鐘超強流感病毒,竟能防禦99%

利用兒茶酚的抗菌能力

「特靠譜口罩」於2015年上市,在追求健康的消費者中引發了話題。這是大阪大學的初創企業「PROTECTEA」開發的高功能口罩。特點是疊加了4層網眼細密的濾芯,其中1層含有綠茶中的兒茶酚成分。

有研究說用綠茶漱口可以預防感冒。該公司由此得到啟發,想到使兒茶酚成分滲入不織布,從而抑制附著的病毒的方法。

負責領導其商品化的,是大阪大學產業科學研究所特聘副教授開發邦宏。研製這款口罩的契機,要追溯到他在英國留學的時候,當時,為了欣賞茶葉的芬芳,開發邦宏將喝完的茶葉放到窗臺上晾乾,結果發現紅茶會發黴,而綠茶不會。

然而口罩的研製卻遇到了困難。兒茶酚成分如果只是簡單地塗在口罩上,很難與病毒發生反應。兒茶酚會反覆與病毒表面的蛋白質結合、分離,起不到抑制病毒的效果。

為此,開發邦宏把目光投向了兒茶酚的分子結構,使兒茶酚與脂肪酸結合,製作出了「CateProtect」。CateProtect能牢牢纏住病毒表面的膜,使膜失去功能,從而有效破壞病毒,最終消滅病毒的傳染能力。

但在產品化過程中,又出現了新的困難,那就是調整濾芯中兒茶酚的濃度。如果濃度過高,在吸氣時會感覺到茶的苦味。而且,兒茶酚的色素還有可能附著在口罩上,導致口罩變成褐色。經過5年的反覆嘗試,該公司終於開發出了可以正常呼吸、不會破壞外觀、濃度剛好的兒茶酚溶液,終於成功推出了商品。

PROTECTEA的代表董事田中伸幸充滿信心地說道:「含有兒茶酚的健康食品等已經非常普遍,但處理時非常困難。兒茶酚溶液還有改良的餘地。現在主要是試銷售,我們的目標是3年後使銷售額超過1億日元。」

利用鴕鳥蛋量產「抗體」

位於日本福岡縣飯塚市的CROSSEED公司開發的口罩,濾芯中含有鴕鳥體內生成的抗體。該公司與京都府立大學研究所的塚本康浩教授合作,成功完成了口罩的產品化,累計已售出7800萬個。

該抗體能夠抑制病毒和細菌繁殖,得到了很多藥品的採用。抗體一般是使用小鼠或雞來製造。通過注射病毒和細菌等抗原,使動物體內產生對應的抗體。使用雞時,抗體是通過對雞蛋的蛋黃提純來提取的。

但這一程序存在難點——雞蛋體積小,注射抗原的生產成本太高。而且存在個體差異,不同批次的抗體之間會出現差別。

於是,該公司將目光投向了鴕鳥。鴕鳥抵抗傳染病的能力本來就比較強,體內能高效率產生抗體。塚本教授向鴕鳥投用了季節性流感、禽流感病毒(H5N1型)和誘發花粉症的過敏原物質等。大量生產除了相應的鴕鳥抗體,並成功塗在了口罩的濾芯上。流感病毒上有感染人體所必需的「表面突起」。鴕鳥抗體能夠覆蓋這些突起,抑制病毒。

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2009年爆發的新型流感病毒(H1N1型)的電子顯微鏡照片

鴕鳥蛋的好處有很多。其體積是雞蛋的20~30倍,1隻鴕鳥一年可產100個蛋。而且鴕鳥的壽命長達約60年,能以低成本持續大量生產抗體。

還有企業在研發口罩時,追求濾芯網眼的細密程度達到了極致。

用儲備口罩保護企業

從2000年代以後,美國海軍陸戰隊在反恐前線必須要佩戴生化防護面罩。「ACE INTERNATIONAL JAPAN」公司看中了這種軍用防護面罩的濾芯。

便宜的不織布口罩只能抵禦直徑約3微米的微粒。雖然可以濾除直徑約30微米的花粉,但對於惡名遠播的空氣污染物——PM2.5(直徑約2.5微米以下)就不一定有效了。

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ACE INTERNATIONAL JAPAN生產的「Morse Mask」配備的濾芯能夠濾除直徑僅為0.1微米的微粒,連流感病毒、HIV病毒也不在話下。

該公司在日本北裏大學,使用2009年在全球爆發的新型流感病毒(H1N1型),對這種口罩進行了抗病毒性能試驗。該公司董事長宮尾俊輔自信地介紹說:「試驗證明,在使用超強力病毒群噴射30分鐘後下,本公司的口罩能夠防禦99.9999%的病毒。」

Morse Mask的售價為1個125~200日元(約新台幣39元),屬於高價位產品,但宮尾董事長強調:「安全和生命是無可替代的。」

實際上,該公司的口罩吸引了眾多企業的關注,現在,有1000多家企業都將其做為儲備口罩。

這是因為東京商工會議所向中小企業發佈了新型流感對策指南。東京商工會議所要求企業常備足夠使用8周的口罩儲備。日本厚生勞動省也呼籲一般家庭儲備每人均約20~25個口罩。

宮尾指出,企業如果忽視口罩儲備等措施,當疫情擴大的時候,不僅很難維持業務,還有可能引來官司。

口罩雖小,卻必不可少。通過了解更先進的口罩技術,在遇到緊急情況的時候,口罩可能會保護你的生命。