纳米柱表面通过机械应力灭活病毒，94%感染性1小时内消除

病毒通过污染表面传播一直是公共卫生领域的重要课题。传统的抗病毒涂层依赖化学杀菌成分，面临细胞毒性、环境残留、降解失效以及诱发抗药性等问题。RMIT 大学 Elena Ivanova 团队近日在 Advanced Science 发表的研究提出了一种截然不同的路径——用纳米结构的纯物理机械应力破坏病毒。

从杀菌到灭毒：机械力学的延伸

Ivanova 团队过去十余年一直在研究纳米结构表面对细菌的机械杀灭效应。细菌落在特定纳米结构表面时，细胞膜会被拉伸并破裂。这项研究将该概念延伸到了病毒领域，针对的是人呼吸道合胞病毒（hPIV-3），一种常见的包膜病毒。

制造方法与核心参数

研究团队用阳极氧化铝（AAO）模具配合紫外纳米压印光刻（UV-NIL）在柔性丙烯酸薄膜上制备了纳米柱阵列。这一工艺在半导体行业已有成熟应用，意味着大规模量产的门槛较低。

系统实验发现，柱间距（pitch）是决定灭活效果的核心参数：

• 60nm 间距：1小时内 hPIV-3 感染性降低约 1.2 个对数级（~94%）
• 100nm 间距：灭活效果显著下降，且受柱高影响
• 200nm 间距：灭活效果完全消失

有限元方法（FEM）模拟揭示了机制：60nm 间距的纳米柱阵列在病毒接触时产生的局部应力超过了病毒包膜约 10 MPa 的破裂阈值，导致包膜物理破裂。

工程意义与局限

从工程角度看，柱间距作为主导因素是一个有利的发现——在纳米压印工艺中，间距比高度更容易精确控制。UV-NIL 的成熟度也为商业化提供了基础。

但目前的局限性同样明确：

• 仅验证了 hPIV-3 一种包膜病毒，对非包膜病毒（如诺如病毒、腺病毒）的机械灭活效果未知
• 94% 的灭活率（1.2 log）对日常场景有参考价值，但医疗环境通常要求 4 log（99.99%）以上的灭活标准
• 不同环境条件下（温度、湿度、表面磨损）的长期稳定性尚未测试

这项研究证明了一个概念——纯物理、无化学药剂的病毒灭活是可行的。但距离真正走进医院、公共交通、日常消费品，还有几步要跨。

来源：Advanced Science · DOI: 10.1002/advs.202521667