口罩升级，直接锁杀病毒。另一个引升：用在空气净化器上。把病毒 “锁死”在口罩表面，浙大这群学者做到了
潮新闻 通讯员 周炜 记者 赵艺乔 全网传播量3.4万
2026-05-27 13:05
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流感、新冠、麻疹等一半以上的呼吸道病毒通过空气传播。这条病毒奔赴宿主的“主干道”上，浙江大学的学者策划了全新的“抓捕行动”：他们将传统口罩改造升级，使它不仅能阻挡病毒，更能精准“出击”，在数秒内“锁死”目标病毒。
“抓捕行动”的主力，是一种成本低廉的无机材料——氢基沸石（H‑Zeolite）。浙江大学化学系范杰教授课题组和基础医学院陈伟教授课题组联合研究了5年，终于厘清了它高效“锁死”病毒的作用机理，并提出了更安全的杀病毒方案。相关研究论文Inorganic Antibody-Mimetic H‑Zeolite Blocks Airborne Viruses via E340-Targeted Biorecognition 近日发表在JACS杂志（《美国化学会会刊》）上。
给口罩加点“料”
新冠疫情期间，口罩需求量急剧上升。“传统口罩只是物理阻隔，截留在口罩上的病毒可存活数天甚至两周，有可能再次成为感染源。”范杰课题组想到了他们熟悉的沸石。

图：沸石及其不同拓扑结构的分子骨架
沸石是一种具有规则微孔结构的无机材料，已被广泛用于工业催化、环境净化等领域。范杰课题组的兴趣点则在沸石和生命过程的互动。此前，他们发现了钙基沸石能够快速促进止血的机制，并建立了全球首条百万平方米级沸石止血纱布生产线。
5年前，范杰课题组开始尝试让沸石去“抓”新冠病毒。他们在传统口罩中加入铜基沸石颗粒，其晶体尺寸大概在100-200纳米左右，可稳定附着于纤维表面。根据附属第一医院传染病诊治国家重点实验室的测试结果，使用铜基沸石颗粒的口罩在1分钟内灭活新冠病毒的效率大于99%。
“灭活效果让我们惊喜，但当时我们并不知道沸石对病毒做了什么，它的生物安全性也有待进一步评估。”范杰说，这两个问题已经超出了他当时的知识范畴，“我们猜测，这可能与沸石与病毒表面蛋白的相互作用有关。”幸运的是，范杰结识了基础医学院的陈伟教授。
捕获病毒快、准、狠
陈伟实验室有一套自主研发的单分子力学探针平台（Biomembrane Force Probe, BFP）。这是全世界少数能够原位测量生物大分子之间相互作用力的仪器。2021年5月第一次造访陈伟实验室时，范杰就眼前一亮：“这很酷！我们可以用它来尝试测试沸石与新冠病毒刺突蛋白RBD的相互作用。”
人们已在2020年就解析了新冠病毒表面刺突蛋白的 RBD 区域及其感染机制。RBD类似于病毒入侵人体细胞的“钥匙”，通过结合人体细胞的ACE2受体蛋白而进入细胞。范杰课题组的博士生陈旭涛和硕士生李丹送来了各种粒径、结构与成分的沸石颗粒。“这是我们实验室的第一次测试无机材料。”在这里，博士后张同同要测量每一种沸石与RBD结合的强度。
研究结果显示：不同阳离子成分的沸石与RBD的结合表现出明显的差异，其中铜基沸石和氢基沸石的黏附效率最高，这两类沸石与RBD的结合也最为持久。“这说明，沸石对病毒的作用不是简单的物理吸附，而是有特别的化学过程参与。”范杰认为，“这组实验对于沸石与RBD的特异性相互作用给出最为直接的证据。”

图：沸石与RBD蛋白互作示意图。沸石骨架中的氢离子（银色颗粒）通过与RBD蛋白（黄色）间的特异性生物识别作用把病毒牢牢锁在沸石表面
不仅如此，研究团队还对沸石“下手”的位置进行了深入解析。“RBD蛋白上有一个叫 E340 的氨基酸残基，能与沸石分子筛表面的质子（H⁺）或铜离子形成了极其稳定的配位键。”陈旭涛介绍，“其结合的能量几乎是人体细胞表面受体与病毒结合能（约 -570 kJ/mol）的两倍。”
研究团队将这种“快准狠”的作用机制总结为：沸石-蛋白生物识别（ZPB），这不但是一次物理“锁死”，更是竞争性地阻断了病毒进入人体细胞的可能。
行走的“无机抗体”
不难发现，沸石通过“锁死”新冠病毒特定区域从而灭活病毒的方式，类似于人体抗体的作用机制。而机体自然产生抗体通常需要数天时间内，而沸石作为可即时触发的“无机抗体”，可在体外预先布局——结合到传统的口罩中。

图：沸石口罩示意图
研究团队开发出氢基沸石抗病毒纱布（H-ZG）。实验显示。这种纱布对新冠病毒的灭活率超过了99.99%。纱布可以作为口罩中的活性层，不仅能拦截病毒，还能在接触瞬间将其灭活，从而消除病毒长期存活带来的二次传播风险。
那么，病毒变异了怎么办？这个问题科学家也想到了。新冠病毒虽然不断变异，但很多变异都发生在“RBD钥匙”的其他部位，而沸石结合的E340的氨基相对保守，不容易变。这意味着，氢基沸石很可能对各种变异株依然有效。
“铜基沸石的灭活性能比氢基沸石强，但可能存在一定的生物毒性风险。”研究团队想到铜基沸石的另一个用武之地：空气净化器。在一项模拟实验中，负载了铜基沸石的净化装置能高效截留气溶胶状态的病毒。
低成本、可规模化生产的无机材料，正为我们构建起一道更坚固的呼吸防线。下次当你戴上口罩，你佩戴的不仅是一块“盾牌”，还是一位能主动出击的“保镖”。
论文共同第一作者为浙江大学化学系陈旭涛、韦雪菲、刘深鑫，医学院附属第一医院张筱荻、朱淼瑾，医学院张同同和大连化学物理研究所贺敏。共同通讯作者包括浙大化学系范杰，医学院附属第一医院研姚航平，医学院陈伟，化学系王琦和肖丽萍。本研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中央高校基本科研业务费专项资金、中国科学院创新项目、霍英东教育基金会和宁波市科技计划项目的支持。
