“物体免疫力”一词的提出及其概念的阐明是在新冠疫情暴发、疫情防控成常态化背景下，由启明星计划获得者、上海聚治新材料科技有限公司创始人张春明博士与其团队成员多次头脑风暴后得出的。2021年4月12日，张春明博士在所撰写的“神奇！石墨烯科技赋予物体超级‘免疫力’”一文中首次将物体免疫力一词公之于众，该文先后在百度、搜狐、腾讯和凤凰网等媒体发布。次日，百度百家认证匠心计划创作者、科学领域创作者国纳科技酱采访了张春明等人后撰写“‘物体免疫力’概念横空出世，或改变人们对抗菌抗病毒传统认知”一文，给物体免疫力下了明确的定义：通过科技赋能，让物体或者说组成物体的材料具有抗病毒、抗细菌的能力。物体免疫力这一概念问世一年多时间已在业界引起较大的反响，本文旨在对这一概念形成的来龙去脉，这一概念提出的社会及产业意义做一探究，以求正于各位有识之士，如果这一概念的提出能对更有效、更科学地防控疫情带来一点积极意义，则是意外的收获。
背 景
张春明博士提出物体免疫力概念并非偶然，而是基于一个大背景：自2007年6月15日《国际卫生条例（2005）》正式生效实施以来，世界卫生组织共宣布过六次由于大规模流行性病毒导致的国际公共卫生紧急事件，这些事件背后的病毒均或多或少地实现了“空气传播”和“物表传播”并存的新型传播方式，所以造成传播链广且速度非常快。这六次大规模流行性病毒导致的国际公共卫生紧急事件分别是：2009年的甲型H1N1流感疫情、2014年的脊髓灰质炎疫情、2014年西非的埃博拉疫情、2015年的“寨卡”疫情、2018年刚果（金）埃博拉疫情和2019年全球性的新冠疫情。
上述“国际关注的突发公共卫生事件”具有疫情“严重、突发、非同寻常”“疫情超越国界，给其他国家带来风险” “需要立即启动国际合作”的特点。以新冠疫情为例，截至2022年6月23日，已经累计确诊542 502 619人，导致6 327 231人死亡，疫情已经蔓延到全球221个国家和地区。
既然大规模流行性病毒均或多或少与空气传播和物表传播有关系，那么作为材料科学领域的专业人士，我们应该怎么办？早在新冠疫情初期的2020年1月，我们就在思考这一问题：是否有一种方式，譬如通过对物体或者物体表面赋予抑菌抗病毒功能以切断传播链，从而阻断或者抑制细菌病毒的传播呢？
这一想法固然好，但是要实现这一想法的关键却在于是否存在一种材料，这种材料可以高效、广谱地抑菌抗病毒，同时可以耐极端加工条件，易于被加工成人们常见的物体或者被涂覆于物体表界面。为了解决这一问题，我们团队开始转向抑菌抗病毒材料的研发及产业化方向。
抗病毒材料的进展
在新冠疫情早期，中国大部分地区都处于短暂的“静默期”，这给了团队足够的思考、探索时间。基于国内外现有抑菌抗病毒材料的研发现状，我们开发出一种石墨烯复合抗病毒材料，该材料结合了纳米表面处理技术、薄层石墨烯担载无机络合离子技术和抗病毒粒子包覆技术，是一种具有灭杀冠状病毒等多种病毒的新型材料。
该材料通过广东微生物分析检测中心、上海微谱化工、北京京畿分析测试中心和上海华测品标检测等第三方检测机构测试，对新冠病毒、甲型流感病毒（H3N2和H1N1）抗病毒活性率达到99%以上。材料具有粒径小、分布窄、稳定性好、耐高温和低温、广谱抑菌抗病毒等特点，其抑菌抗病毒原理可以理解为：捕获——石墨烯特殊的能带结构及复合材料的半导体特性，内腔具有双极性电场效应，极易捕捉细菌和病毒；灭杀——引发活性氧簇（ROS）和协同增强效应，可快速精准地靶向传递络合金属离子并将其组装到病毒上直接“攻击”或产生高活性氧和自由基“攻击”病毒本体，破坏病毒蛋白质和核酸的结构和功能，接触催化式抑菌抗病毒机理可以将捕捉的细菌和病毒快速灭活。
石墨烯复合抗病毒材料对常见细菌和病毒有抑制效能
石墨烯复合抗病毒材料开发出来之后，团队继续对这一材料的特性做深入研究的同时，也在为材料的产业化做铺垫。我们掌握了该材料耐高温、耐水洗、可纳米化和广谱抑菌抗病毒等性能的具体数据，包括：可耐高温——已经过260℃长时间加工生产试验；可耐水洗——已经过水洗30次测试；可纳米化——已做成透明AG防眩涂层；可广谱抑菌抗病毒——对已测试过的新冠病毒、SARS病毒、H1N1和H3N2甲型流感病毒、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、白色念珠菌等病菌均具有抑制效能。
通过先设定抗病毒效率相同，再从加工温度、添加量和使用寿命三个维度的数据来比较这种石墨烯复合抗病毒材料与传统的银锌铜无机抗病毒材料和有机抗病毒材料三类产品后，团队发现：与有机抗病毒材料相比，石墨烯复合抗病毒材料耐高温加工的优异性解决了加工现场的分解异味和使用中的耐候性问题；与无机抗病毒材料相比，石墨烯复合抗病毒材料极低的添加量降低了使用成本。这些技术难点的把握为这一材料的产业化铺平了道路。目前，相关技术已申请国家发明专利10余项，授权4项。
我们设计并制备出了这种高效、广谱且易于加工应用的抑菌抗病毒材料，并经多家第三方权威检测机构对该材料抑菌抗病毒性能的测试认证，表明前面提到的通过对物体或者物体表面赋予抑菌抗病毒功能以切断细菌病毒传播链的构想有望实现，从而可以显著降低细菌病毒通过空气传播和物表传播的风险。那么如何让社会大众容易理解并接受物体免疫这一概念及其技术产品？也是在一番头脑风暴后，发明团队意识到是时候提出一种简单明了、易于大众科普的概念了。
物体免疫力的提出
提出一种大家易于理解、接受的概念，通常得从一些大众熟悉的用语、说法入手，这是行之有效的一种方式。为此团队几位核心人员多次头脑风暴。
誉为中医始祖的《黄帝内经》中有这样两种说法：一是《素问 · 上古天真论》中记载的“虚邪贼风，避之有时”，二是《素问 · 四气调神大论》中提出的“圣人不治已病治未病，不治已乱治未乱”。这些“典籍名言”放在疫情防范背景下都有意在告诫人们免受疫情所累要防范为先，“防患于未然”。用现在的话来说就是要加强个人防护，减少外出活动，从而阻断病毒传播。而古医书典籍中所谓的 “三魂七魄”中七魄之一的“吞贼”实际上就是一种人体的自我修复，慢慢把“贼”全部吞噬消灭，人就又活得清爽了，这也与现在常说的“人体免疫力”有很大的契合。
上述这些说法有两个核心词，一个是“防患于未然”，一个是“人体免疫力”。这就给了团队启发：我们是否可以通过对作为传播介质的物体及物体表面进行某种预处理，以实现物体及物体表面的抑菌抗病毒的效能，这不是类似于人体免疫力的一种“物体免疫力”吗？几经思考并趋于成熟后，2021年4月12日物体免疫力这一说法由团队正式提了出来，其定义为：通过科技赋能，让物体或者说组成物体的材料具有抗病毒、抗细菌的能力。物体免疫力的说法借用了人们熟知的“生物体免疫力”的概念，当然这两种免疫力在防御机制上虽有相似之处（都能抗病毒、抗细菌），但物体免疫力与传统生物防御机制还是相异甚大的。物体免疫力提出来之后通过多家主流媒体、自媒体和业界会议进行了一轮传播，开始为人所知。
具体来说，我们这里提到的物体免疫力更赋予了其物化的内涵：意指采用开发的石墨烯复合抗病毒材料等对物体表面进行抑菌抗病毒功能化处理，让物体获得类似于人体对细菌和病毒的免疫力，或者按中医说法使物体具备“吞贼”的能力。细菌和病毒一旦落入具有免疫力的物体表面，“吞贼”便开始活动起来，因为石墨烯特殊的能带结构及复合材料的半导体特性，其内腔具有双极性电场效应，极易捕捉附着物体表面的细菌和病毒。细菌和病毒一经捕获，石墨烯复合抗病毒材料引发的ROS和协同增强效应，可快速精准地靶向传递络合金属离子并将其组装到病毒上直接“攻击”或产生高活性氧和自由基“攻击”病毒本体，破坏病毒蛋白质和核酸的结构和功能，接触催化式抑菌抗病毒机理可以将捕捉到的细菌和病毒快速灭活。
接触催化式抗菌抗病毒机理示意图
物体免疫力概念提出之后，受到了业界同行的关注与肯定。英国学者2021年5月末在《通讯-材料》（Communications Materials）发表题为“表面和涂层抗病毒及其作用机制”的文章，也提出了类似的概念——表面和涂层抗病毒（Antiviral Surfaces and Coatings）——这与我们提出的物体免疫力概念可谓异曲同工。
物体免疫力应用实践
我们团队提出物体免疫力这一概念的同时，也在致力于这一概念在各种场景的应用，有些已经开始量产，投入到阻断疫情、提升防护应用的第一线。
公共交通领域整体方案 城市和城际间公共交通领域内的公共用具、门把手、卫生间、公用电梯、半封闭车厢、停靠站点、候车大厅等场景都是人员密集型空间，存在站务和司机工作时间长、乘客流动性大、消杀不规范、盲点多等一系列潜在风险。因此，除了规范消毒措施外，急需建立一套自主防疫立体防护方案。团队凭借自主知识产权产品和全方位应用解决方案获得了深圳地铁的青睐，双方签署了《纳米抗病毒技术在轨道交通领域中的应用》项目合作协议，现计划在今年10~12月份在深圳地铁16号线上开展专门用于轨道交通场景的系列应用型产品试点工作，通过对通风系统、座椅、玻璃、塑料把手、聚氯乙烯（PVC）地膜、金属扶手杆等引入物体免疫力，提高轨道交通自主抗击新冠病毒的能力，从而确保乘客出行安全。
空气净化、新风及空调滤芯 2021年7月广州举行的一场关于室内空气净化的峰会上，钟南山院士提出对室内的病毒感染要给予充分的重视，密闭的室内环境中飞沫和气溶胶传播是病毒传播的主要来源，钟院士认为空气净化行业应该发挥作用，通过空气净化方式阻断病毒在空间传播。对此，团队已经开发出一款石墨烯复合抑菌抗病毒空气净化滤芯。与传统的滤芯相比，这款滤芯融入了抑菌抗病毒功能，达到一芯多用的效能。与市面上现有带抑菌功能的滤芯相比，该方案不是简单的涂覆、喷涂，而是完全融入滤材的纤维之中，具有明显的耐用性优势。
建筑涂料 疫情之后，涂料行业已经成为抑菌抗病毒材料应用最为活跃的领域之一，2020年底，中国涂料工业协会推出了T/CNCIA 01014-2020《抗菌及抗病毒涂料》和T/CNCIA 03002-2020《涂料（漆膜）抗病毒性能测试方法》团体标准。2021年9月，与团队合作的国内知名硅藻泥龙头企业推出了对冠状病毒抗病毒活性率高达99%以上的一款新型石墨烯抗病毒水性硅藻涂料，而且实现量产，正向市场全面推广应用。
其他涂层 2021年9月，在第七届CPRJ 3C电子/家电塑料技术论坛暨展示会上，与会专家提出：疫情防控常态化的大背景下，抑菌抗病毒材料将会延伸到各行各业，3C消费电子或家电行业也不例外，必须持续研发有关抑菌抗病毒材料，包含产品内嵌和表面涂层。我们团队也意识到消费类电子产品、家居办公产品、公共场合用产品等表层的抑菌抗病毒功能化将是大势所趋，并且开展行动：在合作伙伴共同努力下，表层涂覆有石墨烯复合抑菌抗病毒材料的手机硅胶套已经问世，并已面向市场批量销售。
塑料包装膜 2022年4月份以来，包括无锡、沈阳、苏州、唐山市和海关进口冷链食品包装阳性事件高发，这也引发了团队的思考，大家认为完全可以将塑料包装材料——主要材质如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚乙烯（PE）或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等——融入抑菌抗病毒材料，从而赋予包装膜抑菌抗病毒功能，目前团队正与无锡某知名包装膜生产企业合作推进中。
纺织面料 纺织虽然是传统行业，但产业界人士根据疫情现状也在想办法升级换代，大家认为后疫情时代纺织品及非织造布的发展“危中有机”：只有通过一些技术创新，赋能增值，从而让产品形成差异化、功能化，解决消费者痛点，纺织行业才具备更强的竞争力。为此，团队已经与青岛某纤维制造企业合作开发了一种超高分子量抗病毒PE纤维材料，这种纤维材料可编织成防切割等级达2级的面料，利用这种面料可以进一步加工成家纺、鞋材、特种防护服、劳保手套等产品，目前已实现小批量生产。对于普通面料，例如涤纶材质纬编提花布等，团队与福建省泉州市某企业合作，通过石墨烯复合抗病毒后整理剂对涤纶材质纬编提花布进行加工处理，可以用于抑菌抗病毒鞋垫的制备，目前正准备放大批量加工。其他面料，如家纺用印花布、制服、工作服和西装等用面料，同样可以采用后整理方式进行加工赋能。
非织造布 在2021年7月国际非织造材料展会上，参会的专业人士已经认识到抑菌抗病毒是非织造行业未来的大趋势。团队已将石墨烯复合抑菌抗病毒材料高温共融到聚丙烯（PP）无纺布或后整理到PET骨架布上，制备得到高效广谱抑菌抗病毒滤材，已经开始大批量销售。同时根据市场需求，团队正与国内知名厂商共同推进石墨烯复合抑菌抗病毒材料通过高温共融、后整理和共混等加工方式融入初效棉、中效棉和高效玻纤等多种形式滤材中，全面推进传统滤材的升级换代。我们认为，基于上述抑菌抗病毒滤材，进一步加工制备得到抑菌抗病毒空气净化、新风及空调滤芯将变得简单易行。口罩是大众接触最多也是非常重要的防疫产品，但是大众对此的认识似乎有误，有些人甚至提出了口罩到底有没有用这一问题。为此，团队与来自浙江大学、东华大学和纺织行业协会的教授和专业人士讨论后认为：口罩显然对于防止疫情扩散是非常重要的，我们当前需要解决的是提高口罩舒适度、抑菌性和抗病毒性能。常州某企业与本团队合作，基于石墨烯复合抑菌抗病毒熔喷滤材开发的抗病毒口罩已经问世，并已经进入常州药业自营药店销售。除了口罩外，无纺布材质的防护服、防护头套等防疫物资也是石墨烯复合抑菌抗病毒材料的应用方向。
汽车内饰 在2021年上海国际汽车内饰与外饰展览会上，团队成员与汽车内饰行业一些知名企业进行了深度交流，大家意识到，在疫情常态化的当下，汽车作为一个相对较为封闭的空间，其中的内饰产品，如仪表面板、门内饰板、顶棚、座椅、座套、车垫等所用材料的抑菌抗病毒化是一种必然趋势。不过由于材料涉及门类较广，包含PP、PVC、聚氨酯（PU）、聚碳酸酯（PC）等塑料以及锦纶、腈纶、丙纶、涤纶等面料，因此需要汽车产业链上的企业合作推进。目前团队与汽车内饰行业一些有意向的企业已经开展合作，将抑菌抗病毒材料正式应用到部分汽车内饰中。
潜在应用 除了上述应用领域，我们认为石墨烯复合抗病毒材料在水质净化、注塑件、家居板材等行业也具有潜在的应用需求。相信随着大家对石墨烯复合抗病毒材料了解的深入，其应用领域或将进一步拓展。
张春明博士提出的“物体免疫力”作品已经在国家版权局登记
结 语
包括本次新冠疫情在内的导致国际公共卫生紧急事件的主要病毒均或多或少存在空气传播和物表传播，造成传播链广且速度快、危害大。在这一大背景下，我们团队提出了物体免疫力这一概念，引发大众和业界关注。之后，团队会持续开展这一概念的科普工作，同时致力于将这一概念付诸产业实践，其中无纺布滤材、空气净化滤芯、新风及空调空气过滤器、塑料薄膜和特种涂层等已经实现批量生产和销售，投入到疫情应用的第一线。团队认为，物体免疫力后期的进一步推广、应用不仅有助于这一概念深入人心，还有望降低由于空气传播和物表传播导致的变异病毒或未知病毒大范围传播风险，可谓意义深远。
本文作者徐荣是上海聚治新材料科技有限公司首席运营官；张春明是上海聚治新材料科技有限公司首席执行官，南京工业大学苏州传感与纳米产业技术研究院副院长