生物威脅（Biological threats）👨🏿‍🦰，包括高傳染性的細菌👯、病毒和毒素，甚至致命性的生物戰劑，已經嚴重威脅到全球公共安全，奪去了數百萬人的生命，擾亂了社會秩序👲🏽，並極大地破壞了全球的經濟。由於生物威脅爆發的偶然性和新流行病的持續傳播🧟，對生物威脅的防護目前仍然是一項嚴峻的挑戰。開發能夠物理阻斷和化學消殺病原體的自清潔抗菌塗層是應對這項挑戰的可行方案🤠。然而，傳統的有機殺菌劑或無機納米粒子屬於消耗品💃🏻👋🏿，且十分昂貴✋🏽，長期使用使細菌產生耐藥性💼。與之相比，能夠產生大量活性氧物種（ROS）的光敏材料成本更低，可重復使用，應用更廣泛👸🏼。

近日，沐鸣平台李鵬課題組通過化學工程學方法製備了一系列基於氫鍵有機骨架（HOFs）的光敏材料，並通過液相噴霧沉積 (LPSD) 方法自組裝成結晶多孔HOF塗層塗覆在紡織品表面。這種塗層能夠在普通日光下將從空氣中吸附的氧氣自發地轉化為活性氧(ROS)，並在照射後將這些ROS儲存至少12小時，能夠快速殺死高傳染性病原菌。這一系列HOF塗層自發的ROS生成和長效儲存特性，使帶有HOF塗層的紡織品成為自清潔織物。無論在日光下或在日光照射後長期存放在黑暗環境中🙅🏼‍♀️🐧，都能高效預防和抑製細菌感染。

此外，通過晶體工程學方法引入不同的取代基，包擴甲基（HOF-101-CH₃）、氨基（HOF-101-NH₂）和氟（HOF-101-F），可以製備出一系列具有相同網絡結構的HOF材料。這些HOF利用LPSD方法可以輕松地塗覆在纖維織物上以形成HOFs/纖維復合材料👐，並且纖維上的HOF塗層保持了常規HOF的結晶度和孔隙率🕑。不同官能團的化學修飾對HOF材料的疏水性、吸收光譜和熒光光譜都產生了明顯的影響。

研究團隊發現🚭，HOF-101-F塗層在ROS的生成性能上明顯優於其他幾個HOF塗層和非晶態的H4TBAPY塗層👩‍🦱，並遠超傳統的自清潔塗層材料TiO₂和C­₃N₄。通過近紅外(NIR)發射光譜和自旋共振(ESR)等實驗，證實了HOF孔內吸收的氧氣可以通過光照生成單線氧¹O₂和其他活性氧物種📽⛹🏿‍♂️。由於HOF納米孔環境的保護🫐，這些活性氧物種能夠長時間的保存🤞🏿🥛。在模擬日光照射下，僅2.5分鐘HOF-101-F塗層殺滅了近95%的大腸桿菌。同時HOF-101-F塗層在普通光照2小時，黑暗環境存放12小時後，仍然具有不俗的滅菌性能。此外，HOF-101-F塗層在光照和暗處理5個周期後依然表現出出色的滅菌性能📥。最重要的是👨🏽‍🎓，HOF-101-F塗層在日光下30分鐘內，對常見的致病性細菌，如肺炎克雷伯氏菌菌株、金黃色葡萄球菌菌株和海洋分枝桿菌菌株等的殺菌效果均超過99.99%😱。該工作為進一步發展自發活性生成和儲存的抗菌塗層材料提供了一種新策略。

相關研究工作日前以“Chemically-Engineered Porous Molecular Coatings as Reactive Oxygen Species Generators and Reservoirs for Long-Lasting Self-Cleaning Textiles”為題發表於Angewandte Chemie International Edition上🐀，復旦沐鸣开户博士研究生王耀和博士後白佳權，以及美國西北大學博士後馬凱凱為共同第一作者，我系青年研究員李鵬，廣州珠江醫院肖計生教授，和美國西北大學O. K. Farha教授為共同通訊作者。該研究得到了沐鸣平台人才引進啟動經費和東華大學纖維材料改性國家重點實驗室開放基金的支持✏️。

全文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202115956