在寻求创新的过程中，有时答 案就在于大自然的设计。闪闪发光的露珠蜘蛛网因其精致的美丽而常常受到赞赏，它可能成为检测空气传播病毒的尖端工具。

3D打印出的“蜘蛛网”，可用于传染病监测

美国弗吉尼亚理工大学（ Virginia Tech’s Department of Mechanical Engineering.）的研究人员借助3D打印技术开发出一种形似“蜘蛛网”的早期病原体检测系统。这项技术利用合成“蜘蛛网”捕获微小水滴，这些水滴能够吸附潜在的空气微粒，如灰尘、细菌和病毒。随后，使用激光技术识别这些微粒，从而提前预警潜在的威胁。这种设计使“蜘蛛网”成为一个内置的传感器系统，具有捕捉和分析微粒的功能。这一创新技术有望在环境保护、传染病监测和全球安全领域发挥关键作用，为未知病原体威胁提供有效的检测手段。

从水滴到数据

Cheng的专长在于将微米级和纳米级流体与激光等光学技术相结合。这意味着他研究微量流体与光相互作用的方式。这使得专家发现，由于水滴独特的形状和特性，可以捕获周围空气中的颗粒。这些颗粒可能是从灰尘到有害细菌和病毒的任何东西。

一旦这些微小颗粒粘附或进入液滴内部，程的团队就会使用激光来识别它们。当激光照射到液滴时，它会在内部反弹，获取这些颗粒的数据。这些数据就像指纹一样，让团队实时了解液滴内的内容。

为什么是蜘蛛网？

然而，扫描单个水滴并不实用。这就是蜘蛛网的用武之地。被露水覆盖的蜘蛛网是多个水滴的天然载体，而蜘蛛网本身的丝非常适合引导程的光束。从本质上讲，蜘蛛网变成了一个内置的传感器系统，丝和水滴一起工作。

然而，程的团队遇到了障碍。为了有效地检测病毒，每个液滴中需要更多的颗粒。他们通过使用附近的电极充电并将更多颗粒吸引到网上来解决这个问题，从而提高检测效率。

蜘蛛丝的抗菌神话

早在古罗马时期，蜘蛛丝就被用作治疗从皮肤病变到疣的各种疾病。在过去，医生用蜘蛛网覆盖开放的伤口。自从蜘蛛丝的抗菌特性被首次报道以来，研究人员已经提出了蜘蛛可能受益的方式。就生活在大群体中的社会性蜘蛛而言，人们认为抗生素丝可能有助于防止个体间的感染传播。这些蜘蛛由于近亲繁殖，免疫系统被削弱了，所以它们特别容易受到感染。

在2021年10月5日的《iScience》杂志上，研究人员重新审视了这些古老的实验，揭穿了抗生素蜘蛛丝的神话。

在研究的早期，Bilde和她的研究小组对他们在文献中读到的东西有效性越来越怀疑。"她说："我们无法检测到蜘蛛丝的抗菌活性，无论采用何种方法或微生物，这让我们对其他研究为何能够检测到感到好奇。然后我们开始仔细检查报告抗菌活性的论文，并意识到了方法上的缺陷"。

研究人员在已经发表的文献中发现了两类不足之处。包括细菌污染的风险，以及对用于提取蜘蛛丝的溶剂控制不力。研究小组表明，以前的报告很可能受到了这两方面的影响，例如测量了用于提取蜘蛛丝的溶剂抗菌能力，而不是蜘蛛丝本身的能力。像丙酮或乙酸乙酯这样的溶剂本身就可以有很强的抗菌作用。

完美的网络

为了使他们的愿景成为现实，Cheng 的团队转向3D打印。他们混合使用天然和合成材料，制作出既柔软又耐用的假蜘蛛网。该网由柔性材料制成，内部含有特殊液体。这种材料有助于纤维网保??持其形状并捕获微小的水滴。为了保持纤维网处于良好状态，他们使用紫外线固化内部的液体。

3D打印过程包括首先创建一个中空的网壳，然后将流体注入其中，最后将其固化以确保稳定性。这些工程网不仅能有效地容纳水滴，还能确保激光穿过结构。

向公众展示

创建合成网后，下一步是分析它捕获的粒子。该团队与弗吉尼亚州汉普顿大学副教授强乐合作，正在开发一款智能手机应用程序来提供这些结果。这可以为有关空中威胁的即时警报铺平道路。

程预计这项技术将得到广泛应用，从环境保护到监测传染病和确保全球安全。这位专家也是弗吉尼亚理工大学流体物理实验室的主要研究员，他指出：“由于该网络是便携式的，并且可以在住宅和周围环境中部署，因此它在环境保护、传染病监测、法医学和全球安全。每个部署的蜘蛛网传感器都可以为所有人的健康和安全提供实时信息。我们期待看到它部署后的效果如何。”

变异病毒

如果蜘蛛主题引起了读者的关注，弗吉尼亚理工大学机械工程系在社交媒体上澄清了这一点：“无意与万圣节联系：研究员程江涛已获得一笔资助，用于制造检测空气传播病原体的蜘蛛网。任何害怕蜘蛛的人可能会说，蜘蛛身上已经附着了一种引起恶心的生物体，但不用担心。它们是合成的，不包括八足居民。”

快速检测空中威胁比以往任何时候都更加重要。世界卫生组织( WHO ) 列出了具有大流行潜力的优先疾病清单，强调了未来空气传播病原体的严重性。最近引起全球关注的疾病是X 病，这是一种未知的病原体，可能引发毁灭性的大流行。世界卫生组织于2018年Covid-19疫 情爆发之前创造了这个术语。但英国疫苗工作组前主席凯特·宾厄姆最近的评论凸显了潜在威胁的严重性。这位专家将 X 病的潜在影响与1918年毁灭性的西班牙流感进行了比较，暗示它的死亡人数可能与第一次世界大战的死亡人数相当。世界卫生组织表示，X 病可能是一种新的病毒、细菌或真菌，我们目前还没有治愈方法。

由于埃博拉、SARS和寨卡等其他病原体也被列入世界卫生组织的“优先疾病蓝图清单”，成为下一次致命大流行的潜在原因，程的工作的意义不容忽视。他的创新方法将受自然启发的解决方案与先进技术相结合，可能成为抵御此类未来威胁的关键防线。

文章来源： cnBeta，全球技术地图，未知大陆