消費者對疫情蔓延的恐懼推動市場上對於創新健康防護面料的需求。抗病毒材料和處理，也正式從過去的醫療領域，擴展至家居市場與日常衣著。
目前市場上的抗病毒材料，大約都來自以下原理：添加抗菌金屬(如銀、鋅、銅、鈦、鎂、金等素)、石墨烯過濾材，利用低電流補捉消滅病毒，或是從醣蛋白中尋找對策。
其中，人類使用金屬抗菌由來已久，尤其是位於元素週期表第11族的銀與銅，例如古埃及人利用銅對胸部傷口和飲用水進行消毒，古希臘人對於銀在治療和防止疾病上也有所描述，近年在服裝上我們也利用銀、銅、鋅等抗菌作用防止細菌引起的異味，當其暴露在潮濕或汗水中時，金屬即透過釋放離子來抑制細菌。

以銀離子及其化合物為例，它對某些細菌、病毒、藻類以及真菌顯現出毒性，對人體卻幾乎是完全無害。據測定，水中含銀離子為0.01 mg/L時(WHO發布的安全濃度為0.05 mg/L)，就能完全殺死水中的大腸杆菌，還能長時間不生出新的細菌，只不過微量的銀雖對人體無害，但是銀並非人體必須的微量元素，部分人士對於藉由皮膚吸收尚有疑慮。

對此，這次疫情瑞士紡織藥劑公司HeiQ的抗病毒Viroblock NPJ03藥劑使用銀鹽與囊泡的新型包覆技術，在符合美國標準ASTM F2101的口罩測試中，證明能夠降低冠狀病毒(Coronavirus 229E)及新冠狀病毒(SARS-CoV2)數量達99.99%以上。

HeiQ表示，該項銀鹽與囊泡新型包覆技術(Silver & Vesicle Technology)，以銀吸引帶相反電荷的病毒並永久結合硫元素，能有效破壞病毒細胞膜，其中應用的特定脂類囊泡技術(Liposome，以磷脂雙分子層膜所形成的囊泡包裹藥物分子，是一種具有靶向給藥功能的新型藥物製劑)則有助於破壞病毒細胞膜，抑制病毒的生長及持久性。除了冠狀病毒(Coronavirus 229E)及新冠狀病毒(SARS-CoV2)，Viroblock新型包覆技術也針對H1N1、H5N1、H7N9、RSV進行實驗，均獲證實可有效降低病毒感染。
該產品並已通過安全和可持續發展認證，其成分獲認證為化妝品級、生質和可回收利用，並可廣泛應用在所有類型的纖維上，不局限於醫療型防護，亦可添加在日常生活中的口罩、工作服、床單、毛巾、及各類日常生活穿著衣物和其他家飾用紡織品，成為日常防護中的隱形保護罩。

台灣的福盈科技化學JINTEX已正式取得HeiQ Viroblock NPJ03授權。source: JINTEX, HeiQ

相對於銀，銅是人體必須的微量元素之一(但攝入量仍不應超過64 mg/天)。英國南安普敦大學(University of Southampton)微生物學者Bill Keevil發現銅離子的抗菌活性不只對細菌有效，還包括多種病毒、真菌，如退伍軍人症細菌、MRSA抗藥性超級細菌、中東呼吸綜合症(MERS)病毒、H1N1豬流感病毒，以及與新冠病毒COVID-19類似的Coronavirus 229E，與銅接觸後，都會在數分鐘到幾小時內不等失去活性。
帶有正電的銅離子一方面可以與帶負電的細菌細胞膜結合，破壞細胞膜結構的完整性。另方面，銅離子還可以與蛋白質中的硫醇基(-SH，是生物酶的重要組成物質之一)結合，導致蛋白質變性。而過程中產生的一價銅離子(Cu+)，又可以再引發羥基自由基(OH)的生成，從而對微生物造成進一步氧化損傷。
以傷口敷材公司Copper Clothing為例，該公司透過聲波(sound waves)萃取銅離子，並添加於布料之上。臨床研究主管Rory Donnelly表示，Copper Clothing除了將銅元素應用於織品，也添加於護手霜中。銅元素的好處在於加入布料後的耐久度高，經100次清洗測試均未流失(相較之下，銀可溶於水)，且銅可促進血管發展，還能透過膠原、彈性蛋白的合成活化肌膚。

根據Copper Clothing官網資料，在測試的前30分鐘添加，銅離子的布料殺菌效果甚至高於100%的銅金屬。source：Copper Clothing

其他還有如以色列紡織品公司Sonovia，其納米塗層創新技術也是利用聲波將抗菌無毒的氧化鋅嵌入到織物中，從而消滅微生物。

而除了以上的金屬添加，下面我們也特別找到一些利用電流、石墨烯特性，或是醣蛋白原理形成的抗菌織品：

以電荷捕捉新冠病毒

柏林自由大學(Freie Universität Berlin )動物與環境衛生中心與亞琛工業大學(RWTH Aachen University)紡織科技中心的學者，在歐盟支援的健康創新專案ViruShield下，希望突破個人防護設備供應吃緊以及全球供應鏈失衡的狀況，尋找口罩的替代性過濾材料。
其中，瑞士Livinguard公司已開發出一種用於紡織口罩的處理技術，可以直接使細菌與病毒失去活性。
亞琛大學的研究人員已經對使用這種處理技術的各類口罩用紡織材料進行化學性與物理性的實驗；柏林自由大學的研究人員則證明了這些新的紡織材質可以在數小時內減少新型冠狀病毒分子數量達99.9%。
Livinguard將陽離子化合物結合到紡織品中，讓織物表面帶著強烈的正電荷。當微生物接觸到織物，帶有負電荷的病毒細胞就會被吸附並破壞，導致微生物永久的毀滅。此外，搭配防潑水(water repellent)與親水性(hydrophilicity)處理，可經多次漂洗或洗滌後仍具功效。

經Livinguard處理的紡織品帶有大量的正電荷，就像是可以捕獲病毒和細菌的磁鐵。source: Livinguard

這項新科技不像其他金屬性的解決方法，對肌膚與肺部都很安全。Livinguard技術也很環保，經過此技術處理的口罩可以重複使用達200次，都安全無虞。

Livinguard的口罩有3層設計。表層採Tripellent專利技術，加入抗病毒和驅蟲塗層。中層則是無紡布過濾層，它夾在消毒織物間，可防止生物污染，使口罩可以安全清洗和重複使用。裡層同樣使用Livinguard抗病毒技術進行處理，結構比外層更緻密，濕度低，快乾，每平方公分具有360億個正電荷。source: Livinguard

Livinguard表示，處理遭汙染的口罩或防護用品要特別注意，通常必須立即丟棄或是以高溫洗滌或微波處理以鈍化病毒。Livinguard的研究因為具長期抗菌功效，因此可避免二次交叉感染的衛生問題，以及解決一次性拋棄式的環保問題。

電療用布可消滅新冠病毒

同樣是採用電的特質，美國印第安那大學(Indiana University)的研究團隊發布報告，首度證明新冠病毒在接觸一種電療(electroceutical)用布之後可被殺死。
電子療法指的是以內建的微電池矩陣製造出電場，在有濕氣的環境裡可以無線方式產生低程度的電力。
眾所周知，病毒可攜帶電荷。冠狀病毒依賴靜電的互動而附著於宿主，並組合成會傳染的形式。因此IU的研究人員設法利用電動(electrokinetic)特性，來試著消除病毒本身的電荷，降低它們的感染性。
IU再生醫學和工程中心主任Chandan Sen的團隊，在過去六年來都致力於證明電流抗菌織物的作用機制，他們的研究顯示，病毒的感染力在接觸布料一分鐘後就能降低病毒感染性，因為病毒本身所帶的電荷被中和了。
Chandan Sen將這種電療表面處理技術命名為V. Dox，是以專利的內建點狀微電池矩陣圖形來產生0.5V的弱電場。
這種布料目前已用來做為用途廣泛的抗菌傷口護理敷料，由美國Vomaris公司商業化。敷料是以聚酯布料製成，上面印有交錯的鋅和銀的金屬點，形成可因濕氣產生電場的微電池。
眼前IU的目標則是能得到FDA美國食品暨藥物管理局的核可，用於對抗新冠肺炎的口罩用布。

IU研究團隊利用動電(electrokinetic)特性消除病毒本身的靜電結構。source: Chandan Sen, Vomaris

可摧毀冠狀病毒的奈米碳管材料

由英國劍橋大學與以色列科學家開創出一種新的碳基過濾材，能有效捕捉、消滅一種動物冠狀病毒，類型與引發Covid-19全球疫情的SARS-CoV-2病毒十分類似。
該碳基過濾材一種名為TorStran™的奈米碳管薄膜，具有過濾和透氣性，可捕捉空氣中游離的和飛沫裡含的病毒分子，同時瓦解病毒，從而降低感染風險。研發團隊認為，該產品特別適合在密閉空間使用，例如救護車、醫院、大眾運輸工具、各機構的等待區域等。
這項劍橋大學工程系和材料科學與冶金系的研究計畫，目前已與英國專業碳基材料製造開發商Q-Flo合作，並跨國與同為奈米碳管專業的以色列Tortech公司組成團隊，共同對產品進行原型設計和快速測試。
身為奈米碳管製程最初的發明者之一，劍橋大學教授Alan Windle表示，“該想研究計畫的目的，是打造具極強傳導力的纖維。如今面對COVID-19危機，我們將奈米碳管經過壓縮形成無定向(randomly orientated)纖維薄膜，有效過濾、摧毀空氣中水氣分子的病毒，減少空氣中的病毒帶原量。”
尤其奈米碳管為可重複使用的過濾媒介，不因清洗而失去原本的性能，可望在未來有機會延長相關產品的使用壽命，提供打擊Covid-19疫情的全新選擇。

TorStran™奈米碳管薄膜的微結構圖，其可有效過濾摧毀病毒。source: Q-Flo

石墨烯+電流的過濾系統

有別於一般外科口罩用料，新創團隊LIGC Applications推出的Guardian G-Volt口罩，中間過濾層採用石墨烯(graphene)材質，且可利用插電消毒，解決外科口罩一旦弄濕，就容易被細菌滲透的缺點。
LIGC應用其與美國的萊斯大學(Rice University)合作開發石墨烯過濾系統的經驗，推出Guardian G-Volt口罩，可有效阻隔99%的0.3μm微粒及病毒飛沫(甚至高於N95口罩僅95%的阻擋率)。
據悉，Guardian G-Volt利用石墨烯優異的導電性和抗菌特性，於口罩中設計了多重防護系統，一是採用天然抗菌的石墨烯材料，可以防止微生物繁殖；二是雷射誘導石墨烯(Laser Induced Graphene, LIG)，業者使用雷射切割機加熱Polyimide表面，使之與多層石墨烯片熔融在一起，形成100微米厚的3D泡沫材料來導電，透過弱電流消除過濾層中的微生物，提供主動保護，同時清除汙染物；三於口罩左側加上USB插頭，外出穿戴可插上行動電源讓弱電流通過口罩，回到家可利用USB接口對口罩進行完全加熱消毒，延長口罩的使用壽命。
此外，口罩上方亦有一盞LED燈，可以顯示口罩的使用狀況，同時提醒消毒更換。

重複使用的石墨烯插電口罩。photo: LIGC Applications, video: Best Crowdfunding Projects by Jellop

能診斷新冠肺炎的可穿戴科技

哈佛大學的Wyss生物啟發工程研究所在疫情蔓延之際，積極尋找可快速診斷與治療方法。其中一項正在開發的產品是一種可以偵測出穿戴者是否感染到新冠肺炎的口罩：當咳嗽、打噴嚏或僅只是說話使得唾液接觸到口罩時，如果含有新冠病毒，覆蓋在口罩上的一種特別材質即會發出螢光。
這項開發出自Wyss研究所James Collins率領的團隊，係屬於活細胞裝置計畫中的穿戴式診斷科技平台。這個方法使用高度敏感的分子感應器，結合合成的生物網絡(biology network)，一旦碰到新冠病毒時，即可立即反應或產生螢光色彩訊號。
也就是說，科學家們將無細胞(cell-free，以離心方式自細胞分離部分序列、為游離且無完整細胞的狀態，只取用所需要的功能)分子冷凍乾燥，與口罩內面的合成布料結合。當口罩接觸到穿戴者因正常呼吸、打噴嚏、咳嗽時的飛沫，或是呼氣中的濕氣時，即會因吸水而啟動反應機制，在1至3小時內產生陽性或陰性的訊號。
只要醫療人員或民眾戴上這種口罩，一旦口罩感知病毒的存在，無需任何手動操作，就會迅速發出訊號，因而得以快速分流病人獲得適當的醫療照護，也可保護到周遭人群。
目前這款傳感器檢測口罩尚處於研發的早期階段，然而它的發展前景備受看好。如果開發成功，將成為對抗病毒的有力工具，讓診斷更為快速也更為精確。

為了降低診斷成本，哈佛大學Wyss生物啟發工程研究院的這款可以診斷新冠肺炎的可穿戴科技，最初是以紙為媒材，但現在他們已經證明，除了紙，塑料也是可行的。source: Harvard's Wyss Institute

抗病毒蛋白塗佈的防疫織品

英國科學家已證明一種原本開發用以對抗流感的抗病毒蛋白，能有效對抗引起新冠肺炎的病毒。
英國生技公司Virustatic開發的塗層Viruferrin™，經過義大利VisMederi公司的獨立科學家在義大利西恩納大學(University of Siena)實驗室進行的測試，證明可抑制新冠病毒。
Virustatic公司表示，這種抗病毒蛋白可在人體呼吸道的細胞覆蓋上保護層，防止病毒進入。對已經受到感染的宿主，則可以阻止病毒複製。
這項發現為使用Viruferrin™來治療新冠肺炎及防止擴散開了新路。英國科學家正在領導一個國際合作計畫，嘗試使用吸入器或噴霧器將這種蛋白質直接傳送到呼吸系統。下一步將是臨床試驗。
這項成果是經由Virustatic公司的共同創辦人Paul Hope、他的家族和一個由英國科學家與病毒學家組成的團隊，歷經超過十年的研究成果。Paul Hope的祖父死於1919年的西班牙大流感，因而開啟了針對流感病毒的研究。
Viruferrin™含有乳鐵蛋白，這是一種天然產生的蛋白質，是人類天生免疫系統非常重要的一部分。
目前Virustatic公司已將Viruferrin™塗層應用在面罩產品Virustatic Shield上，單層面罩的設計較ㄧ般三層醫療口罩輕盈透氣，但病毒的過濾量仍高達96%。可一次穿戴50個小時，且經實驗，使用無洗潔劑的溫水手洗三次後，面罩都還能保持100%的效力。而在使用200小時後，Virustatic表示，Virustatic Shield面罩的織物依舊可以比大多數織物更具保護性，約仍具有84％的防護性，十分符合環保原則。

經Viruferrin™塗層處理Virustatic Shield面罩產品，因單層設計輕盈透氣，更利於久戴。source: Virustatic

能驅除病毒、可搓磨洗滌的耐久紡織塗層

當新冠肺炎在醫療人員間蔓延，而個人防護設備又供應短缺之際，找到具有更好的防護作用又能安全重複使用的裝備就成了當務之急。
美國匹茲堡大學史旺森(Swanson)工學院LAMP實驗室的研究可能是解方。這個實驗室製造出一種紡織塗層，不但能撥除血液、口水等液體，還能防止病毒附著在表面。
此項研究報告的主要作者也是匹茲堡大學的博士生Anthony Galante說，“近來大家十分關注具有撥除血液(blood-repellent)功能的織物表面，我們特別感興趣的是它的機械耐久性。我們想要知道這類表面的能耐到哪裡，尤其鑒於當前的疫情，能否驅除病毒是非常重要的一點。”
這個塗層獨特之處在於能夠承受超音波洗滌、搓磨及刮除。實驗室將這種新塗層歷經數十次的超音波洗滌及數千次的類似菜瓜布的滾筒搓洗試驗，甚至使用尖銳的剃刀刮洗，塗層的效用都依然有效。而現有其他類似的紡織塗層，在經過洗滌或摩擦後會降低或消除撥除功能。
報告共同作者Paul Leu說明，“耐久性很重要，因為其他的表面處理都是一次性的紡織品，譬如一次性的手套或口罩。但目前防護配備不足，因此我們非常需要能夠重複使用的醫療紡織品，它的塗層必須耐得起適當的洗滌與消毒。”
另一位參與研究學者Eric Romanowski指出，“這塊布料本來就能排除血液、蛋白及細菌，我們選擇引發急性呼吸道疾病與結膜炎的腺病毒(adenovirus)來試驗布料能否驅除病毒。我們希望它是以類似驅除蛋白的方式來驅除病毒，因為這些病毒基本上就是內含核酸的蛋白。試驗結果布料可以類似驅除蛋白的方式驅除腺病毒。”
這種塗層可以廣泛應用於醫療保健產品，從醫用服裝到候診室用椅都可用得上。LAMP實驗室的下一步是試驗塗層對驅除乙型冠狀病毒屬(betacoronavirus)的效用，引起新冠肺炎的病毒就是這一類。
如果經過處理的布料可以驅除乙型冠狀病毒屬，那麼醫療防護服裝及裝備都可採用這種布料製作，這對醫療人員及一般大眾都有重大的影響。
目前這個塗層是以滴落塗佈(drop casting)的方式，用注射器將溶液浸透材料，並經熱處理來增加穩定性。研究人員認為未來過程可以採用噴灑或浸漬的方式處理大片的材料，譬如手術袍，最終將能量產。

經塗佈處理的醫療用紡織品可以撥除血液和驅除病毒。source: University of Pittsburgh

可生物分解的醫療口罩材質

最後，全球醫療等級口罩的缺貨凸顯出來的供應線改善問題，以及大量一次性口罩所造成的垃圾善後問題，都是這次新冠病毒帶給我們的省思與課題。
加拿大英屬哥倫比亞大學(University of British Columbia)生質產品中心的研究人員針對此挑戰設計出可能是第一款可完全在加拿大取材與製造的N95口罩，它也可能是全球第一款可完全腐化與生物分解的醫療口罩。
這款口罩自三月開發之始就決定要使用在地材料。名為Canadian-Mask(或是Can-Mask)的口罩，框架是完全以英屬哥倫比亞省的樹木纖維製造，包括松樹、雲杉、雪松及其他軟木材。其中一個樣本原型是用N95的濾材置於口罩前方，另一原型則使用UBC團隊特別設計的木質濾材產品。兩種原型目前都在測試以確保符合醫療產業的貼合與滲透規格。
這款口罩是目前通用的合成纖維口罩優異的取代物，因為那些被拋棄的口罩與手套已形成對環境莫大的威脅。
這款口罩的開發需要跨學科的結合，它係由UBC的科學、應用科學及森林系的學者組成團隊。口罩原型已幾近完成，並規劃轉向符合成本效益的量產。

可生物分解的N95口罩。source: University of British Columbia

另外日本的TBM與Bioworks公司亦已合作開發出以生質材質聚乳酸(PLA)紗製成的可洗滌與重複使用的口罩，名為Bio Face，並已開始接受預購訂單。
由泰國PTT Global Chemical公司與美國Cargill公司合資成立的NatureWorks公司，也與北卡羅萊納州立大學的不織布研究中心合作開發出新的紡黏不織布技術，可大量製造N95口罩。和一次性N95口罩不同，這款口罩經酒精溶液洗滌後可重複使用。