中藥抗霾口罩的研究

么欣禧，么欣悅

（1.中國人民大學附屬中學翠微學校，北京 100036；2中國人民大學附屬中學第二分校，北京 100097）

環境污染問題日益嚴重，霧霾作為空氣主要污染物，已經成為困擾民眾的大問題。霧霾危害的防治可以通過污染源和污染物治理來降低，另一方面可以通過研發防護用品如口罩等來實現。現有口罩一般存在兩個問題：一是為了達到過濾效果，層數較多，透氣性受影響；二是口罩的保健功能開發和利用不充分。佩戴怎樣的口罩才能做到最佳的防護，是急需解決的問題。

將傳統的中醫藥理論與口罩制作相結合，在阻隔的同時發揮中藥抗細菌、病毒和提升肺功能的功能，整體提升使用者抵抗霧霾傷害的能力，這是研究者通過論證、思考想到的一種可能的解決途徑，因此開展了一系列實踐研究。

1 中藥口罩研究開展意義

1.1 北京空氣質量現狀

隨著我國經濟的發展，城市空氣質量不斷惡化，超過2/3的城市空氣質量不達標，霧霾現象頻發。北京成為污染最為嚴重的城市之一，2013-01，北京遭遇持續霧霾，只有5 d的空氣質量達到二級標準，其余26 d為霧霾天氣[1]。霧霾中的二氧化硫、氮氧化物和PM2.5（直徑小于2.5 μm的可吸入顆粒物）等，這些物質攜帶空氣中的細菌、病毒，隨呼吸進入人體，黏附在人體呼吸道和肺泡中，引起急性支氣管炎等病癥。根據PM2.5相關流行病學研究，當PM2.5濃度每增加103 μg/m3時，居民超出正常死亡的風險率會增加2.29%，心腦血管疾病增加的超額死亡風險更高，為3.08%[2].霧霾嚴重威脅人們的呼吸健康。

1.2 口罩相關問題研究

面對霧霾的傷害，民眾外出最常見的防護措施就是佩戴各種口罩，口罩的使用呈逐年遞增的趨勢。現有口罩以阻隔為手段，防止空氣中的可吸入顆粒物等污染物進入人體。面對這樣的情況，我們可以選擇將中藥藥液涂在中過濾或低過濾型無氣閥口罩上，利用口罩上中藥的抗菌、抗病毒作用以及對于自身的修復功能，達到抗霾的效果。

1.3 中藥抗霾口罩原理

中醫藥是中國傳統文化的瑰寶，《五十二病方》記載了：用藥“竄鼻孔以熱”，利用熏鼻的方法治療疾病。《金匱要略》《千金方》和《本草綱目》等都詳盡闡述了通過“鼻療”來治療疾病的方劑，在呼吸系統疾病治療中用中藥方劑霧化治療，效果顯著。如果將口罩的阻隔作用與中藥原理作用結合，既能阻隔污染物，又能抑制菌類和病毒，解決菌類和病毒在口罩內表面繁殖的污染問題，同時利用中藥修復受損的呼吸系統，提升自身的抗霾能力。

2 中藥抗霾口罩的制作

2.1 中藥的熬制

將中藥150 g放置在砂鍋中，取750 mL水加入鍋內，浸泡30 min后煮沸，再用文火煎煮40 min，按照水量略有調節火候。40 min后關火靜置，溫度稍低后倒出藥液備用，藥液約300 mL。

2.2 中藥藥液的制作方式

經過傳統的方法熬制的中藥藥液，呈棕黃色。經藥液浸泡制作完成后的口罩呈不均勻的黃色。在中藥制取過程中，采用傳統中藥熬制和蒸餾提純兩種方式進行對比。效果如表1所示。

表1 中藥藥液制作方式對比

2.3 中藥口罩制作

中藥抗霾口罩包含抗菌、抗病毒層和修復層等，包含抗菌、抗病毒和修復等功能，由于在制作工藝上各層相似，下面以抗菌、抗病毒層為例，具體描述中藥口罩的制作：①取中藥藥液于消毒殺菌過后的容器中，取經過消毒后的中過濾型或低過濾型無氣閥口罩，放入該藥液中；②不斷擠壓口罩，使藥液與口罩充分接觸；③浸泡2 h后取出，置于陰涼干燥處24 h陰干；④口罩完全干燥后，取消毒口罩袋封存。

3 中藥抗霾口罩功效的研究

3.1 佩戴者體驗

采用中過濾型和低過濾型無氣閥口罩，經中藥藥液浸泡加工制作，對人群進行了試用體驗的抽樣調查，口罩佩戴體驗者共30人，每年齡段各10人，自行選擇中過濾型或低過濾型口罩，佩戴15 min。調查結果見表2.

表2 佩戴者體驗調查

表2中，鼻腔感受指通氣舒適，刺激感小；呼吸壓力感受指呼吸順暢程度；濕度感受指佩戴中感受到的濕潤程度；中藥氣味感受指對中藥氣味接受程度。調查結果表明，中藥抗霾口罩試戴人中90%的人群鼻腔感受良好，感覺呼吸舒適，83.3%的人群對口罩的中藥氣味接受良好。少部分體驗者對呼吸壓力感受輕微不適，但覺得低過濾型口罩更適合佩戴。

3.2 中藥藥液的抗霾功效研究

用兩組不同的中藥，一組藥液主要成分為金銀花、連翹、蒲公英，起到抗菌、抗病毒作用。第二組藥液主要成分為麥冬、野菊花、薄荷，起到修復呼吸系統、提高肺功能的作用。對這兩組中藥藥效分別開展研究。

3.2.1 藥液的抗菌功能研究

第一組藥液中金銀花、連翹、公英是目前普遍使用的抗菌中藥組方，現代醫學研究發現金銀花、連翹、蒲公英治療急性扁桃體炎效果遠優于青霉素[4]。

實驗一為藥液對大腸桿菌的抑制情況研究，具體步驟是：①對照組，選取蒸餾水1滴放入培養好的大腸桿菌的培養基中；②實驗組，選取中藥抑菌藥液的原液、2倍稀釋藥液及4倍稀釋藥液各一滴，分別滴入培養好的大腸桿菌的培養基中；③將實驗組和對照組放入保溫箱中繼續培養并進行觀察。實驗結果表明，無論是原液，還是稀釋后的中藥藥液，均對大腸桿菌有直接的抑制作用。

3.2.2 藥液的抗病毒功能研究

中醫經典著作中，對金銀花、連翹、蒲公英等有抑制病毒的療效有相關論述。在現代醫學研究中也證明，其對各種病毒有抑制作用，是目前普遍使用的抗病毒中藥制品[5－6]。實驗二為藥液抗病毒情況研究。由于病毒的特殊性，在北京市疾病預防控制中心專家的建議下，采用腺病毒作為藥液抗病毒實驗對象，在市疾控中心專家的帶領下完成實驗研究。將重組腺病毒與中藥混合1 h后，感染人胚腎細胞，重組腺病毒感染細胞后能夠表達紅色熒光蛋白，通過熒光顯微鏡觀察熒光表達情況，初步確定中藥藥液對腺病毒的抗病毒效果。經48 h后，顯微鏡下觀察熒光表達情況，發現加入中藥的培養基中，紅色熒光明顯少于未加中藥的對比組中紅色熒光。中藥對照組紅色熒光明顯少于磷酸鹽緩沖液對照組，說明中藥對照組中腺病毒的繁殖明顯受到抑制。實驗結果表明，中藥藥液對于腺病毒有明顯的抑制作用。

3.2.3 藥液的修復功能研究

中醫理論認為麥冬可以“定肺氣”，野菊花是中草藥中的“廣譜抗生素”，薄荷與野菊花協同使用，運用于流行性感冒預防中，效果顯著[7]，對于呼吸系統的治療作用的同時，可以修復呼吸系統的防御功能，提高免疫力，對肺功能有明顯提升效果[8]。

研究小組與中醫科學院專家合作研究，曾采用中、低劑量麥冬水對大鼠灌胃給藥，均能不同程度的提高大鼠肺中蛋白質的含量，并發現大鼠肺總抗氧化能力顯著高于對照組[9]。

野菊花提取物可參與免疫細胞的活化反應，具有抗感染、抗病毒和抗腫瘤作用[10]。薄荷的活性成分薄荷醇具有治療哮喘功能[11]。目前，對3種藥物共同提升肺功能研究持續進行。

3.3 中藥與口罩結合效果的研究

對中藥藥液涂抹在口罩上的效果開展研究。研究分為2步：①對人體佩戴口罩后，口鼻與口罩之間空間濕度進行測試；②模擬該濕度，研究口罩抑菌功能。

實驗三為口罩內部環境測試。以阻隔為目的的過濾型口罩，佩戴中內部環境濕熱，為了檢驗口罩的內部環境，在相同的條件下，分別佩戴不同品種的口罩15 min，利用傳感器，分四次檢測口罩內的濕度。實驗結果表明，佩戴5 min后口罩的濕度在86%～99%之間，此濕度適宜細菌和真菌的生長繁殖，同時作為開展實驗四研究的環境條件。

實驗四為模擬口罩濕度環境，檢測中藥口罩抗菌效果。控制空氣濕度為86%～99%的環境下，檢測中藥抗霾口罩的抗菌效果。將浸泡純凈水的口罩（對照組）和浸泡中藥的口罩（實驗組），分別放入大腸桿菌的培養基中，觀察各組的抗菌效果。2 h后觀察結果，中藥實驗組口罩周圍出現抑菌圈，抑菌圈大小為口罩布邊緣外1～3 mm，而純凈水對照組沒有出現抑菌圈。中藥實驗組和純凈水對照組對比發現，在相同的濕度溫度下，中藥抗霾口罩的抗菌作用明顯大于普通口罩。說明在濕熱、密閉的環境下，中藥抗霾口罩具有抗菌效果，可以解決口罩的污染問題，更能作為醫療衛生等行業的日常防護保障之用。

3.4 口罩擾流層設計與研究

擾流層原理廣泛應用于工業生產和日常生活中。在空調的冷凝翅片設計中，在翅片上開設擾流孔，使空氣進入時不做直線運動，加強空氣在翅片間的擾動，從而使空氣與翅片的接觸時間增加，可提高換熱效率10%～30%[12].將此項原理應用于口罩，制作口罩擾流層。吸氣時，外部的空氣通過擾流孔進入口罩內部時形成氣流擾動，增加吸入空氣與中藥的接觸時間，起到增強藥效的作用。

采用熱敏式風速儀器，對進入口罩內的空氣流速進行測試，檢驗擾流層設計對進入空氣狀況的研究。

實驗五為擾流層擾動氣流效果檢測。模擬口罩環境，分別對含擾流層和無擾流層的中藥口罩進行測試。進行持續吹風實驗。實驗數據表明，空氣進入口罩時風速改變，溫度降低。根據空氣動力學原理，空氣總是會從溫度高的地方向溫度低的地方流動。將擾流層原理應用于口罩，可以有效增加吸入空氣和中藥的混合時間，起到增強效果的作用。

4 結論

綜上所述，中藥抗霾口罩能夠有效起到抗菌、抗病毒和修復呼吸系統、提升肺功能的作用。擾流層的設計，增加吸入氣體與中藥的接觸機會，保證了藥液功效的發揮。口罩各部分功顯著，疊加后相輔相成，有效起到了防霾作用。

5 后續研究方向

對中藥的研究：中藥是我國傳統文化的瑰寶，蘊含著無限奧秘，對它的研究我們做的只是冰山一角，不斷開展中藥對抗菌、抗病毒和肺功能提升的研究，爭取為祖國中醫藥文化做出更大的貢獻。對口罩的研究：口罩測試更加科學化、合理化。為中藥抗霾口罩配置二維碼，開發手機APP。及時掌控口罩的使用時效，及時更換，科學管理呼吸健康。口罩功能更加個性化，滿足不同人群需求。開發不同類型口罩，例如兒童款、老年款、呼吸道病人、運動員專款，醫療衛生、工礦企業、食品加工等特殊行業專款，最終實現“私人訂制”。

參考文獻：

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