在冠状病毒大流行初期，帕特里克·格雷拉（Patrick Guerra）的医生妻子会戴上 N95 呼吸器口罩，然后在上面再罩一个一次性医用口罩以延长其使用寿命。美国疾病控制与预防中心（CDC）建议医护人员每接触一位患者就更换一个新的 N95 呼吸器，但全国范围内 N95 和其他设备短缺使得这一点不可能实现。
“我妻子是一名放射科医学住院医师，她要做一些会产生气溶胶的程序，她会近距离接触病人的脸，”在辛辛那提大学担任生物科学教授的格雷拉说。“我想，我必须想办法解决这个问题。”
天然的契合
格雷拉研究蚕丝茧的复杂结构，他想知道丝绸口罩是否能比 N95 提供更好的防护屏障，因为他曾观察到蚕茧天然具有疏水性。“蚕宝宝基本上会筑起这些疏水层，”他说，“所以它们非常舒适，就像在自己的小睡袋里一样，如果下雨，它需要大量饱和才能浸透。”
他和他的研究生测试了不同类型的织物，如棉、聚丙烯（许多一次性医用口罩的材料）和丝绸，以确定哪种最有可能排斥水，特别是咳嗽或打喷嚏产生的气溶胶水滴——这是导致 COVID-19 的 SARS-CoV-2 病毒的重要传播途径。
他们的研究发表在 Plos One 上，显示丝绸是迄今为止最好的材料，不仅因为它具有极佳的疏水性，而且因为它透气性好。而且这些性能在反复洗涤后仍然保留。“另一件事是丝绸据说具有抗菌性，”格雷拉说，并指出这可能是因为蚕的饮食是桑叶，其中含有铜。“这是我们接下来要研究的。”
不止于口罩和缝合
丝绸长期以来被认为是一种有医疗用途的材料。塔夫茨大学（Tufts University）工程学教授、丝绸生物材料专家戴维·卡普兰（David Kaplan）说，丝绸既坚固又柔软。此外，当它被植入体内时，不会引起抗体反应，并且会随着时间的推移而生物降解。几个世纪以来，丝绸一直被用作缝合线。卡普兰说，最近，科学家们已经证明丝绸是组织重建的杰出材料。
通常，当患者由于交通事故或其他原因失去大量软组织，或者因癌症肿瘤被切除而需要进行组织重建时，外科医生会从身体其他部位取脂肪或使用合成材料。然而，卡普兰指出，这两种方法效果都不好——身体经常会重新吸收脂肪，而患者会发现合成材料很少感觉自然。
“但用丝绸，我们可以制作一个适合[受损区域]大小和形状的海绵，植入其中，由于其结构，它可能需要两年才能完全降解，”他说。“所以在两年里，软组织会自我再生，有血管形成，神经支配。一切都恢复正常，丝绸也消失了。”
卡普兰的实验室帮助推出了一些使用丝绸的生物医学设备，例如 Silk Voice，这是一种 FDA 批准的可注射丝绸蛋白，可用于填充声带组织；除其他用途外，这可以帮助患者在切除息肉或癌性生长后保留声音。他的实验室还帮助开发了 丝绸微针，用于控制释放药物。“你可以控制长达六个月的药物释放，而丝绸针头会慢慢降解，”卡普兰说。
和格雷拉一样，卡普兰进行丝绸生物材料实验的动机之一是出于对家人的担忧。他一直在研究为患有慢性耳部感染的儿童开发 丝绸耳管。目前使用的塑料耳管的一个常见并发症是它们可能会过早从耳朵中脱落，需要额外的手术程序来更换。卡普兰的丝绸耳管无需取出，因为它们会在一段时间后降解。
“作为一个女儿做过六次耳管手术的人，”卡普兰说，“这就是我的动力。”
