CN116056578A - 面罩、复合材料、铁-铁氧化物组合物及其制造方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明一般地涉及面罩。本发明一般地还涉及复合材料、铁‑铁氧化物组合物及其制造方法。特别地，包含腰果种皮提取物与铁颗粒和/或铁氧化物核‑壳颗粒的铁‑铁氧化物组合物。铁‑铁氧化物组合物可以用作抗微生物组合物。

Description

面罩、复合材料、铁-铁氧化物组合物及其制造方法和用途

技术领域

本发明一般地涉及面罩。本发明一般地还涉及复合材料、铁-铁氧化物组合物及其制造方法。

背景技术

微生物感染和抗微生物耐药性的发展作为最近公共卫生当局面临的尤为重要的关键问题之一而受到关注。微生物污染是指无意或意外引入微生物，如细菌、酵母、霉菌、真菌、病毒、朊病毒、原虫或其毒素和副产物。医院获得性感染(HAI)病例的增加也引起了越来越多的关注。

由动物源性高致病性病毒引起的疾病日益引起卫生当局的关注。最近突出的实例是由SARS和MERS冠状病毒(SARS-CoV、MERS-CoV)、禽流感病毒(AIV)和埃博拉病毒(EBOV)引起的疾病爆发。随着日益全球化，放大了由这种高致病性病毒引起的疾病的威胁。

高致病性病毒或HP病毒包括目前没有疫苗的所有病毒，并且如果不治疗这些病毒能够在人类中引起致命的***性疾病。

作为一个具体的实例，最近，冠状病毒病(COVID-19)是一种由新病毒引起的传染病。这种疾病导致呼吸道疾病，症状包括咳嗽、发烧，在更严重的情况下，还会出现呼吸困难。所有这些病毒除了都能够在人类中引起致命的疾病，并且在任何情况下都没有有效的治疗方法或疫苗的事实外，另一个重要的共性是它们都是动物源性的，即最初从动物传播给人类。举例来说，AIV的动物来源是鸟类，EBOV的动物来源是果蝠，COVID-19的动物来源是蝙蝠。

另一个共同特征是，它们在人类中的死亡率相对较高。在某些情况下，如禽流感，它们有可能成为大流行，导致大量死亡，并对处于感染病毒风险的一线医护人员构成重大挑战。

这类疾病主要通过与感染者咳嗽或打喷嚏时的接触，或通过接触携带病毒颗粒的表面，然后接触眼睛、鼻或口来传播。为防止疾病的传播，建议的措施包括经常洗手、避免触摸面部，以及避免与身体不适的人密切接触(例如在1米以内)。

或者，可以使用面罩。面罩可以覆盖整张脸或部分脸。某些面罩可以特别适用于医疗目的，以保护佩戴者免受污染和危险颗粒的影响，或防止佩戴者传播病原体。

医用外科面罩通常由卫生保健专业人员和患者佩戴，以防止细菌和/或病毒的传播。这类面罩可以捕捉从佩戴者的口和鼻中释放出的细菌和病毒颗粒。然而，这类面罩通常是宽松的，佩戴者的呼出气体围绕面罩的周边流动，通常在佩戴者的脸颊的下边缘和下巴周围流动。因此，人们对这种面罩在保护病人和卫生保健专业人员方面的有效性产生了担忧。

在旨在发现物理干预措施阻断或减少呼吸道病毒传播的有效性的***综述中，研究表明，戴面罩可以显著减少呼吸道病毒的传播，洗手的优势比为0.45，戴N95面罩的优势比为0.09。这表明，通过采取卫生措施，可以有效地防止呼吸道病毒在幼儿和仅使用面罩的家庭内的传播。

但是，医用外科面罩只适合一次性使用。如果重复使用面罩，感染的风险会显著增加。这反过来又造成了环境问题，因为这种面罩通常是塑化的纸制品。在该方面，使用医用外科面罩是不可持续的。

此外，需要适当处理面罩，以正确地控制疾病的传播。据观察，使用一次性面罩后，增加了乱扔垃圾的情况，这可能会促进疾病的传播。

现有面罩的其它问题是面罩在不使用时不便于存放。

另一个问题是，面罩通常被制成“适合所有人的一种尺寸”的产品，不能适应不同使用者的脸型或头型，从而潜在地导致使用者难以确保面罩足够紧密地贴合面部。

各个行业对洁净度的日益关注导致了对抗微生物产品需求的增加。它们可以用来保护表面免受微生物的侵害，并应用于医疗装置和包装中。由于人口增长和城市化，对抗微生物添加剂的需求也在迅速扩大。

为此，2019年全球抗微生物涂层市场规模估计为71亿美元，预计2020年至2027年的复合年增长率(CAGR)为12.8％。

目前市场上的抗微生物产品主要依靠钛、锌、银化合物来赋予抗微生物效果。虽然有效，但这些元素价格昂贵且有毒，容易受到重金属污染。由于这些产品依赖于光辐照，其抗微生物效能也很低。

关于这类产品是否对人类和动物有毒还有进一步的担忧。此外，当在合成过程中使用刺激性化学品时，总有可能将有毒前体如重金属残留在最终产品中，因此需要进行广泛的清洗。这增加了生产成本。

希望克服或缓解至少一个上述问题，或者至少提供有用的替代方案。

发明内容

本发明是基于对某些天然产物具有抗微生物作用的理解。特别地，发明人发现腰果种皮提取物的优势在于其具有抗微生物效能。例如，发现天然产物提取物具有抗革兰氏阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌的抗菌性能，并且具有抗人肝癌细胞HEPG2的抗癌性能。天然产物提取物可应用于绿色溶剂中，并在表面和纺织品上测试时可具有渗透效果。此外，当与其它组分组合时，观察到协同(或至少相加)的抗微生物效果。例如，腰果种皮提取物可以用作合成铁颗粒和/或铁氧化物颗粒的前体。由于这些组合物是由生物或天然材料合成/制成的，它们对人类和动物都是安全的。这种绿色生物合成具有成本效益、废物产生少、无毒且环境友好。本发明的应用为纺织品的抗微生物饰面剂。

本发明提供了铁-铁氧化物组合物，其包含：

a)腰果种皮提取物；和

b)铁-铁氧化物核-壳颗粒，核为单质铁核或铁合金核，壳为铁氧化物壳；

其中腰果种皮提取物包含选自以下的组分：蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合，酚类化合物选自单宁、儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、对香豆酸、没食子酸、或其组合；和

其中铁-铁氧化物颗粒至少部分地被蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合钝化。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物颗粒还至少部分地被羧酸部分或羟基部分钝化。

在一些实施方案中，羧酸选自脂肪酸、芳香族羧酸、二元酸、三羧酸、酮酸、α-羟基酸、二乙烯基醚脂肪酸、磷酸、多聚磷酸、钨酸、钒酸、钼酸、杂多酸或其组合。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物颗粒包含单质Fe、FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄、或其组合。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物颗粒的平均粒径为约1μm至约800μm。

在一些实施方案中，壳还包含来自腰果种皮提取物的组分。

在一些实施方案中，壳的厚度为约5nm至约1μm。

在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，铁-铁氧化物组合物的铁含量为约20重量％至约80重量％，氧含量为约15重量％至约40重量％。

在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，铁-铁氧化物组合物的碳含量为约4重量％至约50重量％。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物还包含选自稳定剂、分散剂、着色剂、或其组合的赋形剂。

本发明还提供了合成铁-铁氧化物组合物的方法，其包括：

使腰果种皮提取物与铁颗粒和铁氧化物前体反应，以形成具有单质铁核或铁合金核和铁氧化物壳的铁-铁氧化物核-壳颗粒；

其中腰果种皮提取物包含选自蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合的组分；和

其中铁颗粒和/或铁氧化物颗粒至少部分地被腰果种皮提取物钝化。

在一些实施方案中，铁氧化物前体是铁(III)盐。

在一些实施方案中，铁(III)盐的阴离子选自硝酸盐、氯化物、溴化物、氟化物、碘化物、硫酸盐、草酸盐、高氯酸盐、磷酸盐、四氟硼酸盐、或其组合。

在一些实施方案中，反应在约5℃至约80℃下进行。

在一些实施方案中，反应进行约1分钟至约24小时。

在一些实施方案中，在与腰果种皮提取物反应前将铁颗粒和铁氧化物前体均匀混合。

在一些实施方案中，当腰果种皮提取物含有酚类化合物时，酚类化合物与铁颗粒和铁氧化物前体的重量比为约1:500至约500:1。

本发明还提供了使非生物表面消毒的方法，其包括：

a)使本文公开的铁-铁氧化物组合物与非生物表面接触。

在一些实施方案中，该方法还包括在(a)之前将铁-铁氧化物组合物施加到应用介质的步骤。

本发明还提供了通过使用本文公开的铁-铁氧化物组合物在黑暗中杀灭微生物的方法。

本发明还提供了使用铁-铁氧化物组合物使表面消毒的方法，其中在5分钟后铁-铁氧化物组合物可提供微生物活性下降至少2log。

本发明还提供了复合材料，其包含浸渍铁-铁氧化物组合物的多孔织物，并且在多孔织物的至少一侧上涂覆有防水涂层，

其中相对于复合材料，铁-铁氧化物组合物以约0.1重量％至约5重量％存在；

其中防水涂层的厚度为约10μm至约500μm。

应当理解，复合材料可用于形成面罩的面部覆盖结构和/或复合织物层。这是基于以下理解为前提的，即虽然可以将抗菌和抗病毒化合物/组合物施加到坚硬、无孔表面以提供理想的效果，但在多孔表面上使用抗菌和抗病毒化合物/组合物还未经过测试。此外，由于成本原因，在一次性面罩上应用抗菌和抗病毒化合物/组合物没有商业和经济意义。有利的是，复合材料提供了防止吸入病毒和细菌细胞的保护。复合材料还起到杀灭与面罩复合层接触的病毒和细菌细胞的作用。更有利的是，由于即使面罩经清洗20次后，复合材料中仍保留铁-铁氧化物组合物，面罩仍可重复使用。在该方面，经清洗20次后，复合织物层中仍保留至少70％的铁-铁氧化物组合物。

在一些实施方案中，复合材料的多孔织物是包含棉花和氨纶的织物，其中相对于织物，棉花约为90重量％，氨纶约为10重量％。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物包含铁、铁(II)氧化物和铁(III)氧化物。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物包含单质Fe、Fe₃O₄和氨基酸、碳水化合物、或其混合物。

在一些实施方案中，氨基酸、碳水化合物、或其混合物选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、牛磺酸、甜菜碱、N-甲基丙氨酸、玉米醇溶蛋白、葡萄糖、半乳糖、果糖、木糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖、山梨醇、甘露醇、麦芽糊精、棉籽糖、水苏糖、果寡糖、直链淀粉、支链淀粉、变性淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、乙基纤维素、甲基纤维素、果胶、水胶体、及其组合。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物的粒径为约1μm至约800μm。

在一些实施方案中，壳的厚度为约50nm至约400nm。

在一些实施方案中，防水涂层选自全氟丁烷磺酸、全氟辛酸、全氟己酸、思高洁(Scotchgard)、全氟辛烷磺酸、石蜡(和其它基于碳氢化合物的溶液)、二氧化硅纳米颗粒和硅烷(例如烷基三烷氧基硅烷)。

有利的是，复合材料上的防水涂层可以向外复合织物层提供流体阻力，从而向使用者提供更好的空气飞沫屏蔽效果。

本发明还提供了制造复合材料的方法，其包括：

a)用铁-铁氧化物组合物浸渍多孔织物；和

b)在多孔织物的至少一侧上用防水涂层涂覆多孔织物以形成复合材料，

其中相对于复合材料,铁-铁氧化物组合物以约0.1重量％至约5重量％存在；

其中防水涂层的厚度为约10μm至约500μm。

本发明提供了面罩，其包括：

被配置为覆盖使用者的至少嘴部和鼻部通道的面部覆盖结构；以及

连接结构，其包括：

连接至面部覆盖结构的相对侧的拉绳，其用于将面部覆盖结构固定至使用者的面部；和

可释放地连接至拉绳以将拉绳保持在收紧或松开位置的紧固件；

其中拉绳被设置为形成用于在使用者的相应耳部后面环绕的耳带和用于在使用者的颈部后面环绕的颈带；并且其中紧固件连接到颈带上；和

其中面部覆盖结构包含本文公开的复合材料。

有利的是，连接结构为使用者收紧面罩提供了更大的便利，以防止携带病原体的飞沫进入或流出提供更有效的屏障，同时也为不使用时的存放提供了更大的便利。

紧固件可以是绳扣。

在某些实施方案中，每个耳带包括拉绳部分，拉绳部分连接在一个相对侧的第一点处，并且在与第一点隔开的第二点处穿过连接环。

颈带可包括横跨在各个连接环之间的拉绳部分。

在某些实施方案中，拉绳穿过绳扣的孔眼。

在某些实施方案中，面部覆盖结构包括位于其内表面的鼻垫。

面部覆盖结构可以包括过滤层。例如，过滤层可以夹在外织物层和内织物层之间。外织物层可以是复合织物层。

在一些实施方案中，过滤层是可替换的。例如，面部覆盖结构可以包括用于容纳过滤层的套部。

在一些实施方案中，面部覆盖结构被配置成至少部分覆盖使用者的颏下三角形区域。

在一些实施方案中，面部覆盖结构还包括下部织物，其连接在外织物层和内织物层的纵向侧，并且远离鼻垫，从而在使用时，下部织物以大于20°的角度连接至面部覆盖结构。在一些实施方案中，面部覆盖结构被配置成至少部分覆盖使用者的颧骨区域。

在一些实施方案中，面部覆盖结构还包括两个延伸部，每个延伸部从面部覆盖结构的相对侧上的第一点延伸出，其用于连接至拉绳。

有利的是，这减小了耳带在耳部上的拉压，从而为使用者提供了更大的舒适性。

附图说明

作为非限制性实例，现在将参照附图来描述本发明的实施方案，其中：

图1是根据某些实施方案的面罩的正视图；

图2是从左上方看到的面罩的等轴视图；

图3是面罩的左视图；

图4是面罩的后视图；

图5是面罩的分解图，显示其位于使用者面部的部分；

图6是佩戴面罩的使用者的左后视图，显示面罩的系带与使用者耳部的连接；

图7是佩戴面罩的使用者的左前视图；

图8显示面罩处于存放位置的使用者；

图9是根据某些实施方案的面罩的另一个实例的后视图；

图10显示***图9面罩中的可替换的过滤层；

图11是根据某些实施方案的另一个面罩的等轴视图；

图12是面罩的右视图；

图13是抑制病毒的假设相互作用的示意图；

图14是腰果种皮提取物组合物的示例性示意图；

图15是腰果种皮提取物组合物的示例性示意图；

图16显示考马斯亮蓝R染料在接触腰果种皮提取物组合物后的降解情况；

图17显示考马斯亮蓝R染料在接触腰果种皮提取物组合物后的降解情况；

图18显示暴露于腰果种皮提取物组合物后的OH自由基测量结果；

图19显示暴露于腰果种皮提取物组合物2h后的O₂自由基测量结果；和

图20A-图20E显示铁-铁氧化物组合物的扫描电子显微镜(SEM)图像。

具体实施方式

本发明的实施方案涉及具有连接结构的面罩，所述连接结构为使用者收紧面罩提供了更大的便利，以提供更有效的屏障来防止携带病原体的飞沫进入或流出，同时也为不使用时的存放提供了更大的便利。

首先参考图1至图4，根据某些实施方案的面罩100包括面部覆盖结构110。面部覆盖结构110被配置为至少覆盖使用者的口腔和鼻腔。例如，如图6和图7所示，面部覆盖结构110可以延伸到使用者鼻尖上方，在一些实例中，可以延伸到鼻梁的大约一半处。面部覆盖结构110具有上轮廓116，该上轮廓116在鼻梁位置处具有凹陷的中心部分118。

面部覆盖结构110包含本文公开的复合材料。复合材料通过捕获和杀灭面部覆盖结构的表面附近或表面上的微生物来为面罩提供抗微生物功能。

面罩100还包括用于将面部覆盖结构110固定至使用者面部的连接结构。拉绳连接至面部覆盖结构110的相对侧。例如，如图4所示的后视图，拉绳的相对末端连接在面部覆盖结构110的上部相对侧的点102和104处。相对末端可以通过任何合适的方法在点102、104处连接，例如通过缝合、黏合剂、热黏合等。

拉绳被设置成形成一对耳带122、124。在使用中，耳带122、124环绕在使用者相应的耳部后面(参见图6和图7，其示出了左耳带环绕在使用者的左耳后面)。

拉绳还被设置成形成在使用者颈部后面环绕的颈带150，其可以由横跨在位于面部覆盖结构110的相对侧上的连接环112、114之间的拉绳部分形成。

连接结构还包括紧固件140，该紧固件140可释放地连接至拉绳，特别是连接至颈带150。紧固件被设置成根据需要将拉绳保持在松开或收紧的位置。

例如，为了收紧拉绳以将面部覆盖部分110紧紧地固定在使用者的面部上，使用者可以松开紧固件140，沿远离他们的颈部向后的方向拉动颈带150以缩短颈带150，然后重新连接紧固件140以将拉绳保持在收紧位置。

为了松开拉绳，例如当不需要使用面罩时，使用者可以再次释放紧固件140，并拉长颈带150，例如通过将面部覆盖部分110拉离他们的面部，然后重新连接紧固件140以将拉带保持在松开位置。有利的是，如图8所示，颈带150仍环绕在使用者的颈部，松开的拉绳可用于存放面部覆盖部分110。这为使用者提供了“免提”便利，因为面罩可以在松开时挂在她的颈部上；此外，如果需要临时取下面罩，则不需要将面罩保存在储存袋中。

通过耳带122、124之外提供颈带150，面罩100被更牢固地保持在使用者的头部上，当使用者“忙碌”时降低了面罩脱落的风险，因为系带将面罩100固定在头部和耳部上，而不仅仅是耳部上。

例如，紧固件140可以是绳扣。绳扣140可以具有扣体142，扣体142具有一对孔眼144a、144b以容纳拉绳。绳扣140还包括柱塞146，当拉绳穿过孔眼144a、144b时，柱塞146被弹簧或其它偏压元件偏压以绊住拉绳。柱塞146可被压下以释放拉绳从而能够缩短或延长颈带150。

如上所述，紧固件连接到颈带150上，并且通常位于其中间部分，使得当使用者希望收紧颈带150并因此收紧面部覆盖部分110时可以抓紧颈带150的末端部分152。

在某些实施方案中，第一耳带122包括拉绳部分，拉绳部分连接在面部覆盖结构110的一个相对侧的第一点102处，并且在与第一点102隔开的第二点处穿过连接环112。第一点102可以位于或靠近面部覆盖结构110的顶部，例如位于翼部101上，当佩戴面罩100时，该翼部101从面部覆盖结构110的上部区域延伸到使用者的颧骨上(图7)。类似地，第二耳带124包括拉绳部分，拉绳部分连接在面部覆盖结构110的另一个相对侧的第一点104处，并且在与第一点104隔开的第二点处穿过连接环114。第一点104可以位于翼部103上，翼部103从面部覆盖结构110的另一侧上部区域延伸，以延伸到使用者的另一颧骨上。

耳带122和124以及颈带150可以通过将拉绳穿过连接环112、114而形成，连接环112、114设置在面部覆盖部分110的下部的相对侧。耳带122的下端可以通过连接环112，同样，耳带124的下端可以通过连接环114。因此，相应耳带122和124的下端过渡到颈带150的相应端。通过以这种方式设置耳带122、124和颈带150，可以通过拉绳的单次拉动，例如通过抓住并拉动颈带150的端部152在耳部区域和颈部区域处收紧面罩100。

以这种方式便于收紧面罩100还增加了可以在使用者的面部周围形成紧密密封的可能性，而与他们的面部形状无关。因此，面罩100能够比现有的“适合所有人的一种尺寸”的产品更加个性化。

连接结构可以通过以下方式并入面罩100中。首先，连接环112和114被固定在面部覆盖结构110的下部的相对侧(例如，通过缝合，尽管其它方法也是可能的)。接下来，由一段材料(可以是纺织品或织物材料或聚合物材料)形成的绳子的第一端被连接在翼部101上的连接点102处。该连接可以通过缝合、黏合剂、热密封、装订或任何其它合适的方式进行。然后，绳子绕过第一连接环112以形成第一耳带122。接下来，绳子穿过绳扣140的孔眼144b环绕并向后穿过孔眼144a和第二连接环114以形成颈带150，其中颈带150的末端环152位于绳扣140远离耳带122的一侧上。最后，绳子的第二端连接至翼部103上的连接点104，与第一端在连接点102的连接方式相似。

在至少一些实施方案中，面部覆盖结构110可以包括分层结构，至少包括过滤层。过滤层可以夹在外织物层(例如复合织物层)和内织物层之间。

例如，如图5的分解图所示，面部覆盖结构110可以包括夹在外复合织物层310和内织物层330之间的过滤层320。

在一些实施方案中，外复合织物层310、内织物层330和过滤层320被缝合在一起以形成面部覆盖结构110。

在一些实施方案中，面部覆盖结构可以包括鼻垫(未示出)，该鼻垫位于面部覆盖结构内以缓冲使用时使用者的鼻梁。例如，鼻垫可以被嵌入或固定在内织物层330中，例如在面部覆盖结构110的桥接区域118中。在一些实施方案中，内层330的部分或全部可被填充以提供理想的缓冲功能。鼻垫有利地改善了使用者的舒适性，同时还有助于确保面部覆盖结构110的边缘更接近使用者的面部。

在一些实施方案中，面部覆盖结构110被配置为使用时从使用者的鼻梁延伸到颏隆凸底部。在其它实施方案中，面部覆盖结构110被配置为使用时覆盖使用者的颏隆凸或颏区。在其它实施方案中，面部覆盖结构110被配置为使用时至少部分覆盖使用者的颏下三角区。如图7所示。

在一些实施方案中，面部覆盖结构还包括连接到织物层和内织物层的纵向侧上的下部织物，并且远离鼻垫。这样，在使用时，下部面料以大于10°的角度连接到面罩结构上。在其它实施方案中，角度大于15°、20°、25°、30°、35°、40°、50°、60°、70°、80°、90°或100°。

有利的是，该下部织物作为片状下垂物以向使用者提供更多的覆盖。此外，该片状下垂物使面罩与使用者面部有更多的接触，因此给使用者带来了更好的安全感。

在一些实施方案中，面部覆盖结构110被配置为使用时至少部分覆盖使用者的颊部区域。在其它实施方案中，面部覆盖结构110被配置为使用时至少部分覆盖使用者的颧骨区域。

在一些实施方案中，面部覆盖结构还包括两个延伸部，每个延伸部从面部覆盖结构的相对侧上的第一点延伸出，用于连接至拉绳。如图7所示。

有利的是，使用时面部覆盖结构的覆盖范围基本上延伸至使用者的耳部，为使用者提供更好的保护提供了更大的保证。这也防止了(或至少减少了)意外取下面罩的可能性。此外，延伸部分还减少了耳带对耳部的压力，从而更加舒适。

在一些实施方案中，外复合织物层310是包含棉花和氨纶的多孔织物，其中相对于织物，棉花约为90重量％，氨纶约为10重量％。

在一些实施方案中，内织物层330是快干织物。本文所用的“快干织物”是指快速干燥的织物。在该方面，快干织物的干燥速率约是未经处理的织物的1.35倍。例如，该快干性能可以通过化学涂层来提供，该涂层可以提高织物的干燥速率。快干织物的实例包括尼龙、涤纶、美利奴羊毛、棉花以及棉花和涤纶混纺织物。

在一些实施方案中，过滤层320是非织造过滤层。在一些实施方案中，过滤层320是非织造织物过滤层。非织造织物有两种主要的制造方法：毡制或黏合。织物使用纤维而不是纱线；其以随机或均匀的方式铺设以形成网状层。非织造织物是由短纤维(短)和长丝(连续长)制成的类织物材料，可以通过化学、机械、热或溶剂处理而黏合在一起。

非织造过滤层的实例包括木炭织物、竹纤维织物和熔喷聚丙烯。熔喷聚丙烯还可以包含木炭、竹纤维或纳米材料，以提高过滤效率。还可以使用聚四氟乙烯(PTFE)膜，因为其可以承受更好的磨损和撕裂以及在水中浸没。

在一些实施方案中，过滤层320的孔径小于2.5μm。在其它实施方案中，过滤层320的孔径小于2μm、1.5μm、1μm、0.8μm、0.5μm或0.1μm。在其它实施方案中，过滤层320能够过滤粒度大于1μm的颗粒。在其它实施方案中，过滤层320能够过滤粒度大于0.9μm、0.8μm、0.7μm、0.6μm、0.5μm、0.4μm、0.3μm、0.2μm或0.1μm的颗粒。

在一些实施方案中，过滤层320能够过滤粒度大于0.3μm的颗粒。在一些实施方案中，过滤效率为至少约60％、约65％、约70％、约75％、约80％、约85％、约90％、约95％或约98％。在其它实施方案中，过滤层320能够过滤粒度大于0.3μm的颗粒且效率至少约为80％。

在一些实施方案中，过滤层320能够过滤粒度约为0.1μm的颗粒。在一些实施方案中，过滤效率为至少约60％、约65％、约70％、约75％、约80％、约85％、约90％、约95％或约98％。在其它实施方案中，过滤层320能够过滤粒度约为0.1μm的颗粒且效率至少约为80％。

在一些实施方案中，面罩100具有以下性能：

a)外层(310)——耐流体；

b)抗微生物层(图5中未示出，但可以设置在外层310上)——用于捕获和杀灭微生物(病毒和细菌细胞)的抗微生物织物层；

c)非活性层(320)——过滤外部颗粒物的特殊非织造纤维；以及

d)内层(330)——快干冷却网层。

外层和抗微生物层可以是外复合织物层310的一部分。复合织物层可以由本文公开的复合材料制成。这提供了使用时舒适并有效预防和/或阻止疾病传播的面罩100。

在一些实施方案中，面罩100能够过滤粒度大于1μm的颗粒。在其它实施方案中，面罩能够过滤粒度大于0.9μm、0.8μm、0.7μm、0.6μm、0.5μm、0.4μm、0.3μm或0.2μm的颗粒。

在一些实施方案中，面罩100的细颗粒物等级为2.5(PM_2.5)。PM_2.5是指直径为2.5μm或小于2.5μm的颗粒物。PM_2.5通常被描述为细颗粒物。在该方面，面罩100能够过滤低至2.5μm的颗粒。

在一些实施方案中，面罩100在30天后的细菌过滤效率至少为90％。在其它实施方案中，细菌过滤效率为至少98％、至少96％、至少94％、至少92％、至少90％、至少85％、至少80％、至少75％、至少70％、至少65％或至少60％。

在一些实施方案中，面罩100在24小时后的抗菌效果至少为90％。在其它实施方案中，抗菌效果为至少98％、至少96％、至少94％、至少92％、至少90％、至少85％、至少80％、至少75％、至少70％、至少65％或至少60％。

在一些实施方案中，面罩100在24小时后的抗病毒效果为至少0.5-log单位的抑制。其效果可以与对照组进行比较。在其它实施方案中，抗病毒抑制为至少1-log单位、至少1.5-log单位、至少2-log单位、至少2.5-log单位、至少3-log单位、至少3.5-log单位、至少4-log单位或至少4.5-log单位。

在一些实施方案中，外复合织物层310和过滤层320熔合在一起。可以使用传热式熔合机进行熔合。

复合织物层310可以包含浸渍铁-铁氧化物组合物的多孔织物并且在多孔织物的至少一侧上涂覆有防水涂层，其中相对于复合材料，铁-铁氧化物组合物以约0.1重量％至约5重量％浸渍；并且其中防水涂层的厚度为约10μm至约500μm。

面罩的复合织物层310可以由复合材料加工或切割而成。

据设想，具有抗菌性能和/或抗病毒性能的复合材料可能是有利的。复合材料可以用作面罩的内层(面向使用者的一侧)，或者用作面罩的外层(暴露的一侧)。复合材料还可以用作夹层，使得其两侧被织物保护和/或覆盖。为此，发明人发现当以特定方式将铁-铁氧化物组合物施加到多孔织物材料上时，可以为使用者提供保护。在不受理论限制的情况下，认为这具有在接触时杀灭病毒和细菌的能力。当复合材料作为衬底或层应用于面罩时，面罩不仅可以通过吸入途径保护使用者，还可以杀灭与面罩表面接触的病毒和细菌。

据推测，复合材料将通过模拟微生物通常附着在人类细胞上的位置来捕获微生物，然后通过破坏它们的表面(病毒)和细胞壁(细菌)来摧毁它们。结果发现，复合材料可杀灭引起甲型流感、禽流感、SARS、麻疹、肺炎、普通感冒、结核病、疱疹、MRSA和肠胃炎的病菌。

抗菌活性被认为是通过以下机制，即微生物膜上的蛋白质可以结合到复合材料上，从而破坏细菌细胞的结构和功能。与必需金属离子的进一步络合也抑制了纤维蛋白的形成。

此外，还可以起到抗病毒作用。复合材料可以攻击病毒复制过程的不同阶段。这包括在病毒附着到细胞期间(图13)、在病毒进入细胞期间、在宿主细胞内的病毒复制过程中以及在新病毒颗粒、转运蛋白、多糖和病毒酶的组装期间的细胞外病毒粒子本身。在几乎所有上述阶段，复合材料将永久结合到衣壳或超衣壳的蛋白质上。蛋白质可以是病毒复制所需的特定病毒酶，也可以是参与新病毒颗粒产生的新合成的病毒蛋白质。

微生物感染和抗微生物药物耐药性的发展作为公共卫生和安全面临的最重要的关键问题之一而受到关注。具有长期稳定性和活性的清洁抗微生物表面的发明具有巨大的应用前景，其应用几乎涉及我们日常生活的所有方面，如医疗器械、医院表面、纺织品、包装、电器、海洋防污、过滤器和公共表面。无机抗微生物材料，特别是半导体抗微生物材料不易受到化学污染，具有长期稳定性。一些金属或金属氧化物，如银、氧化锌和氧化钛颗粒，已被用作各种产品或抗微生物表面涂层的抗微生物成分。然而，这些材料也有局限性，如重金属污染/毒性(对于银基材料)。对于ZnO和TiO₂材料，由于依赖于光辐照，它们的抗微生物效能低，应用受到限制。此外，纳米材料的另一个问题是不确定性纳米毒性。

有利的是，发明人发现铁基抗微生物材料是无毒的，还对微生物具有高度的活性，非常稳定，并且具有长期活性。例如，在非有机溶剂条件下，铁-铁氧化物组合物可以通过用碳水化合物、氨基酸、食品添加剂或营养物对铁粉(微米级)进行改性来合成。这可以例如使用流化床反应器来完成。

铁粉具有氧化还原活性，它会与氧气和水分缓慢反应，形成铁氧化物并释放出氢气。铁粉本身不会产生活性氧(ROS)，也不会杀灭细菌。铁粉中可能会释放出一些铁阳离子，但浓度很低，对细胞无害。

有利的是，通过用碳水化合物、氨基酸、食品添加剂或营养物对铁粉(微米大小)进行改性，铁颗粒可以具有覆盖铁核的纳米结构保护壳。该壳可以通过铁与碳水化合物、氨基酸、食品添加剂在非有机溶剂条件下反应形成。核-壳结构在铁核和铁络合物壳之间产生了特殊的界面，改变了铁核的电势和氧化还原反应途径。因此，铁颗粒可以与氧气和水分反应以产生ROS。铁氧化物和氢氧化物保留在核心部分。通过这种方式，铁颗粒可以产生不同的ROS，包括超氧化物、单线态氧和羟基自由基。然后ROS可以杀灭接触的细菌和病毒。该材料的ROS杀灭机制类似于光催化材料，如ZnO和TiO₂。该材料的ROS产生机制与光催化材料不同。其是自催化材料，不依赖于光辐照产生ROS。铁颗粒牺牲铁核产生ROS。

因此，本发明还提供了复合材料，其包含浸渍铁-铁氧化物组合物的多孔织物，并在多孔织物的至少一侧上涂覆有防水涂层，

其中相对于复合材料，铁-铁氧化物组合物以约0.1重量％至约5重量％存在；

其中防水涂层的厚度为约10μm至约500μm。

应理解，关于复合材料，其主要用途是生产面罩。有利的是，复合材料和/或面罩100提供防止吸入或传播病毒和/或细菌细胞的保护。该复合材料和/或面罩100还起到杀灭与面罩100的复合层310接触的病毒和细菌细胞的作用。更有利的是，由于即使面罩经清洗20次后，复合材料中仍保留铁-铁氧化物组合物，面罩仍可重复使用。在该方面，至少70％的铁-铁氧化物组分在清洗20次后仍保留在复合织物层中。

如本文所用，“复合材料”是由两种或多于两种具有显著不同物理或化学性能的组分材料制成的材料，当其组合在一起时，产生具有不同于各个组分的特性的材料。各个组分在已完成的结构中保持独立和不同。在该方面，目前公开的复合材料具有杀灭病毒和细菌的能力，并且可以清洗至少30次。

如本文所用，“浸渍”是指用物质浸泡或浸透(某物)。在该方面，多孔织物用铁-铁氧化物组合物浸泡。

在一些实施方案中，相对于复合材料，铁-铁氧化物组合物以约0.1重量％至约5重量％浸渍/存在。在该方面，相对于最终复合材料的干质量，铁-铁氧化物组合物的干质量为约0.1重量％至约5重量％。在其它实施方案中，浸渍量为约0.1重量％至约4重量％、约0.1重量％至约3重量％、约0.1重量％至约2重量％、约0.1重量％至约1重量％、或约0.1重量％至约0.5重量％。在其它实施方案中，浸渍量小于5重量％、小于4重量％、小于3重量％、小于2重量％、小于1重量％、小于0.5重量％或小于0.2重量％。

有利的是，铁-铁氧化物组合物在多孔织物中的浸渍允许铁颗粒在复合材料中均匀分散。在该方面，铁-铁氧化物组合物保留在复合材料中。当被用来形成面罩100时，使用时，来自使用者口腔中的水分或水蒸气穿过多孔织物，因此可以“激活”铁颗粒。在氧气和水的存在下，铁转化为铁氧化物，并在这个过程中释放出ROS。在该方面，当使用面罩时，ROS的储存库持续可用。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物包含铁、铁(II)氧化物和铁(III)氧化物。在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量大于90重量％。在其它实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物的铁含量大于91重量％、大于92重量％、大于93重量％、大于94重量％、大于95重量％、大于96重量％或大于97重量％。在其它实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，铁(II)氧化物和铁(III)氧化物含量小于10重量％。在其它实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，铁(II)氧化物和铁(III)氧化物含量小于9重量％、小于8重量％、小于7重量％、小于6重量％、小于5重量％、小于4重量％或小于3重量％。

在一些实施方案中，铁是单质铁。在其它实施方案中，铁(II)氧化物是FeO。在其它实施方案中，铁(II)氧化物是Fe₂O₃。在其它实施方案中，铁(II)氧化物和铁(III)氧化物是Fe₃O₄。在该方面，铁-铁氧化物组合物可以是Fe、FeO、Fe₂O₃和Fe₃O₄的混合物。

在其它实施方案中，铁-铁氧化物组合物还包含碳水化合物。在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，碳水化合物含量为约2重量％至约6重量％。在其它实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，碳水化合物含量为约2重量％至约5重量％、或约3重量％至约5重量％。在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，碳水化合物含量为约2重量％至约20重量％。

碳水化合物可以选自单糖、双糖、寡糖和多糖。碳水化合物的实例是但不限于葡萄糖、半乳糖、果糖、木糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖、山梨醇、甘露醇、麦芽糊精、棉籽糖、水苏糖、果寡糖、直链淀粉、支链淀粉、变性淀粉、糖原、葡聚糖、壳聚糖、糖胺聚糖、海藻酸盐、石莼多糖、***胶、结冷胶、纤维素、半纤维素、乙基纤维素、甲基纤维素、果胶、水胶体、和其组合。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物包含铁、Fe₃O₄和碳水化合物。在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量大于95重量％，Fe₃O₄含量小于2重量％，碳水化合物含量为约3重量％至约5重量％。

在其它实施方案中，铁-铁氧化物组合物还包含氨基酸。在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，氨基酸含量为约2重量％至约6重量％。在其它实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，氨基酸含量为约2重量％至约5重量％、或约3重量％至约5重量％。

在本说明书的上下文中，术语“氨基酸”被定义为具有至少一个伯氨基、仲氨基、叔氨基或季氨基，和至少一个酸基，其中酸基可以是羧酸、磺酸或膦酸，或它们的混合物。相对于酸基，氨基可以是“α”、“β”、“γ”…至“ω”。“氨基酸”的主链可以被一个或多于一个选自卤素、羟基、胍基、杂环基的基团取代。因此，术语“氨基酸”在其范围内还包括甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、牛磺酸、甜菜碱、N-甲基丙氨酸等。(L)和(D)形式的氨基酸包含在本公开的范围内。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物包含铁、Fe₃O₄和氨基酸。在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量大于95重量％，Fe₃O₄含量小于2重量％，碳水化合物含量为约3重量％至约5重量％。

在其它实施方案中，铁-铁氧化物组合物还包含氨基酸、碳水化合物、或其混合物。在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，碳水化合物或其混合物含量为约2重量％至约6重量％。在其它实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，碳水化合物或其混合物含量为约2重量％至约5重量％、或约3重量％至约5重量％。例如，可以使用甲基纤维素和玉米醇溶蛋白的混合物。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物包含铁、Fe₃O₄和氨基酸、碳水化合物、或其混合物。在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量大于95重量％，Fe₃O₄含量小于2重量％，氨基酸、碳水化合物、或其混合物含量为约3重量％至约5重量％。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物以粒径为约1μm至约100μm的粉末形式提供。在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物的粒径为约1μm至约800μm。在该方面，铁-铁氧化物可以是微米级颗粒。在其它实施方案中，粒径为约1μm至约700μm、约1μm至约600μm、约1μm至约500μm、约1μm至约400μm、约1μm至约300μm、约1μm至约200μm、约1μm至约100μm、约1μm至约90μm、约1μm至约80μm、约1μm至约70μm、约1μm至约60μm、约1μm至约50μm、约1μm至约40μm、约1μm至约30μm或约10μm至约40μm。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物是多个微米级颗粒。例如，颗粒可以具有铁核，该铁核可以被壳包囊。在一些实施方案中，壳包含氨基酸、碳水化合物、或其混合物。在一些实施方案中，壳包含氨基酸。在一些实施方案中，壳包含碳水化合物。

氨基酸可以用作包囊材料。在此类实例中，氨基酸可以聚合成肽。该肽也可以用作包囊材料。这些也包括在“氨基酸”的定义中。例如，可以使用玉米醇溶蛋白。

类似于碳水化合物，当使用单糖和/或双糖时，这些糖可以在包囊过程中聚合。可以产生长链生物聚合物，其在颗粒周围形成壳。因此，单糖、双糖、低聚糖和多糖都包括在“碳水化合物”的定义中。例如，可以使用环糊精。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物是多个铁核-壳微米级颗粒，其中核包含Fe，壳包含氨基酸。在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物是多个铁核-壳微米级颗粒，其中核包含Fe，壳包含氨基酸，核与壳之间的界面包含铁氧化物。在其它实施方案中，壳包含氨基酸和铁氧化物。在一些实施方案中，铁氧化物是Fe₃O₄。在一些实施方案中，氨基酸选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、牛磺酸、甜菜碱、N-甲基丙氨酸、或其组合。

有利的是，当铁颗粒被壳包囊时，铁核可以被包含氨基酸和/或碳水化合物的包囊壳材料保护。这可以进一步延迟铁氧化物的形成，从而延迟ROS的产生，直到其用于面罩中。这防止或减少了铁颗粒的过度氧化，从而使得面罩具有更长的保质期和/或在更长的时间内产生更持久的ROS。此外，氨基酸和/或碳水化合物包囊材料可以改变铁核的电势和改变氧化还原反应途径。例如，生成的铁氧化物可以在壳和铁核之间形成界面层。这使得ROS的生成和释放得到控制。通过这种方式，铁颗粒上的壳控制着铁的氧化速率，从而可以持续释放ROS，这足以达到抗菌和/或抗病毒效果。这提高了它对多种用途的适用性，允许额外的清洗。更进一步的优势在于，由于使用了生物聚合物等天然化合物来包囊铁颗粒，生物聚合物的生物降解性会导致壳随着时间的推移而分解。例如，壳经过多次清洗后会随着时间的推移而分解。这提供了附加的抗菌和/或抗病毒持久性效果，因为以前较难到达的内部铁核现在可以更容易地到达。

在一些实施方案中，壳的厚度为约50nm至约400nm。在其它实施方案中，厚度为约50nm至350nm、约50nm至约300nm、约100nm至约300nm、约150nm至约300nm、或约200nm至约300nm。

壳还可以包含铁。在该方面，在一些实施方案中，壳包含铁和氨基酸、碳水化合物、或其混合物。有利的是，由于铁更接近于颗粒的表面，壳中铁的存在可以“强制启动”铁氧化为铁氧化物。在这个意义上，面罩首先提供ROS的突发释放可以在首次使用面罩时以及在向铁核提供足够的水作为水分之前为使用者提供保护。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物是多个铁核-壳微米级颗粒，其中核包含Fe，壳包含Fe和氨基酸。在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物是多个铁核-壳微米级颗粒，其中核包含Fe，壳包含Fe和氨基酸，核与壳之间的界面包含铁氧化物。在一些实施方案中，铁氧化物是Fe₃O₄。在一些实施方案中，氨基酸选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、牛磺酸、甜菜碱、N-甲基丙氨酸、或其组合。

有利的是，包含氨基酸的壳使铁-铁氧化物组合物更好地保留在织物表面上。在该方面，复合织物可以被多次清洗，并仍保持其理想的功能。

如本文所用，“多孔”材料是指含有孔(空隙)的材料。材料的骨架部分通常被称为“基质”或“框架”。孔通常填充流体(液体或气体)。骨架材料通常为固体或泡沫。在本文中，多孔织物是“透气”织物，因为它允许空气自由通过。这可能是由于织物是松散织造结构的，或者可以是非织造结构，但允许吸收流体。多孔织物的实例可以是棉花、羊毛和丝绸。相反，无孔材料会阻碍流体的吸收：空气不能自由通过紧密结合的无孔材料；用于流体或食品容器的塑料是完全无孔的。多孔介质最常见的特征是其孔隙率。

织物孔隙率可定义为非固体体积(空隙)与织物总体积的比率，固体材料的体积分数定义为固体纤维材料与织物总体积的比率。虽然纤维密度仅是给定体积的纤维固体的重量(即不含其它材料)，但孔隙率可以通过使用织物的体积密度和纤维密度计算如下：

式中，p是织物孔隙率(％)，φ是固体材料的体积分数(％)，ρ_织物(kg/m³)是织物体积密度，ρ_纤维(kg/m³)是纤维密度。

在一些实施方案中，多孔织物的孔隙率为约95％、约90％、约85％、约80％、约75％、约70％、约65％或约60％。

在一些实施方案中，复合材料的多孔织物是针织多孔织物。针织物是由编织而成的纺织物。针织物性能与机织物的不同之处在于它更柔软，更容易制成更小的片材。在一些实施方案中，复合材料的多孔织物是机织多孔织物。机织物是通过交织形成的任何纺织物。机织物通常在织布机上制造，由许多纱线在经纱和纬纱上织造而成。从技术上讲，机织物是指将两根或多于两根的纱线相互成直角交织而成的任何织物。

在一些实施方案中，针织多孔织物选自平针织物、双面罗纹织物、罗纹织物、运动衫抓绒织物、双罗纹针织物、氨纶织物、双面针织织物、摇粒绒织物和毛圈针织织物。

在一些实施方案中，复合材料的多孔织物是包含棉花和氨纶的织物。在一些实施方案中，相对于织物，棉花为约95重量％、约90重量％、约85重量％、约80重量％、约75重量％、约70重量％、约65重量％、或约60重量％。在其它实施方案中，相对于织物，氨纶为约10重量％。在其它实施方案中，相对于织物，氨纶为约5重量％、约15重量％、约20重量％、约25重量％、约30重量％、约35重量％、或约40重量％。

在一些实施方案中，复合材料的多孔织物是包含90重量％的棉花与10重量％的氨纶的织物。

氨纶、莱卡或弹性纤维是以其优异的弹性而闻名的合成纤维。它是聚醚-聚脲共聚物。

有利的是，氨纶的使用使得复合材料容易形成。如本文所公开，当形成复合材料时，它被略微拉伸。发现拉伸促进铁-铁氧化物组合物在织物中的浸渍。此外，氨纶的使用使得切割用于形成面罩的复合材料变得容易。

防水涂层可以在复合材料上提供莲叶效应，从而在由该复合材料制成的面罩上提供莲叶效应。在自然界中，莲叶凭借“超疏水性”具有前所未有的将水滴从其表面滚落的能力。叶表面的精细结构由微米级乳突(高10μm至20μm、宽10μm至15μm)、纳米级毛发状结构和遍布各处的疏水蜡质覆盖物共存产生，在物理上该精细结构将液滴对叶表面的黏附性降至最低。为此，发明人开发了几种织物整理剂，以模拟“莲花效应”，并实现高防水性以及“自洁”属性。当水滴从这种高度防水的表面滚落下来时，表面上脏的颗粒和其它杂质就会“顺流而下”。化学成分如下：

C6化学成分–PFHA(全氟己酸；C6)具有6个碳原子主链，被认为比全氟辛酸(PFOA；C8；8碳对应物)的生物累积量少40倍。但它的效果也较差，因此必须使用更多的化学品才能达到同样的效果。此外，配方中还包含少量C8分子。目前，C6技术在纺织行业中最为普遍，尽管越来越多具有可持续发展意识的品牌正在逐步淘汰此类化学品在其产品中的使用。

无氟化学成分：虽然不含PFOA和全氟辛烷磺酸(PFOS)的产品声称是无氟的DWR产品，但也有涉及完全不同的化学成分的产品已经上市或正在试用。石蜡(和其它基于碳氢化合物的溶液)、二氧化硅纳米颗粒和硅烷(例如烷基三烷氧基硅烷)是一些经过测试的实例。

有利的是，防水涂层使得复合材料是可清洗的，并且不会失去其抗菌性能和抗病毒性能。在该方面，涂层防止或至少减少了织物中铁-铁氧化物组合物的损失。更有利的是，复合材料可用作外层(与环境接触)，并相应地减少形成面罩所需的层数，但同时保持相同的，如果不是更好的，保护水平。

此外，防水涂层防止或减少清洗过程中铁颗粒的氧化。如本文所述，在水和氧气存在下铁被氧化为铁氧化物。有利地发现，通过与铁颗粒上的壳协同作用，防水涂层可以进一步对铁-铁氧化物组合物提供保护。在该方面，ROS的释放可以实现更好的控制。

在一些实施方案中，防水涂层选自全氟丁烷磺酸、全氟辛酸、全氟己酸、思高洁(Scotchgard)、全氟辛烷磺酸、石蜡(和其它基于碳氢化合物的溶液)、二氧化硅纳米颗粒和硅烷(例如烷基三烷氧基硅烷)。

在一些实施方案中，防水涂层位于多孔织物的一侧。当涂层涂覆在多孔织物的一侧时，涂层可以在浸渍有铁-铁氧化物组合物的一侧。在一些实施方案中，防水涂层位于多孔织物的至少一侧。在其他实施方案中，防水涂层位于多孔织物的两侧。

在一些实施方案中，防水涂层的厚度为约1μm至约1000μm。在其它实施方案中，厚度为约1μm至约900μm、约1μm至约800μm、约1μm至约700μm、约1μm至约600μm、约1μm至约500μm、约1μm至约400μm、约1μm至约300μm、约1μm至约200μm、或约1μm至约100μm。在其它实施方案中，厚度为约10μm至约1000μm、约10μm至约900μm、约10μm至约800μm、约10μm至约700μm、约10μm至约600μm、约10μm至约500μm、约10μm至约400μm、约10μm至约300μm、约10μm至约200μm、或约10μm至约100μm。

在一些实施方案中，经清洗20次后，复合材料中仍保留至少70％的铁-铁氧化物组合物。在一些实施方案中，保留至少75％、至少80％、至少85％、至少90％或至少95％的铁-铁氧化物组合物。在其它实施方案中，复合材料可清洗至少10次、至少15次、至少20次、至少25次或至少30次。

如下所述，碳水化合物、氨基酸、或其混合物可由腰果种皮提取物提供。其它组分诸如蛋白质、糖、单宁酸和酚类化合物也可以存在于腰果种皮提取物中，并可以形成部分铁-铁氧化物组合物。此外，在一些实施方案中，复合材料还包含第二涂层，该第二涂层由从腰果种皮获得的提取物形成。这可以是除了存在于铁-铁氧化物组合物中以外的腰果种皮提取物。

有利的是，腰果种皮提取物涂层还为铁-铁氧化物组合物提供其它保护层。腰果种皮提取物包含多种多酚，包括单宁酸。单宁酸是可溶于水的红棕色分子。由于单宁酸具有很高的抗氧化和抗炎活性，其可以具有抗癌和抗诱变性能。单宁酸的抗菌性能还可以通过本公开的抗菌和抗病毒机制有效地抑制多种真菌、酵母、革兰氏阳性菌如金黄色葡萄球菌和病毒(诺如病毒、甲型流感病毒和***状瘤病毒)的生长。

有利的是，由于腰果是世界上的主要作物，并且由于腰果种皮(红棕色皮)的苦味和涩味使得种皮通常被作为废物丢弃，因此可以低成本收集和提取种皮。腰果种皮提取物对革兰氏阴性菌、大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌均有抗菌性能。它还对抗人类肝癌细胞HEPG2具有抗癌性能。利用这些废弃材料合成抗微生物组合物是有利的，因为其生产成本低并且绿色环保。

在一些实施方案中，腰果种皮提取物涂层的厚度为约10μm至约1000μm。在其它实施方案中，厚度为约10μm至约900μm、约10μm至约800μm、约10μm至约700μm、约10μm至约600μm、约10μm至约500μm、约10μm至约400μm、约10μm至约300μm、约10μm至约200μm、或约10μm至约100μm。

在一些实施方案中，腰果种皮提取物涂层涂覆复合材料的一侧。在其它实施方案中，腰果种皮提取物涂层涂覆复合材料的至少一侧。在其它实施方案中，腰果种皮提取物涂层涂覆复合材料的两侧。

在一些实施方案中，复合材料包含：浸渍铁-铁氧化物组合物的多孔织物并在多孔织物的至少一侧上涂覆有防水涂层，其中相对于复合材料，铁-铁氧化物组合物以约0.1重量％至约1重量％浸渍；其中防水涂层的厚度为约10μm至约500μm。

在一些实施方案中，复合材料包含：浸渍铁-铁氧化物组合物的多孔织物并在多孔织物的至少一侧上涂覆有防水涂层，其中相对于复合材料，铁-铁氧化物组合物以约0.1重量％至约5重量％浸渍；其中防水涂层的厚度为约10μm至约500μm；并且其中防水涂层选自全氟辛酸、全氟己酸、二氧化硅纳米颗粒和硅烷(例如烷基三烷氧基硅烷)。

在一些实施方案中，复合材料包含：浸渍铁-铁氧化物组合物的多孔织物并在多孔织物的至少一侧上涂覆有防水涂层，其中相对于复合材料，铁-铁氧化物组合物以约0.1重量％至约5重量％浸渍；其中防水涂层的厚度为约10μm至约500μm；并且其中多孔织物是包含90重量％的棉花与10重量％的氨纶的织物。

在一些实施方案中，复合材料包含：浸渍铁-铁氧化物组合物的多孔织物并在多孔织物的至少一侧上涂覆有防水涂层，其中相对于复合材料，铁-铁氧化物组合物以约0.1重量％至约5重量％浸渍；其中防水涂层的厚度为约10μm至约500μm；其中防水涂层选自全氟辛酸、全氟己酸、二氧化硅纳米颗粒和硅烷(例如烷基三烷氧基硅烷)；并且其中多孔织物是包含90重量％的棉花与10重量％的氨纶的织物。

在一些实施方案中，复合材料包含：浸渍铁-铁氧化物组合物的多孔织物并在多孔织物的至少一侧上涂覆有防水涂层，其中相对于复合材料，铁-铁氧化物组合物以约0.1重量％至约5重量％浸渍；其中铁-铁氧化物组合物包含铁、Fe₃O₄和碳水化合物；相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量大于95重量％，Fe₃O₄含量小于2重量％，碳水化合物含量为约3重量％至约5重量％；其中防水涂层的厚度为约10μm至约500μm；并且其中多孔织物是包含90重量％的棉花与10重量％的氨纶的织物。

在一些实施方案中，复合材料包含：浸渍铁-铁氧化物组合物的多孔织物并在多孔织物的至少一侧上涂覆有防水涂层，其中相对于复合材料，铁-铁氧化物组合物以约0.1重量％至约5重量％浸渍；其中铁-铁氧化物组合物包含铁、Fe₃O₄和氨基酸；相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量大于95重量％，Fe₃O₄含量小于2重量％，氨基酸含量为约3重量％至约5重量％；其中防水涂层的厚度为约10μm至约500μm；并且其中多孔织物是包含90重量％的棉花与10重量％的氨纶的织物。

在一些实施方案中，复合材料包含：浸渍铁-铁氧化物组合物的多孔织物并在多孔织物的至少一侧上涂覆有防水涂层，其中相对于复合材料，铁-铁氧化物组合物以约0.1重量％至约5重量％浸渍；其中铁-铁氧化物组合物包含铁、Fe₃O₄和氨基酸、碳水化合物、或其混合物；相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量大于95重量％，Fe₃O₄含量小于2重量％，氨基酸、碳水化合物、或其混合物含量为约3重量％至约5重量％；其中防水涂层的厚度为约10μm至约500μm；并且其中多孔织物是包含90重量％的棉花与10重量％的氨纶的织物。

在一些实施方案中，复合材料包含：浸渍铁-铁氧化物组合物的多孔织物并在多孔织物的至少一侧上涂覆有防水涂层，其中相对于复合材料，铁-铁氧化物组合物以约0.1重量％至约5重量％浸渍；其中铁-铁氧化物组合物包含铁、Fe₃O₄和和氨基酸、碳水化合物、或其混合物；相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量大于95重量％，Fe₃O₄含量小于2重量％，氨基酸、碳水化合物、或其混合物含量为约3重量％至约5重量％；其中铁-铁氧化物组合物以粒径为约1μm至约100μm的粉末形式提供；其中防水涂层的厚度为约10μm至约500μm；并且其中多孔织物是包含90重量％的棉花与10重量％的氨纶的织物。

在一些实施方案中，复合材料包含：浸渍铁-铁氧化物组合物的多孔织物并在多孔织物的至少一侧上涂覆有防水涂层，其中相对于复合材料，铁-铁氧化物组合物以约0.1重量％至约5重量％浸渍；其中铁-铁氧化物组合物包含铁、Fe₃O₄和和氨基酸、碳水化合物、或其混合物；相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量大于95重量％，Fe₃O₄含量小于2重量％，氨基酸、碳水化合物、或其混合物含量为约3重量％至约5重量％；其中铁-铁氧化物组合物以粒径为约1μm至约100μm的粉末形式提供；其中颗粒包含铁核、壳和核与壳之间的界面，其中壳包含氨基酸、碳水化合物、或其混合物，其中界面包含铁氧化物；其中防水涂层的厚度为约10μm至约500μm；并且其中多孔织物是包含90重量％的棉花与10重量％的氨纶的织物。

在一些实施方案中，复合材料包含：浸渍铁-铁氧化物组合物的多孔织物并在多孔织物的至少一侧上涂覆有防水涂层，其中相对于复合材料，铁-铁氧化物组合物以约0.1重量％至约5重量％浸渍；其中铁-铁氧化物组合物包含铁、Fe₃O₄和和氨基酸、碳水化合物、或其混合物；相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量大于95重量％，Fe₃O₄含量小于2重量％，氨基酸、碳水化合物、或其混合物含量为约3重量％至约5重量％；其中铁-铁氧化物组合物以粒径为约1μm至约100μm的粉末形式提供；其中颗粒包含铁核、壳和核与壳之间的界面，其中壳包含氨基酸、碳水化合物、或其混合物，其中界面包含铁氧化物；其中壳的厚度为约50nm至约400nm；其中防水涂层的厚度为约10μm至约500μm；并且其中多孔织物是包含90重量％的棉花与10重量％的氨纶的织物。

现参照图9和图10，示出了面罩400的另一个实例。面罩400与面罩100的形式基本上相同，尽管面罩400具有不同的内层430。特别是，面罩400的内层430可以设置有口袋或套部431，以便以图10所示的方式容纳可替换的过滤层420。例如，套部431可以通过在内层430的一端处或其附近将内层430缝合或以其它方式固定到面罩400的面部覆盖部分410的其余层上来提供，以形成套部431的端部434。内层430的另一端可以保持不连接，或者可以在内层430中形成切口432，以留下套部431的开口用于***过滤层420。

如上所述，过滤层420可以具有与面罩100的过滤层320相似或相同的物理和化学性能。

有利的是，通过在内层430上提供套部431，可以在清洗之前取下过滤层420，或者在其有效期结束时用另一个类似的过滤层替换(例如，每100小时一次，以确保面罩400继续具有理想的抗病毒效果)。

本发明还提供了面罩，其包括：

主体，其尺寸设置成当主***于使用者面部的使用位置时至少覆盖使用者的鼻和嘴；其中主体包括：

a)外复合织物层；

b)与外复合织物层相邻的内织物层，使得内织物层位于使用者面部的使用位置；以及

c)夹在外复合织物层和内织物层之间的过滤层；

其中外复合织物层是本文公开的复合材料。

面罩被设计成戴在佩戴者的脸上并包括面罩主体和一对耳带。面罩是为多次使用(至少可以使用一次或数次)而设计的，或者是可以通过清洗来重复使用的可重复使用类型。

面罩主体至少覆盖佩戴者的口和鼻(鼻孔)。这对耳带从面罩主体的两侧延伸，并被设计成钩在佩戴者的耳部周围。耳带优选由弹性材料制成，以防止耳部承受过大的负荷。此外，面罩主体优选由柔软且佩戴舒适的材料制成，并且具有比耳带更低的拉伸性，从而当面罩戴在脸上时，面罩主体使其自身保持形状。面罩主体可以是平面的或三维的。在三维面罩的情况下，面罩主体至少在佩戴面罩时必须呈三维形状。(例如，面罩主体可以设计成当佩戴面罩时呈三维形式，而当不佩戴面罩时，可以预设的方式折叠成平面形式。)因此，面罩主体不仅是在佩戴面罩时，还是在不佩戴面罩时，均可以设计成三维的。

面罩不仅能过滤掉0.3μm病毒样颗粒，还能杀灭流感等病毒。市售的大多数声称具有抗病毒性能的面罩只能使用一次。相反，本发明的面罩是织物面罩，其允许清洗最高30次，并且仍然保持抗病毒性能和过滤性能。该面罩是比市售的一次性面罩更可持续的产品。

在一些实施方案中，面罩包括：

主体，其尺寸设置成当主***于使用者面部的使用位置时至少覆盖使用者的鼻子和嘴巴；其中主体包括：

a)外复合织物层；

b)与外复合织物层相邻的内织物层，使得内织物层位于使用者面部的使用位置；以及

c)夹在外复合织物层和内织物层之间的过滤层；

其中外复合织物层是本文公开的复合材料；

其中内织物层是选自尼龙、涤纶、美利奴羊毛、棉花以及棉和涤纶混纺织物的快干织物；

其中过滤层是熔喷聚丙烯。

在一些实施方案中，面罩包括：

主体，其尺寸设置成当主***于使用者面部的使用位置时至少覆盖使用者的鼻子和嘴巴；其中主体包括：

a)外复合织物层；

b)与外复合织物层相邻的内织物层，使得内织物层位于使用者面部的使用位置；以及

c)夹在外复合织物层和内织物层之间的过滤层；

其中外复合织物层是本文公开的复合材料；

其中内织物层是选自尼龙、涤纶、美利奴羊毛、棉花以及棉和涤纶混纺织物的快干织物；

其中过滤层是包含木炭、竹纤维或纳米材料的熔喷聚丙烯。

在一些实施方案中，面罩包括：

主体，其尺寸设置成当主***于使用者面部的使用位置时至少覆盖使用者的鼻子和嘴巴；其中主体包括：

a)外复合织物层；

b)与外复合织物层相邻的内织物层，使得内织物层位于使用者面部的使用位置；以及

c)夹在外复合织物层和内织物层之间的过滤层；

其中外复合织物层是本公开的复合材料；

其中内织物层是选自尼龙、涤纶、美利奴羊毛、棉花以及棉和涤纶混纺织物的快干织物；

其中过滤层是包含木炭、竹纤维或纳米材料的熔喷聚丙烯；和

其中过滤层能够过滤粒度大于0.3μm的颗粒且过滤效率至少约为80％。

本发明还提供了制造复合材料的方法，其包括：

a)用铁-铁氧化物组合物浸渍多孔织物；和

b)在多孔织物的至少一侧上涂覆防水涂层以形成复合材料，

其中相对于复合材料，铁-铁氧化物组合物以约0.1重量％至约5重量％存在；

其中防水涂层的厚度为约10μm至约500μm。

在一些实施方案中，浸渍步骤(步骤a)使用轧布机来完成。轧布机是机械洗衣设备，由两个装在坚固框架内的辊筒组成，由齿轮连接，用于压制或压平织物。

在一些实施方案中，方法还包括用铁-铁氧化物组合物固化多孔织物的步骤(a)之后的步骤。固化步骤可以在超过100℃或约120℃下进行。

在一些实施方案中，涂覆步骤(步骤b)使用拉幅机来完成。拉幅机是专门用于织物加工的烘箱，用于在湿加工后对织物进行干燥和热处理。

在一些实施方案中，方法还包括施加第二涂层，该第二涂层由从腰果种皮获得的提取物形成。

在一些实施方案中，腰果种皮提取物涂层的厚度为约10μm至约500μm。

本发明还提供了制造面罩的方法，其包括：

a)用铁-铁氧化物组合物浸渍多孔织物；

b)在多孔织物的至少一侧上用防水涂层涂覆多孔织物以形成外复合织物层；和

c)将外复合织物层、内织物层和过滤层缝合在一起以形成主体，内织物层与外复合织物层相邻，使得内织物层位于使用者面部的使用位置，过滤层夹在外复合织物层和内织物层之间，主体的尺寸设计成当其位于使用者面部的使用位置时至少覆盖使用者的鼻和嘴，

其中相对于复合织物层,铁-铁氧化物组合物以约0.1重量％至约5重量％存在；

其中防水涂层的厚度为约10μm至约500μm。

在一些实施方案中，外复合织物层和过滤层熔合在一起。可以使用传热式熔合机进行熔合。

在一些实施方案中，方法还包括将主体形成为三维形式。在其它实施方案中，主体形成为具有凹陷轮廓的形状。

在其它实施方案中，方法还包括在主体的相对端缝合两个环，以形成一对耳带。

在一些实施方案中，方法还包括在步骤(c)之前的步骤，即从外复合织物层、内织物层和过滤层模切面罩的形状。

发明人已发现天然产物提取物可以协同地(或至少相加地)组合在一起从而特别有优势。特别是，发明人发现腰果种皮提取物具有抗微生物效能。当配制成本公开的组合物时，可以协同提高抗微生物效能。可以预见，具有抗微生物(抗菌和/或抗病毒)性能的组合物作为消毒剂施用或使用在表面上或在纺织品上是有利的。

发明人还发现，如果腰果种皮经过特定的加工步骤，则可以增加腰果种皮提取物的抗微生物效能。人们认为，通过这些步骤，增加了提取的活性成分的量，而不会对其抗微生物功能产生不利影响。此外，同时提取的杂质的量也不会相应地进一步增加，并且还会减少。这是有利的，因为当配制成产品时，它给与消费者良好的外观和感觉。与杂质相比，活性成分比例的增加也降低了杂质“阻断”活性成分的抗微生物效能的效果。

本发明提供了合成腰果种皮提取物组合物的方法，其包括：

a)将腰果种皮分散在溶剂中以形成分散体；

b)在加热和/或超声处理下搅拌分散体以提取酚类化合物；以及

c)过滤分散体以得到腰果种皮提取物组合物；

其中腰果种皮提取物组合物包含酚类化合物；和

其中腰果种皮提取物组合物包含蛋白质、氨基酸、糖、或其组合。

有利的是，发现搅拌步骤(b)增加了活性成分的提取。结果发现，与对比例(如下所示)相比，使用本公开的方法的活性成分的量至少多0.5倍。

在一些实施方案中，搅拌步骤在约40℃至约100℃的温度下进行。在其它实施方案中，温度为约80℃。

在其它实施方案中，超声处理下的搅拌步骤是超声波破碎法。超声处理可以在升高的温度下进行，例如从约40℃至约95℃。有利的是，发现超声处理在提取活性成分方面比热处理更有效。

在一些实施方案中，搅拌步骤进行约1h至约24h。

在一些实施方案中，溶剂是水介质。

有利的是，由于可以使用水，因此易于将组合物施加到表面或纺织品上以得到抗微生物效果。水的使用也使得这种方法易于扩大规模和绿色化。

本文所用的术语“水溶液”或“水介质”是指主要由水组成的水基溶剂或溶剂体系。这种溶剂可以是极性的或非极性的，和/或质子性或非质子性的。溶剂体系是指最终形成单相的溶剂的组合。‘溶剂’和‘溶剂体系’可以包括但不限于戊烷、环戊烷、己烷、环己烷、苯、甲苯、1,4-二氧杂环己烷、氯仿、二***、二氯甲烷、四氢呋喃、乙酸乙酯、丙酮、二甲基甲酰胺、乙腈、二甲基亚砜、硝基甲烷、碳酸丙二酯、甲酸、丁醇、异丙醇、丙醇、乙醇、甲醇、乙酸、乙二醇、二乙二醇或水。水基溶剂或溶剂体系还可以包括溶解的离子、盐和分子，诸如氨基酸、蛋白质、糖和磷脂。这些盐可以是但不限于氯化钠、氯化钾、醋酸铵、醋酸镁、氯化镁、硫酸镁、醋酸钾、氯化钾、醋酸钠、柠檬酸钠、氯化锌、HEPES-Na、氯化钙、硝酸铁、碳酸氢钠、磷酸钾和磷酸钠。因此，生物流体、生理溶液和培养基也属于这一定义。在大多数实施方案中，水溶液是水。在一些实施方案中，水溶液是去离子水。在一些实施方案中，水溶液是微孔水。

在本公开中有利地使用水溶液。特别是，使用水。通过控制压力和温度加热，水可以从水溶液中蒸发或升华，使其成为使用的最绿色、理想的无害和无毒的溶剂。

腰果种皮提取物包含多种多酚，包括单宁酸。单宁酸是可溶于水的红棕色分子。人们认为单宁酸和一般的酚类化合物可以通过与细菌结合、破坏细菌细胞膜的完整性以及破坏细菌细胞内的各种功能而具有抗微生物效果。

一种假设是由于酚类化合物与酶的氢结合或由于与细胞膜的不同相互作用而导致细胞壁刚性改变与完整性损失而导致的各种细胞内功能的变化。这可能导致细胞质膜的不可逆损伤和细胞内容物的凝结，甚至可能导致细胞内酶的抑制。例如，缩合的苯丙烷类化合物-单宁可能会损伤细胞膜，甚至通过与酶结合而使代谢失活，而酚酸已被证明会破坏细胞膜的完整性，因为它们会导致细胞内基本成分的泄漏。黄酮类化合物可能与位于细胞外和细菌细胞壁的可溶性蛋白质相连，从而促进复合体的形成。黄酮类化合物还可能通过抑制能量代谢和DNA合成来发挥作用，从而影响蛋白质和RNA的合成。在革兰氏阳性菌的情况下，报道了细胞内pH值改变以及对能量(ATP)生成***的干扰。

在一些实施方案中，组合物包含多酚或酚类化合物，诸如单宁、儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素和对香豆酸、没食子酸、或其组合。这些多酚具有高抗氧化活性并表现出高自由基清除活性。酚类化合物的化合物可以是任何所需的百分比或比例。本文所用的酚类化合物是指含有至少一个连接有羟基(-OH)的芳环的化合物。

在一些实施方案中，组合物包含蛋白质、氨基酸、淀粉、碳水化合物、糖、或其组合。

本文中可互换使用的“多肽”、“肽”和“蛋白质”是指通过肽键或修饰的肽键连接的氨基酸残基的任何聚合物(二肽或多肽)，以及它们的变异体和合成类似物。因此，这些术语适用于其中一个或多于一个氨基酸残基是合成的非天然存在的氨基酸的氨基酸聚合物，诸如相应的天然存在的氨基酸的化学类似物，以及天然存在的氨基酸聚合物。本发明的多肽包括但不限于天然纯化的产物、化学合成过程的产物和通过重组技术从原核或真核宿主产生的产物，包括例如细菌、酵母、高等植物、昆虫和哺乳动物细胞。本发明的多肽可以包含非肽组分，例如碳水化合物基团。碳水化合物和其它非肽取代基可以由产生多肽的细胞添加到多肽中，并将随细胞的类型而变化。对于重组产生的多肽，修饰的性质和程度在很大程度上由特定宿主细胞的翻译后修饰能力和存在于该多肽的氨基酸序列中的修饰信号决定。例如，糖基化模式在不同类型的宿主细胞之间有所不同。多肽在本文中根据它们的氨基酸主链结构来定义；取代基如碳水化合物基团通常没有具体说明，但仍然可以存在。此外，本发明的多肽还可包括初始修饰的甲硫氨酸残基，在某些情况下是宿主介导过程的结果。蛋白质可以作为单体或多聚体蛋白质存在，例如作为二聚体(同源或异源二聚体)或三聚体存在。

如本文所用，碳水化合物是由碳(C)、氢(H)和氧(O)原子组成的生物分子，通常氢氧原子比为2:1(如在水中)，因此具有经验式C_m(H₂O)_n(其中m可以不同于n)。然而，并非所有碳水化合物都符合这一精确的化学计量定义(例如，糖醛酸、脱氧糖如岩藻糖)。该术语是糖类的同义词，糖类包括糖、淀粉和纤维素。糖类分为四个化学组：单糖、双糖、低聚糖和多糖。单糖和双糖是最小的(较低分子量)碳水化合物，通常也被称为糖。碳水化合物或糖的实例是单糖诸如葡萄糖、半乳糖、果糖、木糖；双糖诸如蔗糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖，多元醇诸如山梨醇、甘露醇；低聚糖诸如麦芽寡糖(麦芽糊精)、棉籽糖、水苏糖、果寡糖；多糖诸如淀粉(直链淀粉、支链淀粉、变性淀粉)和非淀粉多糖(糖原、纤维素、半纤维素、果胶、水胶体)。

在一些实施方案中，酚类化合物与蛋白质的重量比为约1:100至约100:1。

在一些实施方案中，酚类化合物与糖的重量比为约1:100至约100:1。

在一些实施方案中，过滤步骤(c)包括将分散体通过微滤。微滤的孔径为约0.1μm至约10μm。

优选地，微滤的孔径为约0.1μm至约10μm。或者，过滤步骤(c)可以包括微滤、超滤、反渗透、或其组合。

在一些实施方案中，方法还包括步骤(a)之前清洗腰果种皮的步骤。清洗步骤可以在选自水介质、醇或N,N-二甲基甲酰胺的溶剂中进行。

有利的是，清洗步骤可以洗去诸如蛋白质、氨基酸和糖等杂质。这给了组合物“更干净”和更绿色的消费感。

在一些实施方案中，方法还包括步骤(c)之后除去溶剂的步骤。在一些实施方案中，溶剂去除步骤为冷冻干燥。

有利的是，冷冻干燥使得组合物易于运输和储存。还可以提高组合物的保质期。

在一些实施方案中，方法还包括添加赋形剂的步骤。赋形剂可以是稳定剂、分散剂、着色剂、或其组合。

“赋形剂”是用作活性物质的载体或媒介的非活性物质，包括任何和所有的溶剂、分散介质、惰性稀释剂或其它液体载体、分散剂或助悬剂、造粒剂、表面活性剂、崩解剂、等渗剂、增稠剂或乳化剂、防腐剂、黏结剂、润滑剂、缓冲剂、油剂等。G.A.R.Remington:TheScience and Practice of Pharmacy,21st ed.(2006),Lippincott Williams&Wilkins.中公开了用于配制组合物的各种赋形剂及其制备的已知技术。除非任何传统赋形剂与物质或其衍生物不相容，诸如产生任何不理想的生物效应或以有害的方式与药物组合物的任何其它组分相互作用，否则其用途预期在本发明的范围内。

根据配方设计师的判断，组合物中可以存在诸如着色剂、涂层剂、防腐剂和芳香剂等辅料。赋形剂的实例为胶体二氧化硅、羟丙基甲基纤维素、维生素A、维生素E、维生素C、棕榈酰视黄酯、硒、焦亚硫酸钠、没食子酸丙酯、半胱氨酸、甲硫氨酸、柠檬酸、柠檬酸钠、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丙酯、苯扎氯铵和羊毛脂。

有利的是，冷冻干燥使得组合物易于运输和储存。还可以提高组合物的保质期。

本发明还提供了腰果种皮提取物组合物，其包含：

a)选自单宁、儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、对香豆酸、没食子酸、或其组合的酚类化合物；以及

b)蛋白质、氨基酸、糖、或其组合。

腰果种皮提取物与铁和/或铁氧化物颗粒的组合

虽然上述腰果种皮提取物组合物是有优势的，但发明人发现它还可以改进。例如，提取物在表面的保留时间还可以提高。对比例中提取物的化合物也很容易降解，因此抗微生物效能下降迅速。还进一步发现，当将对比例被施用于多孔膜时，对比例提取物的化合物仅保留在界面上而不渗透。因此，抗微生物效果不持久。

微生物感染和抗微生物药物耐药性的发展作为公共卫生和安全面临的最重要的关键问题之一而受到关注。具有长期稳定性和活性的清洁抗微生物表面的发明具有巨大的应用前景，其应用几乎涉及我们日常生活的所有方面，如医疗器械、医院表面、纺织品、包装、电器、海洋防污、过滤器和公共表面。无机抗微生物材料，特别是半导体抗微生物材料不易受到化学污染，具有长期稳定性。一些金属或金属氧化物，如银、氧化锌和氧化钛颗粒，已被用作各种产品或抗微生物表面涂层的抗微生物成分。然而，这些材料也有局限性，如重金属污染/毒性(对于银基材料)。对于ZnO和TiO₂材料，由于依赖于光辐照，它们的抗微生物效能低，应用受到限制。此外，纳米材料的另一个问题是不确定性纳米毒性。

此外，与当腰果种皮提取物作为涂层添加到织物上时的情况相反，发现通过在铁颗粒的合成过程中混入腰果种皮提取物，腰果种皮提取物可以至少部分钝化铁颗粒的表面。这进一步提高了铁颗粒的稳定性，并控制了ROS从铁颗粒中的释放。更有利的是，通过腰果种皮提取物与铁颗粒和/或铁氧化物前体反应，除了由腰果种皮提取物部分钝化外，腰果壳提取物还形成覆盖铁颗粒的部分壳，从而使得ROS的释放可以延长更长的时间。

为此，发明人发现，通过腰果种皮提取物与铁颗粒和/或铁氧化物颗粒的组合，可以进一步协同地(或至少相加地)提高抗微生物效能。有利的是，发明人发现铁基抗微生物材料是无毒的，还对微生物具有高度的活性，非常稳定，并且具有长期活性。

铁颗粒可以具有覆盖在铁核上的纳米结构保护壳。这层壳是铁和腰果种皮提取物在非有机溶剂条件下反应形成的。核-壳结构在铁核和铁络合物壳之间产生了特殊的界面，改变了铁核的电势和氧化还原反应途径。为此，人们认为这种自腐蚀过程也可以发生在Fe/Fe_eO₃、Fe/Fe_eO₃颗粒、和/或其组合上。铁腐蚀产生的电子可以以能量有利的方式转移到铁氧化物的导带(CB)中。CB中的电子能够还原氧气并生成ROS。铁颗粒可以生成不同的ROS，包括超氧化物、单线态氧和羟基自由基。换句话说，电子从铁被贡献给铁氧化物(CB)，并以能量有利的方式还原氧分子生成自由基。整个***不依赖外部刺激，ROS的生成过程可以***纵，并具有长期稳定性。然后ROS将杀灭接触的细菌和病毒。该材料的ROS杀灭机理类似于光催化材料，如ZnO和TiO₂，但由于铁/铁氧化物颗粒是自催化材料，因此它不依赖于光辐照来生成ROS。铁颗粒牺牲其铁核来生成ROS。基于这个概念设计的新材料可以作为无毒和安全的抗微生物技术在广泛的应用中取代有机消毒剂、防腐剂和抗生素，特别是在控制传染病和抗微生物耐药性(AMR)传播方面发挥关键作用。

在一些实施方案中，腰果种皮提取物与铁颗粒和/或铁氧化物颗粒混合或反应。有利的是，混合使得腰果种皮提取物的组分至少部分钝化铁颗粒和/或铁氧化物颗粒的表面。这将它放在非常接近的位置，从而使得当“激活”时，就可以形成壳并启动ROS过程。或者，通过腰果种皮提取物与铁颗粒和/或铁氧化物颗粒(或其前体)反应，可以形成释放ROS的壳。

本发明还提供了合成铁-铁氧化物组合物的方法，其包括：

a)使腰果种皮提取物与铁颗粒和/或铁氧化物颗粒混合，得到铁-铁氧化物组合物；

其中腰果种皮提取物包含酚类化合物；

其中腰果种皮提取物包含蛋白质、氨基酸、糖或其组合；以及

其中铁颗粒和/或铁氧化物颗粒至少部分地被腰果种皮提取物钝化。

本文所用的“颗粒”是指微米级颗粒和/或纳米级颗粒。微粒是大小为1μm至1000μm的颗粒。纳米颗粒是大小为1nm至1000nm的颗粒。颗粒可以是任何形状或形态，诸如球状、棒状或不对称状。

有利的是，发现腰果种皮提取物与铁颗粒和/或铁氧化物颗粒的物理组合相互协同(或至少相加)作用，从而增加了抗微生物效果。在不想受理论约束的情况下，认为当腰果种皮提取物中的化合物被允许钝化铁/铁氧化物颗粒时，可以减少铁/铁氧化物颗粒的聚集和/或团聚。此外，随着颗粒稳定性的提高，发现当应用于多孔基底或纺织品时，组合物可以浸渍多孔基底的表面。这与单独的腰果种皮提取物或单独的铁/铁氧化物颗粒相反，它们被发现存在于表面。因此，提高了组合物在表面上的保留时间，并且相应地提高了抗微生物效能。

至少当酚类化合物被吸附在铁/铁氧化物颗粒表面时，发现其被轻微保护不被降解，从而确保其抗微生物效果更持久。

在一些实施方案中，铁氧化物颗粒是核-壳颗粒，其中核为单质铁核或铁合金核；壳为铁氧化物壳。在一些实施方案中，铁颗粒和/或铁氧化物颗粒是铁-铁氧化物颗粒。在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物包含铁、铁(II)氧化物和铁(III)氧化物。在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量大于90重量％。在其它实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物的铁含量大于91重量％、大于92重量％、大于93重量％、大于94重量％、大于95重量％、大于96重量％或大于97重量％。在其它实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，铁(II)氧化物和铁(III)氧化物含量小于10重量％。在其它实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，铁(II)氧化物和铁(III)氧化物含量小于9重量％、小于8重量％、小于7重量％、小于6重量％、小于5重量％、小于4重量％或小于3重量％。

在一些实施方案中，铁是单质铁。在其它实施方案中，铁(II)氧化物是FeO。在其它实施方案中，铁(II)氧化物是Fe₂O₃。在其它实施方案中，铁(II)氧化物和铁(III)氧化物是Fe₃O₄。在该方面，铁-铁氧化物组合物可以是Fe、FeO、Fe₂O₃和Fe₃O₄的混合物。

在其它实施方案中，铁颗粒和/或铁氧化物颗粒还包含碳水化合物。在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，碳水化合物含量为约2重量％至约6重量％。在其它实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，碳水化合物含量为约2重量％至约5重量％、或约3重量％至约5重量％。在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，碳水化合物含量为约2重量％至约20重量％。

碳水化合物可以选自单糖、双糖、低聚糖和多糖。碳水化合物的实例是但不限于葡萄糖、半乳糖、果糖、木糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖、山梨醇、甘露醇、麦芽糊精、棉籽糖、水苏糖、果寡糖、直链淀粉、支链淀粉、变性淀粉、糖原、葡聚糖、壳聚糖、糖胺聚糖、海藻酸盐、石莼多糖、***胶、结冷胶、纤维素、半纤维素、乙基纤维素、甲基纤维素、果胶、水胶体、和其组合。

在一些实施方案中，铁颗粒和/或铁氧化物颗粒包含铁、Fe₃O₄和碳水化合物。在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量大于95重量％，Fe₃O₄含量小于2重量％，碳水化合物含量为约3重量％至约5重量％。

在其它实施方案中，铁颗粒和/或铁氧化物颗粒还包含氨基酸。在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，氨基酸含量为约2重量％至约6重量％。在其它实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，氨基酸含量为约2重量％至约5重量％、或约3重量％至约5重量％。

在一些实施方案中，铁颗粒和/或铁氧化物颗粒包含铁、Fe₃O₄和氨基酸。在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量大于95重量％，Fe₃O₄含量小于2重量％，碳水化合物含量为约3重量％至约5重量％。

在其它实施方案中，铁颗粒和/或铁氧化物颗粒还包含氨基酸、碳水化合物、或其混合物。在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，碳水化合物或其混合物含量为约2重量％至约6重量％。在其它实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，氨基酸、碳水化合物、或其混合物含量为约2重量％至约5重量％、或约3重量％至约5重量％。例如，可以使用甲基纤维素和玉米醇溶蛋白的混合物。

在一些实施方案中，铁颗粒和/或铁氧化物颗粒包含铁、Fe₃O₄和氨基酸、碳水化合物、或其混合物。在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量大于95重量％，Fe₃O₄含量小于2重量％，氨基酸、碳水化合物、或其混合物含量为约3重量％至约5重量％。

在一些实施方案中，铁颗粒和/或铁氧化物颗粒以粒径为约10nm至约100μm的粉末形式提供。在其它实施方案中，铁颗粒和/或铁氧化物颗粒的粒径为约10nm至约100μm。在其它实施方案中，铁颗粒和/或铁氧化物颗粒的粒径为约10nm至约800μm。铁颗粒和/或铁氧化物颗粒可以是微米级颗粒。在其它实施方案中，粒径为约1μm至约700μm、约1μm至约600μm、约1μm至约500μm、约1μm至约400μm、约1μm至约300μm、约1μm至约200μm、约1μm至约100μm、约1μm至约90μm、约1μm至约80μm、约1μm至约70μm、约1μm至约60μm、约1μm至约50μm、约1μm至约40μm、约1μm至约30μm或约10μm至约40μm。

在一些实施方案中，铁颗粒和/或铁氧化物颗粒是多个微米级颗粒。例如，颗粒可以具有铁核，该铁核可以被壳包囊。在一些实施方案中，壳包含氨基酸、碳水化合物、或其混合物。在一些实施方案中，壳包含氨基酸。在一些实施方案中，壳包含碳水化合物。

在一些实施方案中，铁颗粒和/或铁氧化物颗粒是多个铁核-壳微米级颗粒，其中核包含Fe，壳包含氨基酸。在其它实施方案中，铁颗粒和/或铁氧化物颗粒是多个铁核-壳微米级颗粒，其中核包含Fe，壳包含氨基酸，核与壳之间的界面包含铁氧化物。在一些实施方案中，铁氧化物是Fe₃O₄。在一些实施方案中，氨基酸选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、牛磺酸、甜菜碱、N-甲基丙氨酸、或其组合。

有利的是，当铁颗粒被壳包囊时，铁核可以被包含氨基酸和/或碳水化合物的包囊壳材料保护。这可以进一步延迟铁氧化物的形成，从而延迟ROS的产生，直到其用于面罩中。这防止或减少了铁颗粒的过度氧化，从而使得面罩具有更长的保质期和/或在更长的时间内更持久地产生ROS。此外，氨基酸和/或碳水化合物包囊材料可以改变铁核的电势和改变氧化还原反应途径。例如，生成的铁氧化物可以在壳和铁核之间形成界面层。这使得ROS的生成和释放得到控制。通过这种方式，铁颗粒上的壳控制着铁的氧化速率，从而可以持续释放ROS，这足以达到抗菌和/或抗病毒效果。这提高了它对多种用途的适用性，允许额外的清洗。更进一步的优势在于，由于使用了生物聚合物等天然化合物来包囊铁颗粒，生物聚合物的生物降解性会导致壳随着时间的推移而分解。例如，壳经过多次清洗后会随着时间的推移而分解。这提供了附加的抗菌和/或抗病毒持久性效果，因为以前较难到达的内部铁核现在可以更容易地到达。

在一些实施方案中，壳的厚度为约5nm至约1μm、或约50nm至约400nm。在其它实施方案中，厚度为约50nm至350nm、约50nm至约300nm、约100nm至约300nm、约150nm至约300nm、或约200nm至约300nm。

壳还可以包含铁。在该方面，在一些实施方案中，壳包含铁和氨基酸、碳水化合物、或其混合物。有利的是，由于铁更接近于颗粒的表面，壳中铁的存在可以“强制启动”铁氧化为铁氧化物。在这个意义上，面罩首先提供ROS的突发释放可以在首次使用面罩时以及在向铁核提供足够的水作为水分之前为使用者提供保护。

在一些实施方案中，铁颗粒和/或铁氧化物颗粒是多个铁核-壳微米级颗粒，其中核包含Fe，壳包含Fe和氨基酸。在其它实施方案中，铁颗粒和/或铁氧化物颗粒是多个铁核-壳微米级颗粒，其中核包含Fe，壳包含Fe和氨基酸，核与壳之间的界面包含铁氧化物。在一些实施方案中，铁氧化物是Fe₃O₄。在一些实施方案中，氨基酸选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、牛磺酸、甜菜碱、N-甲基丙氨酸、或其组合。

在一些实施方案中，铁氧化物颗粒至少部分地被腰果种皮提取物中的酚类化合物钝化。在一些实施方案中，铁氧化物颗粒至少部分地被腰果种皮提取物中的氨基酸钝化。在一些实施方案中，铁氧化物颗粒至少部分地被腰果种皮提取物中的糖钝化。在一些实施方案中，铁氧化物颗粒还至少部分地被羧酸部分或羟基部分钝化。

在一些实施方案中，羧酸选自脂肪酸、芳香族羧酸、二元酸、三羧酸、酮酸、α-羟基酸、二乙烯基醚脂肪酸、磷酸、多聚磷酸、钨酸、钒酸、钼酸、杂多酸、或其组合。

在一些实施方案中，铁氧化物颗粒包含元素Fe、FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄、或其组合。

本发明还提供了铁-铁氧化物组合物，其包含：

a)选自单宁、儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、对香豆酸、没食子酸、或其组合的酚类化合物；

b)蛋白质、氨基酸、糖、或其组合；以及

c)铁颗粒和/或铁氧化物颗粒；

其中铁颗粒和/或铁氧化物颗粒至少部分地被酚类化合物钝化。

通过在合成反应中将腰果种皮提取物加入铁/铁氧化物颗粒中或加入铁/铁氧化物颗粒上，可以进一步提高组合物的抗微生物效能；即，至少使酚类化合物与铁/铁氧化物颗粒发生化学反应。

本发明还提供了合成铁-铁氧化物组合物的方法，其包括：

a)使腰果种皮提取物与铁粉反应以形成铁氧化物颗粒；

其中腰果种皮提取物包含酚类化合物；

其中腰果种皮提取物包含蛋白质、氨基酸、糖、或其组合；

其中铁氧化物颗粒至少部分地被腰果种皮提取物钝化。

有利的是，通过使腰果种皮提取物与铁粉反应，可以在单质铁或铁合金的核上形成铁氧化物和腰果种皮提取物的活化壳。铁氧化物壳的厚度可以通过反应条件以及腰果种皮提取物与铁粉的量的比例来控制。腰果-铁氧化物壳的形成提供了更大的抗微生物效能，因为保留时间更长且接触表面积增加。此外，发现含有单质铁或铁合金的核是有优势的，因为它会在壳“耗尽”时再生外层铁氧化物壳。

在一些实施方案中，壳还包含腰果种皮提取物的组分。组分选自蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合；

在一些实施方案中，铁氧化物颗粒至少部分地被酚类化合物钝化。为此，未反应的腰果种皮提取物可以通过类似的相互作用物理地吸附在铁氧化物颗粒的表面。这为组合物提供了更大的稳定性，并因此提供了更长的保质期。

在一些实施方案中，方法还包括步骤(a)的产物与铁氧化物前体反应以形成铁氧化物颗粒的步骤。

在一些实施方案中，反应步骤包括氮吹腰果种皮提取物与铁粉的混合物。

在一些实施方案中，反应步骤在约50℃至约180℃下进行。在一些实施方案中，反应在约5℃至约80℃下进行。

在一些实施方案中，反应步骤进行约1h至约50h行。在一些实施方案中，反应进行约1分钟至约24h。

在一些实施方案中，其中反应步骤在选自水介质、醇或N,N-二甲基甲酰胺的溶剂中进行。

在一些实施方案中，反应步骤还包括选自羧酸、氨基酸、或其组合的酸。

在一些实施方案中，羧酸选自脂肪酸、芳香族羧酸、二元酸、三羧酸、酮酸、α-羟基酸、二乙烯基醚脂肪酸、磷酸、多聚磷酸、钨酸、钒酸、钼酸、杂多酸、或其组合。

在一些实施方案中，羧酸选自苯甲酸、磷酸、硫酸、或其组合。

在一些实施方案中，铁粉与酸的重量比为约1:100至约100:1。

在一些实施方案中，铁粉的平均粒径为约10nm至约800μm。

在一些实施方案中，铁氧化物颗粒是核-壳颗粒，其中核为铁核或铁合金核；壳为铁氧化物壳。

因此，在一些实施方案中，合成铁-铁氧化物组合物的方法包括：

腰果种皮提取物与铁颗粒和铁氧化物前体反应，形成具有单质铁核或铁合金核和铁氧化物壳的铁-铁氧化物核-壳颗粒；

其中腰果种皮提取物包含选自蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合的组分；

其中铁颗粒和/或铁氧化物颗粒至少部分地被腰果种皮提取物钝化。

在一些实施方案中，将铁颗粒和铁氧化物前体均匀混合，然后与腰果种皮提取物反应。这使得铁颗粒上的壳涂层更均匀。

在一些实施方案中，当腰果种皮提取物含有酚类化合物时，酚类化合物与铁颗粒和铁氧化物前体的重量比为约1:500至约500:1。在其它实施方案中，重量比为约1:200至约200:1、或约1:100至100:1。

本发明还提供了铁-铁氧化物组合物，其包含：

a)选自单宁、儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、对香豆酸、没食子酸、或其组合的酚类化合物；

b)蛋白质、氨基酸、糖、或其组合；以及

c)铁氧化物颗粒；

其中铁氧化物颗粒是核-壳颗粒，核为单质铁核或铁合金核；壳为铁氧化物壳；以及

其中铁氧化物颗粒至少部分地被酚类化合物钝化。

本发明还提供了铁-铁氧化物组合物，其包含：

a)铁颗粒和/或铁氧化物颗粒；和

b)腰果种皮提取物；

其中铁颗粒和/或铁氧化物颗粒至少部分地被腰果种皮提取物钝化。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物还包含：

a)铁颗粒和/或铁氧化物颗粒；和

b)腰果种皮提取物；

其中腰果种皮提取物包含的成分选自蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合，酚类化合物选自单宁、儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、对香豆酸、没食子酸、或其组合；和

其中铁颗粒和/或铁氧化物颗粒至少部分地被蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合钝化。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物包含：

a)腰果种皮提取物；和

b)铁-铁氧化物核-壳颗粒，核为单质铁核或铁合金核，壳为铁氧化物壳；

其中铁颗粒和/或铁氧化物颗粒至少部分地被腰果种皮提取物钝化。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物包含：

a)腰果种皮提取物；和

b)铁-铁氧化物核-壳颗粒，核为单质铁核或铁合金核，壳为铁氧化物壳；

其中腰果种皮提取物包含的成分选自蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合，酚类化合物选自单宁、儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、对香豆酸、没食子酸、或其组合；和

其中铁颗粒和/或铁氧化物颗粒至少部分地被蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合钝化。

在一些实施方案中，铁颗粒和/或铁氧化物颗粒还至少部分地被羧酸部分或羟基部分钝化。

在一些实施方案中，羧酸选自脂肪酸、芳香族羧酸、二元酸、三羧酸、酮酸、α-羟基酸、二乙烯基醚脂肪酸、磷酸、多聚磷酸、钨酸、钒酸、钼酸、杂多酸、或其组合。

在一些实施方案中，铁颗粒和/或铁氧化物颗粒包含元素Fe、FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄、或其组合。

在一些实施方案中，铁颗粒和/或铁氧化物颗粒的平均粒径为约1μm至约800μm。

在一些实施方案中，壳还包含腰果种皮提取物的成分。

在一些实施方案中，壳的厚度为约5nm至约1μm。

在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，铁和/或铁氧化物含量大于99重量％，腰果种皮提取物含量小于1重量％。

在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量大于85重量％；铁氧化物含量小于14重量％。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物还包含选自稳定剂、分散剂、着色剂、或其组合的赋形剂。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物包含：

a)腰果种皮提取物；和

b)铁-铁氧化物核-壳颗粒，核为单质铁核或铁合金核，壳为铁氧化物壳；

其中腰果种皮提取物包含的组分选自蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物或其组合，酚类化合物选自单宁、儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、对香豆酸、没食子酸、或其组合；和

其中铁颗粒和/或铁氧化物颗粒至少部分地被蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合钝化；以及

其中铁-铁氧化物颗粒的平均粒径为约1μm至约800μm。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物包含：

a)腰果种皮提取物；和

b)铁-铁氧化物核-壳颗粒，核为单质铁核或铁合金核，壳为铁氧化物壳；

其中腰果种皮提取物包含的成分选自蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合，酚类化合物选自单宁、儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、对香豆酸、没食子酸、或其组合；和

其中铁颗粒和/或铁氧化物颗粒至少部分地被蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合钝化；

其中壳还包含腰果种皮提取物的组分；以及

其中铁-铁氧化物颗粒的平均粒径为约1μm至约800μm。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物包含：

a)腰果种皮提取物；和

b)铁-铁氧化物核-壳颗粒，核为单质铁核或铁合金核，壳为铁氧化物壳；

其中腰果种皮提取物包含的成分选自蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合，酚类化合物选自单宁、儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、对香豆酸、没食子酸、或其组合；和

其中铁颗粒和/或铁氧化物颗粒至少部分地被蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合钝化；

其中壳还包含腰果种皮提取物的组分；

其中铁-铁氧化物颗粒的平均粒径为约1μm至约800μm；以及

其中相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量约20重量％至约80重量％、氧含量为约15重量％至约40重量％。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物包含：

a)腰果种皮提取物；和

b)铁-铁氧化物核-壳颗粒，核为单质铁核或铁合金核，壳为铁氧化物壳；

其中腰果种皮提取物包含的成分选自蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合，酚类化合物选自单宁、儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、对香豆酸、没食子酸或其组合；和

其中铁颗粒和/或铁氧化物颗粒至少部分地被蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合钝化；

其中壳还包含腰果种皮提取物的成分；

其中铁-铁氧化物颗粒的平均粒径为约1μm至约800μm；

其中相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量为约20重量％至约80重量％、氧含量为约15重量％至约40重量％；以及

其中相对于铁-铁氧化物组合物，碳含量为约4重量至约50重量％。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物包含：

a)腰果种皮提取物；和

b)铁-铁氧化物核-壳颗粒，核为单质铁核或铁合金核，壳为铁氧化物壳；

其中腰果种皮提取物包含的成分选自蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合，酚类化合物选自单宁、儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、对香豆酸、没食子酸、或其组合；和

其中铁颗粒和/或铁氧化物颗粒至少部分地被蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合钝化；

其中壳还包含腰果种皮提取物的组分；

其中铁-铁氧化物颗粒的平均粒径为约1μm至约800μm；

其中相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量约20重量％至约80重量％、氧含量为约15重量％至约40重量％；

其中相对于铁-铁氧化物组合物，碳含量为约4重量至约50重量％；以及

其中铁氧化物是铁(II)氧化物和铁(III)氧化物。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物包含：

a)腰果种皮提取物；和

b)铁-铁氧化物核-壳颗粒，核为单质铁核或铁合金核，壳为铁氧化物壳；

其中腰果种皮提取物包含的成分选自蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合，酚类化合物选自单宁、儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、对香豆酸、没食子酸、或其组合；和

其中铁颗粒和/或铁氧化物颗粒至少部分地被蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合钝化；

其中壳还包含腰果种皮提取物的组分；

其中铁-铁氧化物颗粒的平均粒径为约1μm至约800μm；

其中相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量约20重量％至约80重量％、氧含量为约15重量％至约40重量％；

其中相对于铁-铁氧化物组合物，碳含量为约4重量至约50重量％；以及

其中铁氧化物是铁(II)氧化物和铁(III)氧化物。

在一些实施方案中，铁-铁氧化物组合物包含：

a)腰果种皮提取物；和

b)铁-铁氧化物核-壳颗粒，核为单质铁核或铁合金核，壳为铁氧化物壳；

其中腰果种皮提取物包含的成分选自蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合，酚类化合物选自单宁、儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、对香豆酸、没食子酸、或其组合；和

其中铁颗粒和/或铁氧化物颗粒至少部分地被蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合钝化；

其中壳还包含腰果种皮提取物的组分；

其中铁-铁氧化物颗粒的平均粒径为约1μm至约800μm；

其中相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量约20重量％至约80重量％、氧含量为约15重量％至约40重量％；

其中相对于铁-铁氧化物组合物，碳含量为约4重量至约50重量％；以及

其中铁氧化物是铁(III)氧化物。

本发明还提供了合成铁-铁氧化物组合物的方法，其包括：

a)使腰果种皮提取物与铁氧化物颗粒前体反应以形成铁氧化物纳米颗粒；

其中腰果种皮提取物包含酚类化合物；

其中腰果种皮提取物包含蛋白质、氨基酸、糖、或其组合；

其中铁氧化物纳米颗粒至少部分地被酚类化合物钝化。

在不希望受理论约束的情况下，发明人认为在合适的条件下，以植物提取物为还原剂，以金属为前体，通过植物介导的绿色化学方法可以合成铁氧化物纳米颗粒。该过程由三个步骤组成：(1)活化阶段，金属离子被植物提取物中的酚类化合物还原，随后被还原金属原子成核；(2)生长阶段，在此阶段，小的NPs黏合在一起形成大尺寸的NPs(奥斯瓦尔德熟化)；以及(3)终止阶段，在此阶段，NPs获得它们的形状。酚类化合物也可以作为稳定剂，覆盖在纳米颗粒的表面。

有利的是，通过使腰果种皮提取物与铁氧化物前体反应，可以形成活化的铁氧化物与腰果种皮提取物纳米颗粒。在该方法中，整个纳米颗粒被激活。铁氧化物纳米颗粒可以通过反应条件以及腰果种皮提取物与铁氧化物前体的量的比来控制。发现由于表面积和表面能的增加，这些纳米颗粒的活性更强，这有利于溶解的平衡。

在一些实施方案中，铁氧化物纳米颗粒包含单质铁。在其它实施方案中，铁氧化物纳米颗粒包含铁-腰果种皮提取物络合物。在其它实施方案中，铁氧化物纳米颗粒包含铁-酚类化合物络合物。为此，纳米颗粒由铁原子和酚类化合物(或至少碳原子)的网络或基质组成。

在一些实施方案中，铁氧化物纳米颗粒至少部分地被酚类化合物钝化。为此，未反应的腰果种皮提取物可以通过类似的相互作用物理地吸附在铁氧化物纳米颗粒的表面上。这为组合物提供了更大的稳定性，并因此提供了更长的保质期。

在一些实施方案中，腰果种皮提取物与铁氧化物前体的体积比或重量比为约100:1至约1:100。在其它实施方案中，比为约90:1、80:1、70:1、60:1、50:1、40:1、30:1、20:1、10:1、9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:20、1:30、1:40、1:50、1:60、1:70、1:80或1:90。

在一些实施方案中，铁氧化物纳米颗粒的平均粒径为约1nm至约1000nm。在其它实施方案中，平均粒径为约10nm至约50nm。

在一些实施方案中，方法还包括使铁氧化物纳米颗粒与铁粉反应以形成铁氧化物颗粒的步骤。

在腰果种皮提取物组合物与铁颗粒和/或铁氧化物颗粒的物理混合和化学反应中，方法还可以包括添加碱的步骤。可以将碱如NaOH、KOH、NH₄OH添加到铁颗粒和/或铁氧化物颗粒中。例如，碱的添加可以通过氧化过程促进铁颗粒上铁氧化物的形成。

碱还可以添加到铁氧化物颗粒前体中。由于Fe(OH)₂和Fe(OH)₃可以在pH>8时通过亚铁和铁离子发生羟基化反应生成，因此可以促进铁氧化物颗粒的形成。

碱还可以添加到腰果种皮提取物组合物中。例如，酚类化合物的氧化可以由反应中加入的NaOH的量来控制。这可以驱使铁氧化物颗粒的形成以及用于钝化表面的酚类化合物的吸附。此外，通过控制pH值来控制腰果种皮提取物组合物中酚类化合物的电离，可以改变抗微生物效能。

本发明还提供了铁-铁氧化物组合物，其包含：

a)选自单宁、儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、对香豆酸、没食子酸、或其组合的酚类化合物；

b)蛋白质、氨基酸、糖、或其组合；以及

c)铁氧化物纳米颗粒；

其中铁氧化物纳米颗粒至少部分地被酚类化合物钝化。

本发明还提供了合成铁-铁氧化物组合物的方法，其包括：

a)使腰果种皮提取物与铁粉和铁氧化物颗粒前体按任意顺序反应以形成铁氧化物颗粒；且

其中腰果种皮提取物包含酚类化合物；

其中腰果种皮提取物包含蛋白质、氨基酸、糖、或其组合；

其中铁氧化物颗粒至少部分地被腰果种皮提取物钝化。

例如，用于反应的试剂的添加顺序可以是：

本发明还提供了合成铁-铁氧化物组合物的方法，其包括：

a)使腰果种皮提取物与铁粉反应以形成铁颗粒；

b)使铁颗粒与铁氧化物颗粒前体反应以形成铁氧化物颗粒；并且

其中腰果种皮提取物包含酚类化合物；

其中腰果种皮提取物包含蛋白质、氨基酸、糖、或其组合；

其中铁氧化物颗粒至少部分地被腰果种皮提取物钝化。

有利的是，该方法在铁核上生成均匀的活化的铁氧化物腰果提取物壳。通过进一步与铁氧化物前体反应，可以增加壳的厚度，从而增加任一时间存在的活性成分的量。更有利的是，提高了颗粒的稳定性。

在一些实施方案中，壳包含铁-腰果种皮提取物络合物。在其它实施方案中，壳包含铁-酚类化合物络合物。为此，壳由铁原子和酚类化合物(或至少碳原子)的网络或基质组成。

在一些实施方案中，铁氧化物颗粒前体是铁(III)盐。

在一些实施方案中，铁(III)盐的阴离子选自硝酸盐、氯化物、溴化物、氟化物、碘化物、硫酸盐、草酸盐、高氯酸盐、磷酸盐、四氟硼酸盐、或其组合。铁(III)盐可以是其水合形式。

在一些实施方案中，腰果种皮提取物与铁粉的体积比或重量比为约100:1至约1:100。

在一些实施方案中，含有铁粉的腰果种皮提取物与铁氧化物前体的体积比或重量比为约100:1至约1:100。

在一些实施方案中，酚类化合物与铁粉的体积比或重量比为约1:100至约100:1。

在一些实施方案中，酚类化合物与铁氧化物颗粒前体的体积比或重量比为约1:100至约1:100。

在一些实施方案中，反应步骤还包括选自羧酸、氨基酸、或其组合的酸。

在一些实施方案中，羧酸选自脂肪酸、芳香族羧酸、二元酸、三羧酸、酮酸、α-羟基酸、二乙烯基醚脂肪酸、磷酸、多聚磷酸、钨酸、钒酸、钼酸、杂多酸、或其组合。

在一些实施方案中，羧酸选自苯甲酸、磷酸、硫酸、或其组合。

在一些实施方案中，铁粉与酸的重量比为约1:100至约100:1。

在一些实施方案中，铁粉的平均粒径为约10nm至约100μm。

在一些实施方案中，反应步骤在约50℃至约180℃下进行。

在一些实施方案中，反应步骤进行约1h至约50h。

在一些实施方案中，反应步骤在选自含水介质、醇或N,N-二甲基甲酰胺的溶剂中进行。

在一些实施方案中，铁氧化物颗粒是核-壳颗粒，其中核为单质铁核或铁合金核；壳为铁氧化物壳。

在一些实施方案中，壳是均匀的壳。如本文所用，“均匀的”是指壳各处具有相同比例的组分。在该方面，壳是铁氧化物层，其中腰果种皮提取物均匀分散在该层中(或至少在界面处)。壳的整个厚度也可以是均匀的。例如，在单个铁氧化物颗粒的各种部分测量的厚度可以在小于30％、小于20％或小于10％的范围内变化(或具有标准偏差)。

本发明还提供了铁-铁氧化物组合物，其包含：

a)选自单宁、儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、对香豆酸、没食子酸、或其组合的酚类化合物；

b)蛋白质、氨基酸、糖、或其组合；以及

c)铁氧化物颗粒；

其中铁氧化物颗粒是核-壳颗粒，核为铁核或铁合金核；壳为铁氧化物壳；以及

其中铁氧化物颗粒至少部分地被酚类化合物钝化。

本发明还提供了合成铁-铁氧化物组合物的方法，其包括：

a)使腰果种皮提取物与铁氧化物颗粒前体反应以形成铁氧化物纳米颗粒；

b)使铁氧化物纳米颗粒与铁粉反应以形成铁氧化物颗粒；并且

其中腰果种皮提取物包含酚类化合物；

其中腰果种皮提取物包含蛋白质、氨基酸、糖、或其组合；

其中铁氧化物颗粒至少部分地被酚类化合物钝化。

有利的是，通过首先形成铁氧化物纳米颗粒，然后将纳米颗粒附着在较大的铁粉上，在铁核上形成具有铁氧化物补丁壳的颗粒。由于壳的补丁，铁氧化物的活性增加，同时纳米颗粒的聚集问题降至最低。此外，由于纳米颗粒被黏附至更重更大的颗粒上，表面上的保留得到改善；即纳米颗粒不太容易被洗掉。

如本文所用，“补丁颗粒”或“补丁纳米颗粒”是各向异性型的微米级或纳米级胶体颗粒。其可以通过修饰颗粒表面化学性质(“焓补丁”)、颗粒形状(“熵补丁”)或两者来得到。

在一些实施方案中，铁氧化物颗粒是核-壳颗粒，核为铁核或铁合金核；壳为铁氧化物纳米颗粒的补丁壳。

在一些实施方案中，腰果种皮提取物与铁氧化物前体的体积比或重量比为约100:1至约1:100。

在一些实施方案中，铁氧化物纳米颗粒前体与铁粉的体积比或重量比为约100:1至约1:100。

本发明还提供了铁-铁氧化物组合物，其包含：

a)选自单宁、儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、对香豆酸、没食子酸、或其组合的酚类化合物；

b)蛋白质、氨基酸、糖、或其组合；以及

c)铁氧化物颗粒；

其中铁氧化物颗粒是核-壳颗粒，核为铁核或铁合金核；壳为铁氧化物纳米颗粒的补丁壳；并且

其中铁氧化物颗粒至少部分地被酚类化合物钝化。

在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，铁-铁氧化物组合物的铁含量为约20重量％至约80重量％、约20重量％至约70重量％、约20重量％至约60重量％、约20重量％至约50重量％、约20重量％至约40重量％、约20重量％至约30重量％、约20重量％至约30重量％、约20重量％至约29重量％、约20重量％至约28重量％、约20重量％至约27重量％、约20重量％至约26重量％、或约20重量％至约25重量％。

在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，铁-铁氧化物组合物的氧含量为约15重量％至约40重量％、约20重量％至约40重量％、约20重量％至约38重量％、约20重量％至约36重量％、约20重量％至约34重量％、约20重量％至约32重量％、约20重量％至约30重量％、或约20重量％至约28重量％。

在一些实施方案中，相对于铁-铁氧化物组合物，铁-铁氧化物组合物的碳含量为约4重量％至约50重量％、约10重量％至约50重量％、约20重量％至约50重量％、约30重量％至约50重量％、约32重量％至约50重量％、约34重量％至约50重量％、约36重量％至约50重量％、约38重量％至约50重量％、约40重量％至约50重量％，约42重量％至约50重量％，或约44重量％至约50重量％。

腰果种皮提取物组合物还可以包含赋形剂诸如表面活性剂、稳定剂和/或聚合物。这种赋形剂可以改善铁颗粒和/或铁氧化物颗粒在应用介质中的分散性。表面活性剂是降低两种液体之间、气体和液体之间或液体和固体之间的表面张力(或界面张力)的化合物。表面活性剂的实例有十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚乙二醇辛基苯基醚、聚氧乙烯单叔辛基苯基醚、3-[3-(胆酰胺丙基)二甲氨基]丙磺酸内盐(CHAPS)、DOC、乙基苯基聚乙二醇(NP-40)、辛基-β-D-硫代吡喃葡萄糖苷、辛基葡萄糖苷和十二烷基麦芽糖苷。稳定剂是用于防止由于例如热和/或光引起的降解的化学物质。例如，可以添加抗氧化剂，如氧气清除剂、持久自由基清除剂和抗臭氧物剂，以进一步控制ROS(如本文所公开的)的生成速率。还可以添加螯合剂以形成螯合物配合物，并使表面上的微量金属离子失活，否则这些金属离子会充当催化剂或使组合物失活。还可以添加UV稳定剂(UV吸收剂和猝灭剂)以保护组合物免受降解。可以添加包括聚电解质的聚合物诸如聚丙烯酸(PAA)、聚(苯乙烯磺酸钠)(PSS)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)和含氟聚合物以改善在表面上的应用并增加ROS的保留时间。

本发明还提供了合成铁-铁氧化物组合物的方法，其包括：

a)使腰果种皮提取物与柑橘提取物混合以得到腰果种皮提取物组合物；

其中腰果种皮提取物包含酚类化合物；

其中腰果种皮提取物包含蛋白质、氨基酸、糖、或其组合。

在一些实施方案中，柑橘提取物通过以下步骤合成：

a)将柑橘皮粉末分散在萃取剂中形成混合物；

b)孵育混合物；以及

c)过滤混合物以得到柑橘提取物；

其中柑橘提取物包含萜烯类化合物。

柑橘提取物也可以被称为橘子提取物，或橘皮提取物。

在一些实施方案中，萃取剂选自含水介质、醇、羟乙基纤维素、丙二醇、或其组合。

在一些实施方案中，孵育步骤(b)进行约1h至约50h。

在一些实施方案中，孵育步骤(b)在搅拌下进行。

在一些实施方案中，萜烯类化合物选自α-蒎烯、桧烯、月桂烯、柠檬烯、芳樟醇、香茅醛、橙花醛、香叶醇、或其组合。

在一些实施方案中，柑橘提取物还包含酚类化合物。

本发明还提供了铁-铁氧化物组合物，其包含：

a)选自单宁、儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、对香豆酸、没食子酸、或其组合的酚类化合物；

b)蛋白质、氨基酸、糖、或其组合；以及

c)柑橘提取物；

其中柑橘提取物包含萜烯类化合物。

本发明还提供了铁-铁氧化物组合物，其包含：

a)选自单宁、儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、对香豆酸、没食子酸、或其组合的酚类化合物；

b)蛋白质、氨基酸、糖、或其组合；

c)铁氧化物颗粒；以及

d)柑橘提取物；

其中铁氧化物颗粒至少部分地被酚类化合物钝化；并且

其中柑橘提取物包含萜烯类化合物。

本发明部分基于这样的发现，即由腰果种皮提取物形成的铁氧化物颗粒可以生成不同的ROS，包括超氧化物、单线态氧和羟基自由基。由于铁氧化物颗粒与腰果种皮提取物的酚类化合物相互作用，ROS可以在避光，即在没有紫外线辐射的情况下生成。更有利的是，由于ROS通过自腐蚀持续释放，因此不需要外部刺激。当应用于表面时，这有利于提供持续的“活性”表面。

特别是，当铁氧化物颗粒形成铁核-铁氧化物壳颗粒时，核-壳结构在铁核和铁络合物壳之间产生了特殊的界面，改变了铁核的电势和氧化还原反应途径。为此，人们认为这种自腐蚀过程也可以发生在Fe/Fe_eO₃、Fe/Fe_eO₃颗粒、和/或其组合上。铁腐蚀产生的电子可以以能量有利的方式转移到铁氧化物的导带(CB)中。CB中的电子能够还原氧气并生成ROS。换句话说，电子从铁被贡献给铁氧化物(CB)，并以能量有利的方式还原氧分子生成自由基。整个***不依赖外部刺激，ROS的生成过程可以***纵，并具有长期稳定性。然后ROS将杀灭接触的细菌和病毒。该材料的ROS杀灭机理类似于光催化材料，如ZnO和TiO₂，但由于铁/铁氧化物颗粒是自催化材料，因此它不依赖于光辐照来生成ROS。铁颗粒牺牲其铁核来生成ROS。

ROS的微生物杀灭机制被认为是与˙O₂ ^-、H₂O₂、˙OH、¹O₂和/或α-O有关。

本发明提供了在抗微生物应用中使用铁-铁氧化物组合物的方法。本文公开的铁-铁氧化物组合物可以是任何适用的形式。例如，组合物可以是凝胶、液体或是可喷雾的形式。

本发明还提供了清洁非生物表面进行的方法，其包括：

a)使铁-铁氧化物组合物与非生物表面接触。

如本文所用，“清洁”是指通过例如除去污垢、痕迹或污渍来使某物变得干净的行为。如本文所示，铁-铁氧化物组合物也能够降解有色化合物。通过这种降解，化合物的颜色由于其芳香性/共轭体系的破坏而失去。

本发明还提供了使非生物表面消毒的方法，其包括：

a)使铁-铁氧化物组合物与非生物表面接触。

如本文所用，“消毒”是指为消灭微生物如细菌和/或病毒而清洁某物的行为。

在一些实施方案中，ROS可以在避光的情况下生成。在其它实施方案中，ROS可以在没有紫外线辐射的情况下生成。在其它实施方案中，ROS的生成选自˙O₂ ^-、H₂O₂、˙OH、¹O₂、α-O、或其组合。

在一些实施方案中，当在合成中使用FeCl₃时，Cl^-阴离子的存在也有助于ROS的生成。ROS可以是Cl˙和/或Cl₂ ^-˙。这是更有利的，因为可以增强抗微生物效果，特别是还可以从施用表面延伸一定距离。在这种意义上，微生物不与表面接触就能获得抗微生物效果。

在一些实施方案中，ROS可以分散在离施用区域或表面一定距离的地方。在其它实施方案中，距离为约0.1mm至约10cm。在其它实施方案中，距离为约1cm、2cm、5cm、7cm或10cm。

在一些实施方案中，铁/铁氧化物组合物在5分钟后可使微生物活性下降至少2log。

方法还包括在(a)之前将铁-铁氧化物组合物施加至应用介质的步骤。

在一些实施方案中，应用介质为纺织品、塑料或纤维素产品。在一些实施方案中，应用介质是无纺织物诸如涤纶或熔喷聚丙烯。这类产品可用作清洁和/或消毒擦拭，或形成部分个人防护装备。

因此，铁-铁氧化物组合物可用于洗涤剂、气雾剂、消毒剂、通用清洁剂、病虫害防治溶液和洗碗液。

例如，为了适合用作喷雾剂，可以添加降黏剂以获得黏度为约80000cPs至约900000cPs。由于铁颗粒是纳米级和/或微米级，它们能够在适当的时间内分散并悬浮在空气中。当喷涂在表面时，未聚集的铁颗粒也可以均匀地分散在表面上。

铁-铁氧化物组合物可用于空气净化，因为当这些物质与例如处理过的表面接触时，其能够分解有害颗粒物、挥发性有机化合物、多环芳烃。该组合物还可以作为附加的安全层用于形成空气过滤器和过滤***的涂层。

铁-铁氧化物组合物还可以与树脂或聚合物诸如清漆结合使用，以形成抗微生物涂层。铁-铁氧化物组合物还可以与树脂或聚合物诸如清漆结合使用，以形成抗微生物涂层。

铁-铁氧化物组合物还可以用于废水处理或管理中。例如，组合物可以加入废水中以杀灭微生物和/或还原芳香族着色剂和杂质。

它还可以用于水净化。在一些实施方案中，铁/铁氧化物组合物可以使染料染色效应减少至少60％。在一些实施方案中，铁/铁氧化物组合物可以使亮蓝R染色效应降低至少60％。

本发明还提供了在护肤应用中使用铁-铁氧化物组合物的方法，其包括：

使铁-铁氧化物组合物与有需要的对象的皮肤接触。

本发明还提供了铁-铁氧化物组合物用于清洁非生物表面的用途，其包括：

a)使铁-铁氧化物组合物与非生物表面接触。

本发明还提供了铁-铁氧化物组合物用于使非生物表面消毒的用途，其包括：

a)使铁-铁氧化物组合物与非生物表面接触。

本发明还提供了铁-铁氧化物组合物用于护肤应用中的用途，其包括：

使铁-铁氧化物组合物与有需要的对象的皮肤接触。

本发明还提供了包含本文公开的铁-铁氧化物组合物的消毒剂。

本发明还提供了包含本文公开的铁-铁氧化物组合物的清洁剂。

本发明还提供了包含本文公开的铁-铁氧化物组合物的洗涤剂、气雾剂、病虫害防治溶液和洗碗液。

本发明还提供了包含本文公开的铁-铁氧化物组合物的涂层组合物，其用于涂覆表面。

实施例

复合材料的制造工艺

铁-铁氧化物组合物通过位于拉幅机入口处的轧布机施用于织物上。然后织物通过10室拉幅机在120℃下固化7分钟。然后通过施用防水涂层来增强金属氧化物与织物的黏附以使其再次通过拉幅机。利用该工艺，在织物表面上形成涂层，确保抗菌和/或抗病毒性能的持久性，并可持续最高30次洗涤。该工艺还有助于优化面罩的颗粒过滤效率。该工艺在该过程中起着双重作用。

面罩的制造工艺

为了提高面罩的功效，可以任选地使用传热式熔合机将无纺过滤层与复合织物层熔合在一起。然后使用自动切割机根据面罩的纸模模切面罩的几个层。然后按照制造说明将其缝合在一起以形成面罩的形状。

面罩及其复合材料的抗菌试验

使用了纺织材料的抗菌饰面评估(AATCC 100-2012)。简单来说，材料在80°F下用温和的循环机洗涤，随后低温滚筒干燥。然后使用以下条件对材料进行测试：

·金黄色葡萄球菌ATCC 29213

·稀释介质：PBS

·样品大小#层数：1

·灭菌：无

·中和剂：0.9％NaCl+0.2％吐温

·目标接种水平：(1.0-2.0)×10⁶CFU/ml

·接种量：1.0ml

·接触时间：24h

·温度：37+/-2℃

发现在24小时后，观察到细菌减少98％至100％。

细菌过滤效率1(ASTM测试方法F2101)

将金黄色葡萄球菌(ATCC 29213)悬浮液递送至测试物品以确定过滤效率。通过气溶胶喷雾获得大于10⁷个菌落形成单位(CFU)的挑战水平。该方法改编自ASTM F2101。该测试不是在28.3升/分钟的固定流速下进行的，而是在更严格的水平下进行的。未被吸纳的气溶胶颗粒通过六级安德森采样器进行采集。然而，包括了足够的对照来验证该研究的可靠性。符合所有测试方法验收标准。条件如下：

挑战流量：气溶胶喷雾

条件参数：85±5％相对湿度(RH)和21±5℃持续至少4小时

测试面积：15cm×15cm

测试面：黑色面

挑战水平：1.8×10⁷CFU

平均颗粒大小(MPS)：～0.8μm

20次洗涤后，5个测试样品的平均细菌过滤效率为97.2％。30次洗涤后，5个测试样品的平均细菌过滤效率为95.6％。

由于面罩可以过滤最高99.9998％的尺寸为～0.8μm的金黄色葡萄球菌ATCC29213细菌，因此面罩符合2.5(PM2.5)的细颗粒物。

细菌过滤效率2(BS EN 14683:2019)

细菌挑战的接触区域：面罩内部

流量：28.3±0.3L/分钟

挑战气溶胶的平均粒径：3μm±0.3μm

测试面积：大约50cm²

测试的5个面罩的细菌过滤效率均超过99.85％。

抗病毒功效

细胞系：马丁达比犬肾(MDCK)细胞

病毒：甲型流感病毒(PR8#2-3)

药物/化学品：涂覆有抗微生物剂的载玻片(标记为对照样品、样品28和样品60)

介质：DMEM-E10、覆盖介质

用涂覆抗微生物剂的载玻片孵育处理病毒1h——将甲型流感病毒稀释至10⁵PFU/100μL并添加至对照、样品1和样品2涂覆的载玻片上。此后，使用薄石蜡膜覆盖在每个载玻片上以确保病毒与涂覆的载玻片接触。孵育1小时后收集上清液用于空斑测定。

空斑测定——将MDCK细胞分别接种在12孔板中。将流感处理的上清液连续稀释至10^-4，并取250μL稀释的上清液加入到MDCK细胞中。板以15分钟的摇动间隔孵育1小时。然后用1×PBS洗涤板两次，并向每个孔中加入0.3％琼脂糖覆盖介质。板孵育2天。最后，除去覆盖介质并加入结晶紫以染色可数的空斑。然后使用每mL空斑形成单位来计数空斑。

结果表明，与对照组相比，样品足以抑制病毒>4.5-log单位(或至少0.5-log单位抑制)。对照组和样品的空斑测定病毒滴度平均值分别为4.53×10⁴PFU/mL和0PFU/ml(或至少9.06×10³PFU/mL)。

根据ISO 18184:2019，面罩/复合材料与P22噬菌体接触24小时后，噬菌体总体减少99.98％。

根据ISO 18184:2014，面罩/复合材料与肠病毒71接触2h后，病毒总体(抗病毒活性率)减少99.92％。

根据ISO 18184:2014，面罩/复合材料与H1N1甲型流感病毒接触2h后，病毒总体(抗病毒活性率)减少99.93％。

根据ISO 18184:2014，面罩/复合材料与H3N2甲型流感病毒接触5分钟后，病毒总体(抗病毒活性率)减少97.25％。面罩/复合材料在接触2小时后，总体减少(抗病毒活性率)99.52％。相比之下，单独使用铁氧化物面罩接触2h后，总体减少(抗病毒活性率)99.12％，而单独使用腰果种皮提取物面罩接触2h后，总体减少(抗病毒活性率)92.43％。

根据ISO 18184:2019，面罩/复合材料与SARS-CoV-2病毒接触2h后，总体减少(抗病毒活性率)99.08％。

面罩/复合材料在暴露于人类冠状病毒株OC43 60分钟后进行15次手洗，并测试其抗病毒功效。

在该评估条件下，面罩/复合材料在暴露60分钟后可被归类为具有良好的抗病毒效果。

防水-喷雾试验

(BS EN 24920/ISO 4920/DIN EN 24920/AATCC 22)

水温：27摄氏度

水流速率：26秒

温度：21℃

湿度：66％

3个样品的平均排斥性均超过70。

细胞毒性试验(ISO 10993-5；ISO 10993-12)

复合材料和面罩的等级为0，表明其没有细胞毒性作用。

腰果种皮提取物

·外观：棕色液体

·理化特性：高自由基清除活性(抗氧化活性)

·组成：包含儿茶素、表儿茶素、单宁酸的化合物的混合物

·热稳定性最高200℃

·在水中的溶解度为2850g/L

腰果种皮的提取—比较例

使用球磨机以500rpm研磨皮1小时，直到它变成细粉。然后，收集粉末并以1:10的比例添加超纯水。全部混合物在37℃的水浴中搅拌并孵育1小时。然后，将其以10000g在4℃下离心10分钟。取上清液，小心地通过0.2-μm过滤器，并冷冻干燥。

腰果种皮的提取—方法1

为了获得腰果种皮提取物，可以使用International Journal of EngineeringTechnology Science and Research，第4卷(8)，第671至675页(ISSN:23943386)中公开的方法。例如，种皮可以在40℃至100℃的水中煮沸1至24小时。这会从种皮中提取水溶性多酚，如单宁。加热后，小心过滤溶液以除去任何残留的固体物质。

实施例1：铁-多酚复合颗粒(用Fe(NO₃)₃·9H₂O壳包覆的Fe-腰果核)—复合材料A 的合成

如前所述制备新鲜腰果提取物并冷却至室温。将1mL至50mL腰果提取物与2g至10g铁粉混合，用氮气吹扫该混合物1h。在该过程中，铁和腰果提取物将连接以形成复合的铁-腰果。分别配制1mL至90mL 0.1M Fe(NO₃)₃·9H₂O溶液并用氮气吹扫1h。随后，将铁-腰果溶液与0.5M Fe(NO₃)₃·9H₂O混合。反应在氮气下持续24h，并将产物储存在4℃下。得到被Fe(NO₃)₃·9H₂O壳包覆的Fe-腰果核的纳米颗粒。(图14)

或者，将2g至10g Fe+1ml至50ml的腰果提取物组合在一起，在室温下恒定搅拌1h。然后加入1ml至90ml的0.1M FeCl₃，混合物在室温下恒定搅拌孵育1h。将全部混合物以5000rpm离心，并收集沉淀物。沉淀物先用水洗涤，然后用乙醇洗涤。

在本文公开的实施例中，测试了不同类型的Fe盐；例如FeCl₃、FeSO₄、Fe₂(SO₄)₃、Fe(NO₃)₃、Fe(NO₃)₂。

实施例2：铁-多酚复合颗粒(用腰果-Fe(NO₃)₃·9H₂O壳包覆的Fe核)—复合材料B 的合成

将2g至10g铁粉在水中用氮气吹扫1h。分别将1ml至50ml腰果溶液和1ml至90ml0.1MFe(NO₃)₃·9H₂O混合，并用氮气吹扫1h以形成腰果-Fe(NO₃)₃·9H₂O连接的化合物。随后，将铁溶液与腰果-Fe(NO₃)₃·9H₂O溶液混合。反应在氮气下持续24h，并将产物储存在4℃下。得到被腰果-Fe(NO₃)₃·9H₂O壳包覆的Fe核的纳米颗粒。(图15)

实施例3：腰果提取物活化的铁粉(复合材料C)的合成

将新鲜铁粉(1g至10g)与腰果种皮提取物(1ml至50ml)混合，并在80℃下搅拌24小时。在冷却至室温后，收集复合材料C的固体残留物。

实施例4：腰果提取物铁纳米颗粒(复合材料D)的合成

将16.23g FeCl₃加入1L超纯水中制得0.1M FeCl₃溶液。随后，将1mL至90mL0.1MFeCl₃溶液加入1mL至50mL腰果提取物中。铁-腰果纳米颗粒的形成以沉淀物的出现为标志，沉淀物是通过以7000rpm离心来收集的。然后将铁-腰果纳米颗粒粉末在-20℃下冷冻，然后在-45℃的冷冻干燥机中以10Pa的压力干燥24h。

或者，可以将1mL至90mL 0.1M FeCl₃溶液与1mL至50mL腰果提取物在室温下孵育1小时。然后将全部混合物以5000rpm离心并收集沉淀物。沉淀物先用水洗涤，然后用乙醇洗涤。

实施例5：腰果提取物铁纳米颗粒(复合材料E)的合成

将1mL至90mL 0.1M FeCl₃+1mL至50mL腰果种皮提取物在室温下孵育1小时。然后加入1M NaOH直至pH值为11。将全部混合物以5000rpm离心，并收集沉淀物。沉淀物先用水洗涤，然后用乙醇洗涤。

实施例6：Fe-FeCl₃为核，腰果为壳(复合材料F)

将1g至10g Fe+1ml至90ml 0.1M FeCl₃组合在一起并在室温下用恒定搅拌孵育1小时。然后加入1ml至50ml的腰果提取物，混合物在室温下用恒定搅拌孵育1小时。将全部混合物以5000rpm离心，并收集沉淀物。沉淀物先用水洗涤，然后用乙醇洗涤。

铁颗粒和/或铁氧化物颗粒的能量色散X射线光谱(EDX)分析

如下所示的EDX结果基于实施例1、2和6，使用不同量的铁颗粒、铁氧化物前体和腰果种皮提取物。

元素	重量％	重量％σ
			C	50.60	0.62
O	27.13	0.56
			Cl	0.89	0.08
Fe	21.37	0.42
			总计；	100.00

元素	重量％	重量％σ
			C	36.22	0.36
O	39.39	0.32
			Cl	1.14	0.04
Fe	23.25	0.23
			总计；	100.00

元素	重量％	重量％σ
			C	31.15	0.40
O	40.18	0.34
			Cl	1.43	0.05
Fe	27.24	0.27
			总计：	100.00

元素	重量％	重量％σ
			C	31.25	0.38
O	40.38	0.33
			Cl	0.77	0.04
Fe	27.61	0.26
			总计；	100.00

元素	重量％	重量％σ
			C	4.52	0.31
O	15.09	0.18
			Al	0.28	0.05
Si	0.38	0.05
			Cl	0.44	0.04
Fe	79.29	0.32
			总计；	100.00

扫描电子显微镜(SEM)分析

实施例1、2和6的SEM结果如图20A-图20E所示。

铁腰果颗粒对金黄色葡萄球菌的抗微生物作用

评估细菌活性的定量悬浮试验

符合根据EN 1276的杀菌功效的要求。

抗病毒功效

根据ISO 18184:2019，面罩/复合材料与SARS-CoV-2病毒接触2h后显示了99.36％的抗病毒活性率。

考马斯亮蓝R染料的降解

将0.1g铁-腰果种皮纳米颗粒加入到亮蓝染料中，并在室温下孵育15分钟，用紫外分光光度计在550nm处测定吸光度。以空白作为对照。结果如图16和图17所示。

15分钟后550nm处的吸光度(任意单位)：

空白＝3.243

比较例(单独的铁/铁氧化物)＝2.905

使用Fe(NO₃)₃的实施例1＝0.882

使用FeCl₃的实施例4＝2.59

使用FeSO₄的实施例6＝2.926

使用FeCl₃的实施例6＝2.87

使用FeSO₄的实施例1＝2.81

结果表明，与空白和比较例相比，腰果种皮提取物组合物(当包含铁/铁氧化物颗粒时)能够降解染料。

抗微生物组合物在纺织品上的应用

轧-烘-焙是最广泛用于100％洗净棉织物的工艺。腰果种皮提取物在室温下用1重量％至80重量％的织物(owf)处理。经处理的织物在1.5巴的均匀压力下在辊筒之间通过两至三次，以使饰面剂更好地渗透，并从织物中挤出过量的液体。然后将织物在110℃下干燥，并在130℃下在烘箱中固化3分钟。腰果种皮提取物对常见的革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌具有99％的抗微生物活性。

抗微生物组合物(含柑橘提取物)在纺织品上的应用

轧-烘-焙是最广泛用于100％洗净棉织物的工艺。在室温下用1重量％至80重量％的织物(owf)处理橘子(柑橘)皮提取物。经处理的织物在1.5巴的均匀压力下在辊筒之间通过两中三次，以使饰面剂更好地渗透，并从织物中挤出过量的液体。然后将织物在110℃下干燥，并在130℃下在烘箱中固化3分钟。

抗微生物试验

试验是用处理过和未处理过的测试材料的样品进行的。将材料切割成4.8cm直径。根据AATCC 100测试步骤，将约1-2×10⁵CFU/ml的1ml测试生物悬浮液接种到测试样品中。对腰果种皮提取物组合物与铁颗粒和/或铁氧化物颗粒的样品进行测试。将接种的样品孵育特定的接触时间。在适当的接触时间，向每个容器中加入中和肉汤，并摇振容器1分钟，以将接种物从测试样本中释放到中和肉汤中。进行系列稀释并孵育板。孵育后，对回收的菌落进行计数，并用于确定减少百分比。

以下结果与织物样品相关。通过将接触时间后的样品与接种后立即进行的样品进行比较来确定减少百分比。减少百分比转换为log下降如下：

减少90％＝下降1log；

即1000000减少至100000是下降1log

减少99％＝下降2log；

即1000000减少至10000是下降2log

减少99.9％＝下降3log；

即1000000减少至1000是下降3log

减少99.99％＝下降4log；

即1000000减少至100是下降4log

测试信息：

·金黄色葡萄球菌ATCC 29213

·稀释介质：PBS

·样品大小#层数：1

·灭菌：无

·中和剂：0.9％NaCl+0.2％吐温

·目标接种水平：(1.0-2.0)×10⁵CFU/ml

·接种量：1.0ml+/-0.1ml

·接触时间：24h

温度：37+/-2℃

24小时接触时间的AATCC 100测试方法	金黄色葡萄球菌
		腰果	下降3log
腰果清洗30次后	下降2log
		铁/铁氧化物	下降3log

涂层长期耐久性的ATP试验(一次应用)

柑橘和(铁氧化物+腰果)浸渍面罩在较短接触时间内的效果

针对H3N2病毒的测试结果

针对HCoV-229E病毒的测试结果

羟苯基荧光素(HPF)探针法分析水中铁-腰果颗粒生成的·OH水平

使用Fe(NO₃)₃的实施例1和使用FeCl₃的实施例4用作样品。

将0.01g样品加入1.5mL离心管中。在每个样品中加入1mL的10μM HPF检测溶液。通过涡旋将溶液充分混合并在室温下避光保存。在某一时间点，将溶液离心(16800rpm×5min)，取100μL溶液转移到黑色96孔微孔板中进行荧光检测。用酶标仪收集490/515nm处的荧光。

FeNO₃-腰果(实施例1)在避光2小时后释放的ROS类型是·OH自由基。FeCl₃-腰果(使用方法1)没有释放·OH自由基(图18)。

用氮蓝四唑(NBT)法测定铁-腰果颗粒中的·O₂自由基水平

使用Fe(NO₃)₃的实施例1和使用FeCl₃的实施例4用作样品。

将0.2g铁-腰果颗粒加入到10mL的1000mgL^-1NBT的水溶液中，并置于避光处。在某一时间点，用紫外-可见-近红外分光光度计测定NBT的吸收光谱。在2h时，吸收峰NBT继续降低，表明FeCl₃-腰果持续生成·O₂自由基并与NBT反应(图19)。

比较例以类似的方式制备。在2h的时间间隔内，NBT的吸光度值没有变化。

应当理解，可以对所述实施方案的各个方面进行许多进一步的修改和置换。因此，所述的方面旨在包含落入所附权利要求的精神和范围内的所有这样的变更、修改和变化。

在本说明书和随后的权利要求书中，除非上下文另有要求，否则术语“包括”，以及诸如“包含”和“含有”的变体将被理解为表示包含所述整数或步骤或整数组或步骤组，但不包括任何其他的整数或步骤或整数组或步骤组。

本说明书中对任何在先出版物(或由其衍生的信息)或任何已知内容的引用，不是也不应被视为承认或准许或以任何形式暗示该在先出版物(或由其衍生的信息)或已知内容构成本说明书所涉及领域的部分公知常识。

Claims (45)

1.一种铁-铁氧化物组合物，其包含：

a)腰果种皮提取物；和

b)铁-铁氧化物核-壳颗粒，核为单质铁核或铁合金核，壳为铁氧化物壳；

其中腰果种皮提取物包含选自以下的组分：蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合，酚类化合物选自单宁、儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、对香豆酸、没食子酸、或其组合；并且

其中铁-铁氧化物颗粒至少部分地被蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合钝化。

2.根据权利要求1所述的铁-铁氧化物组合物，其中铁-铁氧化物颗粒还至少部分地被羧酸部分或羟基部分钝化。

3.根据权利要求1或2所述的铁-铁氧化物组合物，其中羧酸选自脂肪酸、芳香族羧酸、二元酸、三羧酸、酮酸、α-羟基酸、二乙烯基醚脂肪酸、磷酸、多聚磷酸、钨酸、钒酸、钼酸、杂多酸、或其组合。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的铁-铁氧化物组合物，其中铁-铁氧化物颗粒包含单质Fe、FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄、或其组合。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的铁-铁氧化物组合物，其中铁-铁氧化物颗粒的平均粒径为约1μm至约800μm。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的铁-铁氧化物组合物，其中壳还包含来自腰果种皮提取物的组分。

7.根据权利要求1或6所述的铁-铁氧化物组合物，其中壳的厚度为约5nm至约1μm。

8.根据权利要求1或7所述的铁-铁氧化物组合物，其中相对于铁-铁氧化物组合物，铁含量为约20重量％至约80重量％，相对于铁-铁氧化物组合物，氧含量为约15重量％至约40重量％。

9.根据权利要求1或8所述的铁-铁氧化物组合物，其中相对于铁-铁氧化物组合物，铁-铁氧化物组合物的碳含量为约4重量％至约50重量％。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的铁-铁氧化物组合物，所述铁-铁氧化物组合物还包含选自稳定剂、分散剂、着色剂、或其组合的赋形剂。

11.一种合成铁-铁氧化物组合物的方法，其包括：

使腰果种皮提取物与铁颗粒和铁氧化物前体反应以形成铁-铁氧化物核-壳颗粒；

其中铁-铁氧化物核-壳颗粒具有单质铁核或铁合金核和铁氧化物壳；

其中腰果种皮提取物包含选自蛋白质、氨基酸、糖、酚类化合物、或其组合的组分；以及

其中铁颗粒和/或铁氧化物颗粒至少部分地被腰果种皮提取物的组分钝化。

12.根据权利要求11所述的方法，其中铁氧化物前体是铁(III)盐。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中铁(III)盐的阴离子选自硝酸盐、氯化物、溴化物、氟化物、碘化物、硫酸盐、草酸盐、高氯酸盐、磷酸盐、四氟硼酸盐、或其组合。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中反应在约5℃至约80℃下进行。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中反应进行约1分钟至约24小时。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其中在与腰果种皮提取物反应前将铁颗粒和铁氧化物前体均匀混合。

17.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，其中腰果种皮提取物包含酚类化合物，并且酚类化合物与铁颗粒和铁氧化物前体的重量比为约1:500至约500:1。

18.一种使非生物表面消毒的方法，其包括：

a)使根据权利要求1至10中任一项所述的铁-铁氧化物组合物与非生物表面接触。

19.根据权利要求18所述的方法，所述方法还包括在(a)之前将铁-铁氧化物组合物施加至应用介质的步骤。

20.一种通过使用根据权利要求1至10中任一项所述的铁-铁氧化物组合物在黑暗中杀灭微生物的方法。

21.一种使用根据权利要求1至10中任一项所述的铁-铁氧化物组合物使表面消毒的方法，其中在5分钟后铁-铁氧化物组合物提供至少2log的微生物活性下降。

22.一种复合材料，其包含浸渍有根据权利要求1至10中任一项所述的铁-铁氧化物组合物的多孔织物，并且在多孔织物的至少一侧上涂覆有防水涂层，

其中相对于复合材料，铁-铁氧化物组合物以约0.1重量％至约5重量％存在；并且

其中防水涂层的厚度为约10μm至约500μm。

23.根据权利要求22所述的复合材料，其中多孔织物是包含棉花和氨纶的织物；

其中相对于织物，棉花约为90重量％；以及

其中相对于织物，氨纶约为10重量％。

24.根据权利要求22或23所述的复合材料，其中铁-铁氧化物组合物包含铁、铁(II)氧化物和铁(III)氧化物。

25.根据权利要求22至24中任一项所述的复合材料，其中铁-铁氧化物组合物包含单质Fe、Fe₃O₄和氨基酸、碳水化合物、或其混合物。

26.根据权利要求24或25所述的复合材料，其中氨基酸、碳水化合物、或其混合物选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、牛磺酸、甜菜碱、N-甲基丙氨酸、玉米醇溶蛋白、葡萄糖、半乳糖、果糖、木糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖、山梨醇、甘露醇、麦芽糊精、棉籽糖、水苏糖、果寡糖、直链淀粉、支链淀粉、变性淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、乙基纤维素、甲基纤维素、果胶、水胶体、及其组合。

27.根据权利要求22至26中任一项所述的复合材料，其中铁-铁氧化物组合物的粒径为约1μm至约800μm。

28.根据权利要求22或27所述的复合材料，其中壳的厚度为约50nm至约400nm。

29.根据权利要求22至28中任一项所述的复合材料，其中防水涂层选自全氟丁烷磺酸、全氟辛酸、全氟己酸、思高洁(Scotchgard)、全氟辛烷磺酸、石蜡(和其它基于碳氢化合物的溶液)、二氧化硅纳米颗粒和硅烷(例如烷基三烷氧基硅烷)。

30.一种制造复合材料的方法，其包括：

a)用铁-铁氧化物组合物浸渍多孔织物；和

b)在多孔织物的至少一侧上用防水涂层涂覆多孔织物以形成复合材料，

其中相对于复合材料，铁-铁氧化物组合物以约0.1重量％至约5重量％存在；

其中防水涂层的厚度为约10μm至约500μm。

31.一种面罩，其包括：

a)配置为至少覆盖使用者的嘴部和鼻部通道的面部覆盖结构；以及

b)连接结构，其包括：

i)连接至面部覆盖结构的相对侧的拉绳，其用于将所述面部覆盖结构固定到使用者的面部；和

ii)可释放地连接至拉绳以将拉绳保持在收紧位置或松开位置的紧固件；

其中拉绳被设置为形成用于在使用者的相应耳部后面环绕的耳带和用于在使用者的颈部后面环绕的颈带；

其中紧固件连接至颈带上；以及

其中所述面部覆盖结构包含根据权利要求22至29中任一项所述的复合材料。

32.根据权利要求31所述的面罩，其中紧固件是绳扣。

33.根据权利要求31或32所述的面罩，其中每个耳带包括拉绳部分，所述拉绳部分连接在一个相对侧的第一点处，并且在与第一点隔开的第二点处穿过连接环。

34.根据权利要求33所述的面罩，其中颈带包括横跨在各个连接环之间的拉绳部分。

35.根据权利要求32所述的面罩，其中拉绳穿过绳扣的孔眼。

36.根据权利要求31至35中任一项所述的面罩，其中面部覆盖结构包括位于其内表面的鼻垫。

37.根据权利要求31至36中任一项所述的面罩，其中面部覆盖结构包括过滤层。

38.根据权利要求37所述的面罩，其中过滤层夹在外织物层和内织物层之间。

39.根据权利要求38所述的面罩，其中外织物层是根据权利要求22至30中任一项所述的复合材料。

40.根据权利要求37至39中任一项所述的面罩，其中过滤层是可替换的。

41.根据权利要求37至40中任一项所述的面罩，其中面部覆盖结构包括用于容纳过滤层的套部。

42.根据权利要求31至41中任一项所述的面罩，其中面部覆盖结构被配置为至少部分覆盖使用者的颏下三角区。

43.根据权利要求42所述的面罩，其中面部覆盖结构还包括下部织物，其连接在外织物层和内织物层的纵向侧，并且远离鼻垫，使得在使用时下部织物以大于20°的角度连接至面部覆盖结构。

44.根据权利要求31至43中任一项所述的面罩，其中面部覆盖结构被配置为至少部分覆盖使用者的颧骨区域。

45.根据权利要求44所述的面罩，其中面部覆盖结构还包括两个延伸部，每个延伸部从面部覆盖结构的相对侧上的第一点延伸出，其用于连接至拉绳。

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