工業化醫療用聲化學技術，取代傳統化學加工方法
世界爆發流行疾病一直是人們的恐懼，這個恐懼在整個歷史上已經重演無數次，醫學的進步提升我們治療患者的能力，但旅行和貿易也讓疾病進一步地傳播，且隨著越來越多細菌對抗生素產生免疫力，隔離、旅遊限制和衛生發展，成為唯一可用的一些預防措施。
醫院和醫療機構也有自己的防護措施，最初認為清洗衣物和尼龍布有助於去除污染源以減少暴露污染的危險，然而學術研究顯示，紡織品的化學和熱處理有時並不足以去除細菌或病毒粒子。
Sabina Fijan和SonjaŠostarTurk在《國際環境研究與公共健康期刊》中的一篇報告：《醫院紡織品，是否為疾病傳染的可能工具》報告中提到，由於消毒不徹底或後來被汙染，紡織品可能成為被汙染的非生物表面，並傳播病原體，此文章概述了某些孢子如何在熱處理和化學處理條件下存活下來。
不過，預防性的抗菌紡織品加工處理（在紡織品中添加化學成分以達成抗菌特性）可以解決此問題。整個古代歷史已證明了抗菌紡織品加工法的有效性，但現代人們對於微生物和紡織品化學的理解顯示，這些抗菌方法只是半永久性的，有些表面處理劑在清洗時會磨損，意味著這種防止感染的措施可能只是暫時的，且這些化學物質傾倒在環境中會造成巨大破壞。
為此，十多年前，位於以色列Tel Aviv區Ramat Gan的一所公立研究型大學Bar Ilan大學便開始了聲化學（sonochemistry）研究，意即對聲波本身和聲波特性對化學系統影響的研究，該團隊希望將超聲波能量用於紡織品表面進行加工。歐盟的SONO FP7計劃已為該計畫提供了1200萬歐元（約1300萬美元）的資金。
此研究始於2009年，當時Bar Ilan研究人員Aharon Gedanken教授、Ilana Perleshtein博士及其同事建立了一個協會，目標是利用聲化學技術，以永續的方式讓紡織品具備高效的抗菌特性。該團隊面臨的挑戰是開發一種加工方法，能夠承受醫療保健產業對紡織品不斷地進行高頻和高溫清洗的難題。
臨床試驗
經過多年的研究，該團隊開發出被稱為聲波處理或聲波加工的技術。當將超聲波能量波輸入液態溶液中，會形成空腔，在這些微氣泡內部，將產生1,000大氣壓的高壓和5,000攝氏溫度的高溫。空腔會在幾秒鐘內不斷出現、膨脹然後塌陷，直到最終內部產生高能量內爆，並射出速度高達500 m / s的噴射流。
這些噴射流可以將大約200奈米大小的金屬氧化物粒子直接噴射到附近的紡織品表面內，並在紡織品中形成物理嵌入物，讓紡織品產生永久的抗菌機能，不同於化學處理所產生的傳統塗層。
2013年該團隊開始了一項小型醫學試驗，以評估該計畫成功與否。該試驗將其聲波加工技術應用於燒傷病房，因為那裡的病人和敏感傷患更容易感染。該團隊在一個隔離的房間建立一個測試小組，該房間使用Bar Ilan技術進行了紡織品加工。在試驗中，Bar Ilan抗菌紡織品的使用大大降低了細菌的生長率和感染數，證實了該技術的治療效果，甚至對於有抗生素抗性的細菌也能發揮作用。
此技術的潛力巨大，在獲得這項技術的專利後，以色列的新創企業SONOVIA便開始將該技術推向產業界。
SONOVIA首席技術官（CTO）Liat Goldhammer表示：「SONOVIA的老闆已從Bar Ilan大學取得了該技術的商業化和工業化權利。公司力求將這項技術工業化；從學術研究一直到能夠分享給產業界的完全工業化加工技術。」
Goldhammer繼續表示：「這項技術本身會需要一台紡織聲波加工機和我們的專利化合物。」
當代應用與發展
SONOVIA已因此引起融資機構的關注，該公司加入Fashion For Good創新平台，並且在2019年8月，SONOVIA收到歐盟的額外資助（240萬歐元或260萬美元），作為其Horizon2020計劃的一部分，其唯一目標是在兩年內完成抗菌、抗臭的加工技術開發。它還與德國的Brückner紡織科技公司（紡織加工機械設備商）合作開發了第一台紡織聲波加工機。
Goldhammer表示：「我們正以工業化速度開發工業化規模的工法。」儘管新技術的實作常會干擾原本的工作流程，但SONOVIA團隊並不打算對現有基礎架構造成任何影響。總之，與Brückner公司合作開發的機器有望「隨插即用」──「作為現有紡織工廠加工線中的一個模組」，Goldhammer補充。
該技術也將不限於紡織產業中的特定類別，因為聲波加工適用於「所有紡織品類型」，Goldhammer表示：「它適用於所有紡織品結構──梭織、針織、不織布，以及所有類型的布料，從棉花等天然纖維，一直到合成纖維、人造纖維和各種組合纖維等。」
由於它們計畫在2021年推出產品，SONOVIA從學術界向工業界推進的速度並不令人驚訝。像世界衛生組織（WHO）這樣的全球領導者已經越來越多地轉向技術創新，以解決新型冠狀病毒肺炎（Covid-19，武漢肺炎）爆發等健康風險問題。
WHO首席科學家Soumya Swaminathan博士表示：「了解疾病、疾病的蓄積溫床、傳播方式和臨床嚴重程度，然後制定有效的對策控制疫情，以減少死亡和最小化經濟衝擊，這至關重要。」
因此，SONOVIA團隊表示，它已將經過超聲波加工的紡織品送出，以測試其功效，並可能有助於控制冠狀病毒的爆發。
環境效益
SONOVIA的工法還解決了傳統紡織品加工對人體健康造成的風險。它的技術能抵消紡織產業目前對環境的破壞，並可幫助節省因傾倒污水而面臨崩潰的生態系統。
「我們的願景是用我們的技術替代現行多餘或耗費資源的所有對環境有害的濕式加工技術。當你看到化學品與紡織品表面之間的物理結合時，會發現不含任何有害的化學黏合劑。」Goldhammer解釋：「（傳統上）紡織品加工的標準化學配方包含（大約）50-60%的添加劑和黏合劑，而我們的配方不含黏合劑，純粹是你所希望用於布料表面的成分。」
此外，該公司表示，這種後處理技術不會因為紡織品加工技術本身的耐用性而對環境造成破壞。經過SONOVIA聲化學加工的紡織品具有很高的耐洗程度，可防止其化學成分洩漏到環境中、使用者或穿衣者身上。這也降低了紡織品經過傳統醫療保健清洗過程，會逐漸失去其抗菌特性的問題，進而可能提高醫療保健機構對於細菌的抵抗力。
並且，該團隊也在為回收過程產生的廢水進行升級處理。「我們正在最佳化廢水處理，以將部分或大部分處理過的液體回收到（超聲波加工）機器中，並在下一個循環中再次使用。」
憑藉其根基深厚的研發實力，SONOVIA團隊還希望在他的抗菌加工產品工業化之前，能夠擴大其加工能力，並希望提供無PFAS（全氟辛烷磺酸）的乾式解決方案。
「不久後，將會針對此類加工應用進行規範，因此我們和產業中的其他合作夥伴看到了我們開發此新應用的巨大潛力。」
因此，隨著此技術熱度漸升、與紡織產業領導者Brückner的合作夥伴關係，以及正在進行的更多研發工作，SONOVIA似乎將能幫助醫用紡織品領域升級，並提升抵抗耐藥菌和病毒粒子的能力。該公司力求減少紡織品污染和疾病傳播的風險，同時解決紡織品加工產業帶來的一些環境問題。
資料來源： Otis Robinson (2020/03), “Industrialising life-saving sonochemistry alternatives to chemical finishing”, WTiN
