題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 細(xì)菌纖維素/納米銀復(fù)合抗菌材料
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本項(xiàng)目產(chǎn)品是利用微生物發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)細(xì)菌纖維素，并以此為基體，載入銀離子，然后通過紫外還原成納米銀粒子，探討微生物發(fā)酵及紫外還原技術(shù)對復(fù)合材料性能的影響，同時通過生物調(diào)控獲得具有不同結(jié)構(gòu)及性能的細(xì)菌纖維素，以此開發(fā)出可面向多用途產(chǎn)品的復(fù)合抗菌纖維材料。
- 詳細(xì)介紹：
- 本項(xiàng)目通過對細(xì)菌纖維素（以下簡稱BC）的系統(tǒng)研究，構(gòu)建基于生物合成調(diào)控技術(shù)的BC納微結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)制，并使用納米級銀粒子對其進(jìn)行抗菌處理，同時，跳脫傳統(tǒng)的化學(xué)試劑還原法，采用紫外還原的綠色合成技術(shù), 合成性能可控的細(xì)菌纖維素/納米銀復(fù)合材料（以下簡稱BC/AgNPs）。 BC/AgNPs不僅具有優(yōu)異的鎖水保濕性能，能夠很好地附著于創(chuàng)面，保護(hù)在恢復(fù)期的創(chuàng)面，同時能夠吸附創(chuàng)面的滲出液，為創(chuàng)面的快速恢復(fù)提供積極幫助，并且，在銀粒子緩釋作用的協(xié)同效應(yīng)下，BC/AgNPs針對多種常見細(xì)菌具有明顯的抑制、殺滅作用。 BC/AgNPs的制備，摒棄了傳統(tǒng)的化學(xué)還原試劑，采用紫外還原的綠色合成技術(shù)，結(jié)合調(diào)控細(xì)菌纖維素的納微觀結(jié)構(gòu)來控制Ag+吸附、AgNPs成核及生長行為，為制備小尺度、穩(wěn)定分散、窄粒徑分布的金屬納米粒子提供一條新途徑。同時，本項(xiàng)目從全新的生物來源出發(fā)，以面向生物醫(yī)用領(lǐng)域的功能材料為目標(biāo)，研究生物合成技術(shù)對細(xì)菌纖維素作為功能醫(yī)用材料的具體性能的調(diào)控規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對細(xì)菌纖維素納微結(jié)構(gòu)及本征性能的理性設(shè)計(jì)和改造，以達(dá)到完成系統(tǒng)參數(shù)研究，進(jìn)行體系開發(fā)的目的。另外，本項(xiàng)目兼顧當(dāng)下綠色化學(xué)、生物安全、環(huán)境友好等健康、可持續(xù)的發(fā)展理念，以新的角度看待問題，多方考慮，達(dá)到最佳效果。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 發(fā)明目的：本項(xiàng)目致力于在生物醫(yī)用敷料、婦嬰日常衛(wèi)生用品等領(lǐng)域開發(fā)出具有高效抑菌，生物安全，環(huán)境友好，等優(yōu)點(diǎn)的抗菌材料。并以此推動我國高性能醫(yī)用敷料及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 基本思路：我國是醫(yī)用敷料產(chǎn)品的生產(chǎn)大國，但從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)檔次低，制約其發(fā)展，因此，開發(fā)高性能的功能醫(yī)用敷料產(chǎn)品能推動我國敷料產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展。細(xì)菌纖維素是一種由微生物合成的天然纖維素，其各種特性被證明是良好的醫(yī)用材料。然而，細(xì)菌纖維素本身不具有抗菌性能，難以應(yīng)對細(xì)菌感染的傷口。銀是目前醫(yī)用最廣泛的抗菌材料，而納米銀粒子由于表面效應(yīng)，抗菌能力是微米級銀粒子的200倍以上，因此，以細(xì)菌纖維素/納米銀復(fù)合材料將有望獲得具有高效保濕抗菌功能的“理想”醫(yī)用創(chuàng)傷敷料。 創(chuàng)新點(diǎn)：1、微生物發(fā)酵綠色環(huán)保、可再生、功能性更優(yōu)的細(xì)菌纖維素材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的棉類產(chǎn)品,開發(fā)高性能產(chǎn)品； 2、通過調(diào)控生物合成的條件改變細(xì)菌纖維素的納微觀結(jié)構(gòu)，滿足不同的創(chuàng)傷需求； 3、跳脫傳統(tǒng)的有毒化學(xué)試劑還原法，采用紫外原位合成法，提高了銀離子的還原效率，且生物安全性高、更適合用于生物醫(yī)用材料 技術(shù)關(guān)鍵：1、建立基于生物合成技術(shù)的系統(tǒng)培養(yǎng)方法； 2、建立面向產(chǎn)品關(guān)鍵性能的BC系統(tǒng)合成體系參數(shù)； 3、構(gòu)建基于BC納微結(jié)構(gòu)、性狀可控的納米銀綠色合成工藝及抗菌性能調(diào)控方法；4、開發(fā)出一類抗菌性能、透水透氣性、力學(xué)性能、生物相容性等均良好的生物醫(yī)用材料。 主要技術(shù)指標(biāo)：1、吸收滲出液能力：20～90倍； 2、抗菌性能： 24h內(nèi)殺菌率>99.9%；
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)性：1、細(xì)菌纖維素是一種由微生物合成的具有超細(xì)納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的天然纖維素材料。BC微纖維表面的大量羥基可與Ag+通過離子-耦合作用形成O-Ag配位鍵，因此，BC纖維的納微結(jié)構(gòu)對原位合成AgNPs具有生長位點(diǎn)控制作用。 2、BC的微納米尺度的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠在AgNPs的生長過程中起到空間限域的作用，有效防止納米粒子聚合，進(jìn)而控制顆粒尺寸及分布。因此，BC的納微觀結(jié)構(gòu)對金屬納米粒子的合成起到了穩(wěn)定分散和粒度控制的作用。 3、BC的納微結(jié)構(gòu)及本征性能與微生物的培養(yǎng)條件密切相關(guān)，即具有合成時的可調(diào)控性。 先進(jìn)性：1、研究思路創(chuàng)新（以紫外還原代替化學(xué)試劑還原同時結(jié)合生物合成調(diào)控納微結(jié)構(gòu)以控制納米銀粒子的分散及粒度大?。? 2、研究對象創(chuàng)新（從全新的生物來源出發(fā)，以面向生物醫(yī)用領(lǐng)域的功能材料為目標(biāo)，利用果皮類有機(jī)垃圾為原料生產(chǎn)具有高性能的產(chǎn)品，兼顧了當(dāng)下綠色化學(xué)、生物安全、環(huán)境友好等健康、可持續(xù)的發(fā)展理念，達(dá)到研究與生產(chǎn)相結(jié)合的最佳效果）
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)入股
作品可展示的形式
- 實(shí)物樣品；圖片展示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢:1、微生物發(fā)酵制備BC材料。原料來源豐富，成本低廉，同時菌種發(fā)酵周期短、效率高； 2、紫外還原，生物安全性高，且環(huán)境友好； 3、生物合成調(diào)控，通過調(diào)節(jié)發(fā)酵條件來控制BC的納微結(jié)構(gòu)，并最終調(diào)節(jié)銀的附著狀態(tài)，能滿足不同作用環(huán)境的要求，從而達(dá)到成品系列化的目的； 作品適用范圍：生物醫(yī)用敷料、婦女衛(wèi)生用品、醫(yī)用防護(hù)器具、輕度傷口治療藥劑等領(lǐng)域。 推廣前景技術(shù)說明：載銀細(xì)菌纖維素作為醫(yī)用敷料及衛(wèi)生用品在國內(nèi)尚屬罕見，其與傳統(tǒng)棉織品相比具有高吸濕，強(qiáng)抗菌，與傷口無黏著等優(yōu)點(diǎn)。 市場分析：產(chǎn)品由于其良好的保濕、殺菌效果，使其有較好的實(shí)用性。另外，生產(chǎn)工藝簡單，一些生產(chǎn)商甚至不必更換其原有設(shè)備即可投入生產(chǎn)，且生產(chǎn)所用原料是果皮類有機(jī)廢棄物，成本低廉的同時也為環(huán)境保護(hù)做出貢獻(xiàn)。 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測：按每千克果皮類垃圾5%的含糖量計(jì)算，每生產(chǎn)銀含量為5%的載銀BC干膜1kg,可消耗果皮類有機(jī)垃圾459kg，產(chǎn)生利潤320.73元，即利潤率64.14%，利稅58.24元。
同類課題研究水平概述
- 細(xì)菌纖維素本身不具有抗菌性能，難以應(yīng)對細(xì)菌感染的傷口。銀是目前醫(yī)用最廣泛的抗菌劑，而納米銀粒子（AgNPs）由于表面效應(yīng)，抗菌能力是微米級銀粒子的200倍以上。因此，細(xì)菌纖維素/納米銀復(fù)合材料，可具有高效保濕抗菌功能。孫東平等以細(xì)菌纖維素為載體，甲醛為還原劑采用液相化學(xué)還原法合成載銀細(xì)菌纖維素復(fù)合材料，所得銀納米粒子平均粒徑在45nm左右，對大腸桿菌、酵母菌和白色念珠菌等都有理想的抗菌性能。Marques等分別以細(xì)菌纖維素和普通植物纖維為基體，采用NaBH4原位還原AgNO3的方法在纖維素膜上合成納米銀單質(zhì)，結(jié)果表明BC纖維的銀負(fù)載量可達(dá)到植物纖維的50倍以上，并且對Ag+具有更持久的控釋作用，是一種良好的納米銀合成基質(zhì)。上述研究大多采用化學(xué)試劑為還原劑，它們通常具有較高的人體毒性，殘留問題難以解決，尤其不適合應(yīng)用于生物醫(yī)用材料產(chǎn)品的制備。而細(xì)菌纖維素是一種由葡萄糖組成的多聚物，本身具有一定的還原能力。據(jù)此，我們提出，以細(xì)菌纖維素為模板，摒棄傳統(tǒng)的化學(xué)還原劑，采用紫外照射綠色合成技術(shù)，制備BC/AgNPs功能型生物醫(yī)用復(fù)合材料。此外，通過調(diào)控纖維素的納微觀結(jié)構(gòu)，來控制Ag+吸附、AgNPs成核及生長行為，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)納米粒子的可控設(shè)計(jì)合成。 目前關(guān)于細(xì)菌纖維素微觀結(jié)構(gòu)改造的研究主要采用微生物原位合成的方法。例如，F(xiàn)aroongsarng等采用不同碳源靜態(tài)培養(yǎng)Acetobacter xylinum時發(fā)現(xiàn)，以甘露醇為碳源，BC的微纖維尺寸及纖維網(wǎng)絡(luò)孔徑均小于以甘油做碳源；Yamanaka等以細(xì)菌纖維素的生物合成過程為理論出發(fā)點(diǎn)，通過在發(fā)酵過程中添加抗生素或還原劑改變細(xì)胞形態(tài)和細(xì)胞分裂速率，實(shí)現(xiàn)對BC微纖維尺寸的有效調(diào)控；Seifert等發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)過程中添加0.5-2.0%的可溶性高分子化合物如羧甲基纖維素、甲基纖維素，可不同程度地提高材料的持水能力和金屬離子吸附能力。然而，目前該方面的研究大多局限于“改性方法實(shí)施-結(jié)構(gòu)表征”或“改性方法實(shí)施-性能測定”的范疇，很少對微觀結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)研究，導(dǎo)致大量的改性研究帶有一定的隨機(jī)性和性能的不確定性。同時，當(dāng)前國內(nèi)外關(guān)于BC結(jié)構(gòu)改性的研究中，對BC作為生物醫(yī)用材料的基礎(chǔ)理論還缺乏全面系統(tǒng)的研究，這一現(xiàn)狀制約了細(xì)菌纖維素作為環(huán)境友好型和資源節(jié)約型醫(yī)用纖維材料的推廣應(yīng)用。
