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一步法银纳米粒子抗菌材料产业化项目一、项目概况银是无毒、无味、环境友好、持久性的广谱抗菌材料，就安全性和抗菌性综合考虑，在目前发现的各种具有抗菌功能的金属中，银是最佳的抗菌金属。纳米粒子尺寸小，比表面积大，位于表面的原子占相当大的比例，纳米粒子粒径的减小，会最终引起其表面原子活性的增大，比表面能和抗菌功能也随之增大。银纳米粒子广谱抗菌复合材料，包括织物(棉织物、毛织物、化纤织物、无机纤维织物等)、涂层(包括有机涂层、无机涂层、复合涂层等)等可广泛应用于工业、农业、宾馆、医院、部队、细菌和病毒爆发疫情等。因此，银纳米粒子复合材料的生产和抗菌应用具有重要的意义，受到广泛的关注和重视，低成本、高质量、高效的生产技术尤为重要。中国科学院针对银纳米粒子复合材料的生产和抗菌应用展开了研究，发展了具有完全自主产权的低成本、高质量、高效率的生产技术。工艺特点：（1）采用常压合成层状载体，工艺的安全性、稳定性大大提高，反应周期缩短；（2）银的交换率（利用率）提高，制备成本降低；（3）粉体的粒度在2μm以下，其中抗菌组分尺度在30nm以下，达到了颗粒分散技术与纳米效应的有效组合。二、纳米银的抗菌原理纳米银是以纳米技术为基础研制而成的新型抗菌产品，由于量子效应、小尺寸效应和具有极大的比表面积，因而具有传统无机抗菌剂无法比拟的抗菌效果，且安全性高、效力持久，是一种具有长效性和耐候性抗菌剂。有关纳米银杀菌作用的原理，多数学者认为，超细状态银表面积极大，在水中呈Ag+，因此纳米银的杀菌作用主要与银离子有关，可与菌体中酶蛋白中的-SH迅速结合，供代谢关键酶失活，使致病菌不能代谢而死亡；其次，纳米银可与致病菌DNA碱基结合并形成交叉链接，置换嘌呤和嘧啶中相邻氮之间的氢键，使DNA变性而不能复制，导致致病菌失活。纳米银的原子排列表面为介于固体和分子之间的“介态”，这种活性极强的纳米银微粒具备超强抗菌能力，可杀死细菌、真菌、支原体、衣原体等致病微生物。此外，纳米银又是非抗生素类杀菌剂，目前没有任何细菌对银产生耐药性。三、本技术特点1、本技术利用市场易购的普通银试剂等原材料，采用全新的技术途径，利用常规生产设备，通过分散、转化、处理方法等原位制备银纳米粒子复合材料，是中国科学院独有的发明专利新技术，属于原始创新技术。该工艺具有原料来源广泛和价格低廉、能耗低、环境友好、产品成本低、质量好等特点。2、所制备的银纳米粒子复合材料具有粒径小(1-10nm)、尺寸均匀，稳定性好(2年以上放置无明显变化)。抗菌性能测试表明，所得材料具有高效、广谱抗菌能力。产品特点：（1）抗菌能力优异：0.125%的工业产品，5分钟后对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑制率分别为：99.99%，99.99%和98.20%；（2）无毒性：对两种性别的小鼠经口急性毒性试验，LD50均大于10000mg/kg.bw；（3）热、化学稳定性好；（4）耐光、耐侯性优异，在使用和保存过程中不存在变色等问题。四、主要产品及市场情况1、纳米银抗菌材料在纺织品领域的应用目前，国内外对银纳米粒子复合材料具有广泛的市场需求，估计市场需求高达几十亿美元。现有技术无论从质量、生产成本和产能都无法满足市场需求。当前纳米银抗菌材料制品利润较高，在医用、家用卫生防疫领域的使用已经广泛被人们所接受，处于迅速的上升期，如：可以生产纳米银抗菌口罩，防护服、抗菌内衣等；抗菌涂料，抗菌陶瓷洁具等。图例-1：抗菌、抑菌口罩及生产设备2纳米银在临床医疗中的应用2．1在外科中的应用2．1．1在烧烫伤、烧伤植皮中的应用。磺胺嘧啶银(SD-Ag)作为传统治疗烧、烫伤的银制剂，在溶液中起抗菌作用的仅是Ag+。Ag+除了与细菌的一些成分结合外，也与血浆中的蛋白质结合或与Cl-反应而沉淀，导致其抗菌能力下降，而纳米银敷料展示了一种新的银的形式Ag+与活性银的结合，可为创面持续提供一定浓度的动态活性银。本研究中，2组创面用药前共检出细菌80株，在用药结束时均未检出细菌。但动态观察至用药后6、12d，试验组细菌培养呈阴性时间明显提前。纳米银对于烧伤病房常见的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)显示了强大的清除细菌能力。体外实验观察，纳米银释放Ag+的速度较SD-Ag更快，细菌减少的速度也更快。DemlingRH等对20例烧伤患者行植皮术，结果显示纳米银使网状上皮移植皮的上皮化率提高40％，对于烧伤残余创面有较好的促进修复作用，试验组愈合时间较对照组明显缩短。表明纳米银可弥补SD-Ag不足，通过促进中性粒细胞的凋亡而减少炎性介质产生，促进创面愈合。胡骁骅等通过临床观察及动物实验认为，纳米银抗菌医用敷料是一种抗感染作用较强、吸收少、毒副作用小、使用方便的烧伤临床外用药。2．1．2在海战火器伤并海水浸泡治疗中的应用。海战及登陆战中，火器伤伤口因合并不同程度的海水浸泡而加剧伤道周围组织损伤进程，海水中细菌多达1500余种，伤口被浸泡后细菌感染率达53.3％，浸泡时间越长感染发生率越高。通过实验研究表明，纳米银纱布能较好地控制感染，加速创面愈合，为战伤救治提供了一种好敷料与提高治疗效果的好办法。2．2在妇科中的应用近来，国内开发并上市了纳米银妇女外科抗菌器，有效成分为纳米银。林小惠等对289例阴道炎患者，188例宫颈炎患者，用该产品(片剂型)治疗，每晚1支，连用6d。结果，阴道炎和宫颈炎的总有效率分别为97．9％、92．0％。提示该产品治疗阴道炎、宫颈炎疗效较好，无不良反应，不产生交叉感染。通过临床疗效对照认为，阿奇霉素配伍该产品治疗女性生殖器支原体感染优于单一静脉用药。经临床观察表明，阿奇霉素(口服)联合应用该产品治疗女性生殖器沙眼衣原体感染较单纯阿奇霉素治疗效果更佳。可见，纳米银除了广谱、抑菌杀菌作用强、促进组织修复与再生、安全、毒副作用小之外，还具有不影响阴道正常菌群和酸碱度、养护阴道微环境的作用。2．3在皮肤科的应用采用纳米银祛痘凝胶治疗寻常痤疮，其中I、Ⅱ、Ⅲ度痤疮的有效率分别为100％、77．8％和87．5％，无1例患者出现不良反应。提示纳米银治疗寻常痤疮是有效的。对I-Ⅱ期褥疮使用纳米溃疡贴治疗，在与对照的对比中发现，纳米溃疡贴的有效成分为纳米银颗粒，具有超强的渗透性，产生生物热效应，改善损伤组织微循环，消除局部水肿，利于组织再生和创面愈合。2．4在口腔科的应用将6种纳米银抗菌剂对口腔病原菌的抗菌活性进行了比较，结果发现：6种抗菌剂对变形链球菌、乳酸杆菌、黏性放线菌、白色念珠菌、金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌均有良好的杀菌效果。可见，纳米银抗菌剂可用来防治口腔龋病和黏膜疾病，还可解决牙科材料生产使用过程中易污染的问题。对纳米银-托玛琳复合材料在治疗牙周病中进行疗效观察，在与对照组的对比中，使用纳米银-托玛琳复合材料的受试者牙龈指数显著降低(P0．01)，但对牙周病的改善无效果，可见纳米银一托玛琳复合材料对于控制牙龈的炎症有显著疗效。2．5在其他方面的应用纳米银材料应用于安全套和宫内节育器中可抗菌杀病毒，且安全无毒，长效，同时起着净化生殖道环境的作用。而载有纳米银抗菌材料的口罩、防护服、垫材、床单等各种医用纺织类防护用品的开发，可减少医源性交叉感染。有报道称，美国的医院感染约有50％与进人人体的导管以及其它医疗器械有关。近来，美国一家公司发明了2nm大小的银粒子覆盖医疗器械的技术，基本可粘在各种材料表面，此覆盖层可防止微生物在器械表面形成生物膜，覆盖持续时间为150-200d。因此，有助于消除医院内的交叉感染。3结语综上所述，纳米银抗菌材料由于其量子效应、小尺寸效应和极大的比表面积特性，容易与病原微生物密切接触，从而发挥更大的生物效应，因此具有安全性高、抗菌范围广、持续杀菌时间长等优点。但纳米银材料在不加保护剂的常规条件下，容易发生颗粒聚集而失去纳米特性，或被氧化为棕色的氧化银，这些都会影响该材料的抗菌效果，本技术完全成功的克服了以上所述技术问题。随着人们对其抗菌原理、抗菌活性及生物稳定性研究的进一步深人，将开发出更多安全、有效的纳米银制剂，其在临床的应用将越来越广泛。四、应用本技术开发生产的产品1、银纳米粒子合成器及溶敷机。用途：为纺织品生产机械配套添加，直接生产出具有抗菌功能的纺织品。例如抗菌布、抗菌纱布、抗菌口罩、抗菌内衣、卫生用品、无纺布类抗菌产品、等。根据配套对象的机械型号批量设计制造出银纳米粒子合成器及溶敷机。生产条件：原有机加工厂可直接设计生产。2、应用本技术直接生产具体的抗菌产品，因为当前H1N1流感、手足口疫病等高发，抗菌医用、卫生用品市场较好，利润特别是出口利润比较高，所以纺织类企业可以直接生产终端抗菌产品，如：抗菌纱布、抗菌口罩等。生产条件：原有纺织品生产企业可直接生产出抗菌功能的产品，实现产品升级。3、应用本技术直接生产以极低的成本生产银纳米粒子抗菌液，直接销售。4、开发医疗方面的抗菌药物药剂等。生产条件：医药药剂生产企业可直接生产。五、投资与效益估算1、纳米银抗菌剂生产机械（接产合作单位机加工企业）：采用本项专利技术生产银纳米粒子复合材料，根据生产规模设备投资为100—200万元，流动资金100万。产值利润具体计算，本产品采用技术+设备的整体解决方案形式销售。技术附加值较高，可能超过设备本身的利润。2、生产抗菌纺织物类产品（接产合作单位为纺织品生产企业）：每吨抗菌产品（以纺织品、抗菌口罩为例）的生产成本在不具备抗菌功能基材的基础上增加200—500元，目前同类产品增加抗菌功能的成本约为3000-5000元，每吨生产成本比目前同类抗菌抑菌产品低2800元-4800元；年产值1000万元，年利润300-400万元。3、医疗领域的开发应用价值将会更高（接产合作单位为药品器械生产企业）。六、合作方式：1、技术转让，行业领域授权许可生产，技术转让费160万元加股份30%股份。2、其他方式另议。