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海洋生物科技成果助力疫情防控

2021-03-01 10:13:44    来源: 中国自然资源报    作者:刘 川

海洋科技抗疫产品将逐渐走进寻常百姓家。日前,记者在自然资源部第三海洋研究所实验室看到,一些应用壳聚糖抗菌技术研发的口罩、洗手液已经实现了实验室阶段的技术突破,下一步将走向产业化生产。这些口罩、消毒剂正是该所和晋大纳米科技(厦门)有限公司(以下简称“晋大公司”)联合申报的“科技助力经济2020”重点专项——“壳聚糖系列抗菌纳米防护材料及消毒剂的研发及产业化”项目的主要研发内容。

让口罩由隔离病毒变成杀菌抗病毒

“壳聚糖是一种天然生物高分子材料,具有生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能,有较好的抗菌活性,能抑制真菌、细菌、和病毒的生长繁殖。”海洋三所海洋生物资源开发利用工程技术创新中心副主任徐长安研究员介绍,“我们中心实验室从2009年开始从事壳聚糖抗菌产品的科技研发,相关成果已经应用到创伤敷料、医用介入导管、种植体等多项领域。”

2020年初,新冠肺炎疫情暴发。那时,该创新中心海洋生物材料实验室吴鹏博士就开始思索:如何利用多年的海洋壳聚糖抗菌技术为防疫抗疫做贡献。同样在厦门,晋大公司负责人与他有类似想法。“2006年晋大公司成立以来,一直致力于抗菌产品研发、生产、销售,目前已获得了40余项专利。我们想依托自身在抗菌领域的经验,为抗击新冠肺炎疫情做些有益的事情。”晋大公司董事长吴继贤说。

疫情期间,人们需要经常佩戴口罩和使用消毒剂。现有的普通口罩只是基于过滤颗粒的功能,把病毒、细菌吸附到口罩隔离层外,却没有直接的抑制消毒作用。一个想法在吴鹏头脑中产生:如果能把壳聚糖技术应用到口罩中,就可以使口罩由隔离病毒变成杀菌抗病毒,而且还能延长口罩的使用寿命,避免口罩再一次出现短缺现象,也减少了环境污染。

“消毒液也是如此。多数消毒液杀菌使用的是酒精成分,长期使用,对人的皮肤会造成伤害,并且因含酒精而造成了在储藏、运输、使用过程和使用场景等方面的不便和限制。我们可以使用壳聚糖技术研发一种绿色无毒消毒剂,不但不危害人体健康,还是消毒产品的前沿研发方向。”吴鹏说。

两家单位经过接洽,一拍即合,于2020年联合提交重点专项申请,并获得了财政部和自然资源部的认可。该项目在2020年自然资源部申请成功的13个“科技助力经济2020”重点专项中,获得了300万元的高额预算支持。

每一项研究都经过上百次的反复实验

在项目实验室中,一台大约1米长的静电纺丝机吸引了记者的注意。原来这是制作抗菌口罩的必备设备,是为项目研发特别定制的。“我们项目的创新点就是通过静电纺丝法在口罩熔喷层材料表面构建一层壳聚糖纳米纤维涂层,可以直接破坏病毒结构。”该重点研发项目技术负责人吴鹏介绍。

吴鹏做了现场演示,只见白色粉末状的壳聚糖经过溶解和处理,变成了聚合物溶液,这些溶液再经过静电纺丝机均匀喷洒到熔喷无纺布基底,形成一层复合膜,就是抗菌涂层。

这看似简单的过程却蕴含大学问。“我们首先要明晰聚合物溶液的性质,包括壳聚糖相对分子质量、溶液的浓度与黏度、表面张力、电导率等,然后设置静电纺丝机的工艺参数,包括施加多少压力、溶液注射的速度、纤维的接收距离、喷头的直径等等,最终确定静电纺丝方法制备壳聚糖纳米纤维的最佳条件。”据吴鹏介绍,这还仅仅是科研的第一步。

在利用静电纺丝技术将壳聚糖纳米纤维负载到熔喷无纺布基底上后,实验人员还需要了解纺丝时间对壳聚糖纳米纤维沉积密度的影响,对复合膜孔径大小的影响,再考察复合膜物理化学性能、抗菌性能等指标,研究熔喷基材、不同初始浓度、不同膜厚度等条件对过滤效果和通气性能的影响。

“科学的严谨性非常重要。”实验室内,每一项研究都需要经过上百次的反复科学实验,才能得出最佳方案。该重点研发项目的实施期为2020年7月至2022年6月。“在2021年6月前,我们要完成壳聚糖基静电纺丝熔喷布和壳聚糖消毒凝胶的制备及性能研究。今年7月至明年6月,实现这些产品的量产。目前项目在实验室阶段进展顺利,已经实现了技术突破,抗菌、抗病毒产品的指标已达99%以上。相信不久的将来,我们就可以实现工厂化生产了。”徐长安对项目的进展很有信心。

产品未投产已得到许多企业青睐

身穿无菌服、头戴无菌帽、手戴无菌手套……在晋大公司,记者和工作人员穿戴完一整套无菌服装后,方可进入10万级净化微生物抗菌检测室内。

这里拥有50多台国际先进的原子吸收光谱仪、紫外—可见分光光度计等仪器设备,可以对项目产品的各项指标进行分析检验。

目前,为该项目新建设的1500平方米的生产车间已经建造完成,等待着相关定制设备的入场,便可进行试生产。

据晋大公司总经理吴永鑫介绍,该车间要实现年产壳聚糖纳米纤维复合材料1000吨、消毒液200吨以上的生产能力。最终实现年产值约5000万元,利税约1750万元,拟带动上下游相关行业实现5亿元的产值,带动口罩、消毒液产业链上下游中小型企业复产复工,解决就业人数1000人以上。

吴永鑫总经理期望的目标并不遥远。该项目虽然还未投产,却得到了许多企业的青睐,国药、驼人集团、四川默森药业等医疗消毒厂家,杭州诺邦无纺股份、四川迪邦卫生用品公司等无纺布生产厂家都有意愿成为项目的用户。“这些企业跟我们一样,都有一个共识,只有不断提升抗菌抑菌甚至杀死有害细菌、病毒的技术,人类才能打赢这场无硝烟的病毒战争。”

徐长安表示,推动产研深度融合,支持企业牵头组建创新联合体,承担国家重大科技项目,是《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二○三五年远景目标的建议》里提出的一个重要内容。“作为科研工作者,我们希望同企业一道,将研究成果转化为生产力,服务社会民生。”

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