基本信息
- 項目名稱：
- 海洋魚類膠原蛋白開發(fā)深加工產(chǎn)品——納米纖維材料
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 項目綜合利用魚皮、魚鱗，將污染環(huán)境的廢棄物進行有效加工處理，首先得到高附加值的新型膠原蛋白產(chǎn)品。并可進一步通過靜電紡絲技術(shù)得到海洋膠原蛋白復合納米材料。項目產(chǎn)品可廣泛應用于食品、化妝品及醫(yī)療衛(wèi)生等廣大領域。
- 詳細介紹：
- 本課題通過新技術(shù)集成與學科整合，對海洋水產(chǎn)品加工廢棄物進行高值綜合產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，研制開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)、切實可行的水產(chǎn)加工廢棄物高值化轉(zhuǎn)化的技術(shù)路線。 項目綜合利用魚皮、魚鱗，將污染環(huán)境的廢棄物進行有效加工處理，并得到高附加值的新型膠原蛋白產(chǎn)品，可廣泛應用于食品、化妝品及醫(yī)療衛(wèi)生等廣大領域。積極響應黨和國家領導人在十七大報告中提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略及對環(huán)境加大保護力度的倡議意見。對于我國未來合理利用資源的有效發(fā)展起著積極帶頭及模范作用。 項目核心產(chǎn)品是獲得具有力學性能較好、親水性適中、含水條件下易于塑形、宜于進行內(nèi)部器官的構(gòu)建、不易被體內(nèi)及新生細胞產(chǎn)生的膠原酶降解、能夠與組織細胞生長繁殖的速度相匹配等特點的能作為組織工程使用的海洋膠原蛋白復合納米材料。 基于此項研究通過優(yōu)化靜電紡絲（電紡）技術(shù)參數(shù)，制備海洋魚類膠原蛋白復合納米纖維醫(yī)用材料，可廣泛用作人工皮膚、傷口敷料、組織支架、外科手術(shù)防粘連膜和導管等并附有海洋活性新型止血功能的高附加值組織工程產(chǎn)品。其中更加入同樣具有自主知識產(chǎn)權(quán)的電觸殺納米高價銀氧化物顆粒，使材料具有較好的抗菌效果。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 目的和基本思路： 項目綜合利用魚皮、魚鱗，將污染環(huán)境的廢棄物進行有效加工處理，并得到高附加值的新型膠原蛋白產(chǎn)品，進一步通過靜電紡絲技術(shù)得到海洋膠原蛋白復合納米材料，可廣泛應用于食品、化妝品及醫(yī)療衛(wèi)生等廣大領域。 創(chuàng)新點： 1．首創(chuàng)研制成基于海洋水產(chǎn)加工廢棄物來源的膠原蛋白作為食品、化妝品及醫(yī)療衛(wèi)生領域用原材料的綜合產(chǎn)品體系。 2．應用靜電紡絲技術(shù)創(chuàng)新性研制成組織工程相關(guān)的海洋魚類膠原蛋白復合納米纖維生物醫(yī)用材料及其生產(chǎn)的工藝條件和標準。 3．研制成具有臨床應用價值的納米骨修復支架與新型止血海綿產(chǎn)品及其評價標準。 4. 加入電觸殺納米高價銀氧化物（Ag4O4）顆粒，成品具有較好抗菌效果。 技術(shù)關(guān)鍵： 1．各項工藝參數(shù)規(guī)?；膮f(xié)同優(yōu)化。2．建立影響海洋魚類來源的膠原蛋白多元一體體系。3. 建立和優(yōu)化海洋魚類膠原蛋白復合體系電紡絲制備納米纖維的參數(shù)。4. 研制成一類具有納米材料特性的海洋魚類膠原蛋白組織工程纖維材料，并使之達到美國材料與試驗協(xié)會ASTM標準。 主要技術(shù)指標： 1.化學組成：復合材料膠原蛋白基體相50%～70%。2.納米纖維成型方法：電紡。3.熱穩(wěn)定性：高于純膠原10℃ 。4.制成品對代型的收縮量：<0.3%。5.抗張力：提高20%。6.生物醫(yī)學相容性：無菌、無熱原、溶血率小于5%、無致敏反應、無短期全身毒性反應、無急性全身毒性反應、Ames試驗為陰性、無細胞毒性。
科學性、先進性
- 科學性： 課題在對海洋水產(chǎn)加工廢棄物組成全面分析的基礎上，綜合利用獨特的脫脂、脫灰、脫色、脫腥技術(shù)，采用離心沉降、錯流過濾分離固液成分、鹽析沉淀、雙水相萃取、超臨界萃取、分子蒸餾等技術(shù)對產(chǎn)品進行精制純化。 先進性： 1、國內(nèi)外有應用陸生的哺乳動物膠原蛋白與其它無機物或大分子有機物螯合成納米材料的報道，而應用海洋魚類膠原蛋白為原料制成納米纖維的食品到生物醫(yī)用各級原料未見文獻報道。 2、國內(nèi)外以魚類廢棄物為原料研制成的生物醫(yī)用材料級膠原蛋白尚未報道。 3、國內(nèi)外有關(guān)綜合利用大宗海洋魚類加工廢棄物開發(fā)高附加值產(chǎn)品的技術(shù)未見系列研究。 本研究應用大宗海洋水產(chǎn)廢棄物開發(fā)系列高值化產(chǎn)品與生物醫(yī)用材料的產(chǎn)業(yè)化項目，具有創(chuàng)新性與重要的經(jīng)濟、生態(tài)、社會意義。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 本項目已得到中國科學院院士、中國工程院院士推薦，申請項目專利（一種海洋生物抗菌納米纖維及其制備方法），上海水產(chǎn)研究所推薦與上海浩源生物科技有限公司達成初步合作意向并獲軍隊醫(yī)藥衛(wèi)生科技查新項目報告。 （具體內(nèi)容請見附件）
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實物、圖片、樣品、現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 魚膠原蛋白具有安全性好、純度高、分子量小、人體易吸收的特點，利用此特點研制成一類具有納米材料特性，力學性能、透水氣性、滲透性、表面性質(zhì)、生物降解性和生物相容性好的海洋魚類膠原蛋白組織工程纖維材料，在醫(yī)藥工業(yè)領域里，用于創(chuàng)面和外科手術(shù)的止血等，具有十分廣闊的應用前景。 市場分析： 本項目根據(jù)目前我國水產(chǎn)加工業(yè)的相對落后及水產(chǎn)加工廢棄物利用率低，資源浪費嚴重的情況，加快發(fā)展和提升水產(chǎn)加工技術(shù)，特別是水產(chǎn)品的精深加工技術(shù)。對推動海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展和水產(chǎn)精深加工、建立水產(chǎn)循環(huán)節(jié)約型經(jīng)濟具有重要意義。 經(jīng)濟效益： 海洋水產(chǎn)加工廢棄物的綜合利用是一項循環(huán)利用海洋水產(chǎn)資源的項目，既為社會節(jié)約資源又為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟效益。形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)和技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)海洋水產(chǎn)加工廢棄物的技術(shù)，將魚鱗、魚皮等廢棄物開發(fā)利用為醫(yī)藥、化妝、保健品等行業(yè)的優(yōu)質(zhì)材料，對推動海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展和水產(chǎn)精深加工、建立水產(chǎn)循環(huán)節(jié)約型經(jīng)濟具有重要意義。
同類課題研究水平概述
- 近年來，由于皮的來源受制革工業(yè)的影響;加之瘋牛病、口蹄疫等傳染性疾病的發(fā)生和流行，人們對來源于陸生牲畜的膠原蛋白安全性產(chǎn)生了懷疑。不少發(fā)達國家已經(jīng)禁止使用從牛皮和牛骨中提取的膠原蛋白。同時，陸生牲畜來源的膠原蛋白在信仰伊斯蘭教、回教等地區(qū)的應用受到限制。 為此，本課題組將關(guān)注的焦點轉(zhuǎn)向了尚未進行有效產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的海洋動物膠原?？梢灶A測，來源于海洋水產(chǎn)品加工廢棄物中的膠原蛋白由于其獨特的性質(zhì)而將成為組織工程用新穎生物醫(yī)用材料。應用海洋魚類來源的膠原蛋白進行組織工程用生物材料的研究，不僅可借鑒陸生動物膠原的研究方法和研究經(jīng)驗，而且本課題組通過初步研究發(fā)現(xiàn)水產(chǎn)加工廢棄物中提取的膠原蛋白含有豐富的甘氨酸8%）、脯氨酸（12%）及羥脯氨酸（9%），并具有典型的α-三螺旋結(jié)構(gòu)。而利用海洋魚類加工廢棄物制備高質(zhì)量的膠原蛋白生物醫(yī)用材料的研究報道甚少。我們正是在原有研究的基礎上，通過新技術(shù)和多學科組合，攻克該領域 的制高點。 本研究小組充分認識到魚類膠原蛋白作為組織工程生物材料應具有力學性能好、親水性適中、含水條件下易塑形、利于內(nèi)部器官的構(gòu)建、不易被體內(nèi)及新生細胞產(chǎn)生的膠原酶降解、潮濕環(huán)境中不受細菌侵蝕、能夠與組織細胞生長繁殖的速度相匹配等優(yōu)點，已掌握了通過對魚類膠原蛋白進行改性和復合的技術(shù)，有望提高其性能。 用于組織工程細胞支架的制備方法主要包括：纖維黏結(jié)、溶劑澆鑄/粒子瀝濾、乳化/凍干、氣體發(fā)泡、相分離、自組裝、快速成型（rapid prototyping）和靜電紡絲 (簡稱電紡, electros pining)方法和技術(shù),其中相分離、自組裝和電紡可用于以制備納米級細胞支架。尤其是生長因子、細胞調(diào)控因子甚至活細胞；而且制備的支架具有較高的孔隙率和較好的孔道連通。通過調(diào)節(jié)加工參數(shù)，電紡納米纖維的孔隙率可達90%左右，能夠滿足細胞生長對材料孔隙率的要求，由納米纖維層層堆積而成的結(jié)構(gòu)也確保了支架具有良好的孔道連通性。這些都為細胞的生存提供了良好的微環(huán)境，有利于細胞的粘附、分化、增殖和分泌。 本課題組通過研究，已經(jīng)構(gòu)建了以陸生動物膠原為主要基元的幾種三元體系，并利用電紡技術(shù)成功獲得了其中一種體系的納米纖維，下一步，以海洋魚類膠原替代其中的陸生動物膠原，利用電紡技術(shù)進行納米纖維的制作，通過技術(shù)參數(shù)的修正應該是能夠?qū)崿F(xiàn)的。
