題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 海洋魚(yú)類膠原蛋白開(kāi)發(fā)深加工產(chǎn)品——納米纖維材料
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 項(xiàng)目綜合利用魚(yú)皮、魚(yú)鱗，將污染環(huán)境的廢棄物進(jìn)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(jìn)一步通過(guò)靜電紡絲技術(shù)得到海洋膠原蛋白復(fù)合納米材料。項(xiàng)目產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于食品、化妝品及醫(yī)療衛(wèi)生等廣大領(lǐng)域。
- 詳細(xì)介紹：
- 本課題通過(guò)新技術(shù)集成與學(xué)科整合，對(duì)海洋水產(chǎn)品加工廢棄物進(jìn)行高值綜合產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)，研制開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、切實(shí)可行的水產(chǎn)加工廢棄物高值化轉(zhuǎn)化的技術(shù)路線。 項(xiàng)目綜合利用魚(yú)皮、魚(yú)鱗，將污染環(huán)境的廢棄物進(jìn)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(yīng)用于食品、化妝品及醫(yī)療衛(wèi)生等廣大領(lǐng)域。積極響應(yīng)黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人在十七大報(bào)告中提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略及對(duì)環(huán)境加大保護(hù)力度的倡議意見(jiàn)。對(duì)于我國(guó)未來(lái)合理利用資源的有效發(fā)展起著積極帶頭及模范作用。 項(xiàng)目核心產(chǎn)品是獲得具有力學(xué)性能較好、親水性適中、含水條件下易于塑形、宜于進(jìn)行內(nèi)部器官的構(gòu)建、不易被體內(nèi)及新生細(xì)胞產(chǎn)生的膠原酶降解、能夠與組織細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖的速度相匹配等特點(diǎn)的能作為組織工程使用的海洋膠原蛋白復(fù)合納米材料。 基于此項(xiàng)研究通過(guò)優(yōu)化靜電紡絲（電紡）技術(shù)參數(shù)，制備海洋魚(yú)類膠原蛋白復(fù)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(dǎo)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(shí)產(chǎn)權(quán)的電觸殺納米高價(jià)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(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)
- 目的和基本思路： 項(xiàng)目綜合利用魚(yú)皮、魚(yú)鱗，將污染環(huán)境的廢棄物進(jìn)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(jìn)一步通過(guò)靜電紡絲技術(shù)得到海洋膠原蛋白復(fù)合納米材料，可廣泛應(yīng)用于食品、化妝品及醫(yī)療衛(wèi)生等廣大領(lǐng)域。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1．首創(chuàng)研制成基于海洋水產(chǎn)加工廢棄物來(lái)源的膠原蛋白作為食品、化妝品及醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域用原材料的綜合產(chǎn)品體系。 2．應(yīng)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(yú)類膠原蛋白復(fù)合納米纖維生物醫(yī)用材料及其生產(chǎn)的工藝條件和標(biāo)準(zhǔn)。 3．研制成具有臨床應(yīng)用價(jià)值的納米骨修復(fù)支架與新型止血海綿產(chǎn)品及其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。 4. 加入電觸殺納米高價(jià)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(xiàng)工藝參數(shù)規(guī)?；膮f(xié)同優(yōu)化。2．建立影響海洋魚(yú)類來(lái)源的膠原蛋白多元一體體系。3. 建立和優(yōu)化海洋魚(yú)類膠原蛋白復(fù)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(yú)類膠原蛋白組織工程纖維材料，并使之達(dá)到美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)ASTM標(biāo)準(zhǔn)。 主要技術(shù)指標(biāo)： 1.化學(xué)組成：復(fù)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(duì)代型的收縮量：<0.3%。5.抗張力：提高20%。6.生物醫(yī)學(xué)相容性：無(wú)菌、無(wú)熱原、溶血率小于5%、無(wú)致敏反應(yīng)、無(wú)短期全身毒性反應(yīng)、無(wú)急性全身毒性反應(yīng)、Ames試驗(yàn)為陰性、無(wú)細(xì)胞毒性。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)性： 課題在對(duì)海洋水產(chǎn)加工廢棄物組成全面分析的基礎(chǔ)上，綜合利用獨(dú)特的脫脂、脫灰、脫色、脫腥技術(shù)，采用離心沉降、錯(cuò)流過(guò)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(duì)產(chǎn)品進(jìn)行精制純化。 先進(jìn)性： 1、國(guó)內(nèi)外有應(yīng)用陸生的哺乳動(dòng)物膠原蛋白與其它無(wú)機(jī)物或大分子有機(jī)物螯合成納米材料的報(bào)道，而應(yīng)用海洋魚(yú)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(jí)原料未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。 2、國(guó)內(nèi)外以魚(yú)類廢棄物為原料研制成的生物醫(yī)用材料級(jí)膠原蛋白尚未報(bào)道。 3、國(guó)內(nèi)外有關(guān)綜合利用大宗海洋魚(yú)類加工廢棄物開(kāi)發(fā)高附加值產(chǎn)品的技術(shù)未見(jiàn)系列研究。 本研究應(yīng)用大宗海洋水產(chǎn)廢棄物開(kāi)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(xiàng)目，具有創(chuàng)新性與重要的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)意義。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本項(xiàng)目已得到中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)工程院院士推薦，申請(qǐng)項(xiàng)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(dá)成初步合作意向并獲軍隊(duì)醫(yī)藥衛(wèi)生科技查新項(xiàng)目報(bào)告。 （具體內(nèi)容請(qǐng)見(jiàn)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(shí)物、圖片、樣品、現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 魚(yú)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(diǎn)，利用此特點(diǎn)研制成一類具有納米材料特性，力學(xué)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(yú)類膠原蛋白組織工程纖維材料，在醫(yī)藥工業(yè)領(lǐng)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(yīng)用前景。 市場(chǎng)分析： 本項(xiàng)目根據(jù)目前我國(guó)水產(chǎn)加工業(yè)的相對(duì)落后及水產(chǎn)加工廢棄物利用率低，資源浪費(fèi)嚴(yán)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(duì)推動(dòng)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(jì)具有重要意義。 經(jīng)濟(jì)效益： 海洋水產(chǎn)加工廢棄物的綜合利用是一項(xiàng)循環(huán)利用海洋水產(chǎn)資源的項(xiàng)目，既為社會(huì)節(jié)約資源又為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和技術(shù)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)海洋水產(chǎn)加工廢棄物的技術(shù)，將魚(yú)鱗、魚(yú)皮等廢棄物開(kāi)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(duì)推動(dòng)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(jì)具有重要意義。
同類課題研究水平概述
- 近年來(lái)，由于皮的來(lái)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(duì)來(lái)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(dá)國(guó)家已經(jīng)禁止使用從牛皮和牛骨中提取的膠原蛋白。同時(shí)，陸生牲畜來(lái)源的膠原蛋白在信仰伊斯蘭教、回教等地區(qū)的應(yīng)用受到限制。 為此，本課題組將關(guān)注的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向了尚未進(jìn)行有效產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)的海洋動(dòng)物膠原?？梢灶A(yù)測(cè)，來(lái)源于海洋水產(chǎn)品加工廢棄物中的膠原蛋白由于其獨(dú)特的性質(zhì)而將成為組織工程用新穎生物醫(yī)用材料。應(yīng)用海洋魚(yú)類來(lái)源的膠原蛋白進(jìn)行組織工程用生物材料的研究，不僅可借鑒陸生動(dòng)物膠原的研究方法和研究經(jīng)驗(yàn)，而且本課題組通過(guò)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(yú)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(bào)道甚少。我們正是在原有研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)新技術(shù)和多學(xué)科組合，攻克該領(lǐng)域 的制高點(diǎn)。 本研究小組充分認(rèn)識(shí)到魚(yú)類膠原蛋白作為組織工程生物材料應(yīng)具有力學(xué)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(xì)胞產(chǎn)生的膠原酶降解、潮濕環(huán)境中不受細(xì)菌侵蝕、能夠與組織細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖的速度相匹配等優(yōu)點(diǎn)，已掌握了通過(guò)對(duì)魚(yú)類膠原蛋白進(jìn)行改性和復(fù)合的技術(shù)，有望提高其性能。 用于組織工程細(xì)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(jiǎn)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(jí)細(xì)胞支架。尤其是生長(zhǎng)因子、細(xì)胞調(diào)控因子甚至活細(xì)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(guò)調(diào)節(jié)加工參數(shù)，電紡納米纖維的孔隙率可達(dá)90%左右，能夠滿足細(xì)胞生長(zhǎng)對(duì)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(xì)胞的生存提供了良好的微環(huán)境，有利于細(xì)胞的粘附、分化、增殖和分泌。 本課題組通過(guò)研究，已經(jīng)構(gòu)建了以陸生動(dòng)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(yú)類膠原替代其中的陸生動(dòng)物膠原，利用電紡技術(shù)進(jìn)行納米纖維的制作，通過(guò)技術(shù)參數(shù)的修正應(yīng)該是能夠?qū)崿F(xiàn)的。
