小试阶段/n纤维素来自于甘蔗渣、棉短绒、秸秆、竹子等，是地球上最丰富的可再生植物资源。该项目突破传统环境污染等的粘胶溶解方法，提出用廉价的NaOH/尿素水溶液低温溶解纤维素的崭新技术，并且用这种纤维素溶液通过中试设备成功纺出新型再生纤维素丝，以及制备出再生纤维素透明膜、凝胶、色谱柱填料、生物医用材料以及纤维素衍生物。在该项目实施过程中，武汉大学与湖北金环新材料科技有限公司共同申请了3项国内和国际发明专利，公司新申请专

一、项目简介  随着生活水平的不断提高，人们越来越关注自身的健康状况，对生存环境、卫生条件等也提出了更高的要求，各种类型的抗菌剂应运而生，但性能稳定、应用广泛、适宜工业化的抗菌剂还很是缺乏。  无机抗菌剂由于其容易工业化、抗菌谱广、耐温性能好而备受青睐。无机抗菌剂的主要成分是负载型银、锌或铜等，最常用的是银系抗菌剂。目前多以沸石、磷酸盐、硅胶、玻璃等无机材料为载体。但这类抗菌剂存在的主要问题是：(1)抗菌剂的粒径一般在0.5-10微米，能够与病菌或细菌接触的表面积较小；（2）制备工艺复杂，而且作为抗菌有效成分的金属离子在载体表面的分布不均匀；（3）制备成本较高；（4）产品的白度较低，应用在塑料、造纸、涂料等浅色或白色产品中影响产品外观。  纳米碳酸钙广泛应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、医药等许多与人们的生活息息相关的行业，同时具有粒度均匀，比表面积大，以及其它抗菌载体（例如：沸石、膨润土等）所不具有的高白度和低成本的优点。故对纳米抗菌碳酸钙的研究对功能性纳米碳酸钙和抗菌剂的发展都具有非常重要的意义。  试验结果表明：本产品具有长效抗菌性；产品透射电镜照片显示产品粒径为纳米级。本技术解决了目前国内无机抗菌剂产品白度低、生产成本高等问题。而纳米碳酸钙本身就是一种常用的功能性填料，应用范围广泛。本技术使之又具备了抗菌功能，提高了纳米碳酸钙的附加值，且应用方便。  我国具有丰富的石灰石资源，以其为原料开发高附加值的功能性纳米碳酸钙产品，具有重要的应用价值。二、项目技术成熟程度  本课题以石灰石为原料制备纳米抗菌碳酸钙，技术新颖，可行性高。通过近几年的研究，课题组在纳米碳酸钙的晶形、粒径、分散性、制备工艺、生产设备选择等研究上取得了一定成果，在抗菌剂研究方面成功地解决了银系抗菌剂的变黑和稳定性问题。在实验室进行了纳米抗菌碳酸钙的放大实验，取得了令人满意的结果，并就前期研究成果申请了技术发明专利。三、技术指标  该项目已获得发明专利以纳米碳酸钙为基体的抗菌材料的制备方法，专利号为ZL200910067771.1。  外观为白色粒子；白度＞92；平均粒径＜100nm；比表面积25-50m2/g；杀菌率 99.9%（细菌总数约为200000个）。产品粒度分布窄、分散性好。四、市场前景  首次提出纳米抗菌碳酸钙的概念，对现有碳酸钙生产工艺稍加改进即可生产本产品，所生产的纳米抗菌碳酸钙具有以下特点：  1.产品白度高。该产品白度达90以上，在其应用领域如塑料、涂料、化纤、造纸等行业不会影响产品的外观；  2.抗菌效果好。纳米效应和光催化效应共同作用使得产品具有优良的抗菌性，且具有长效抗菌性；  3.成本低。碳酸钙较其它载体原料价廉易得、成本更低；  4.应用方便。纳米碳酸钙作为一种优质填料和白色颜料, 广泛应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、医药等与人民生活息息相关的行业。本技术使纳米碳酸钙同时具备了抗菌性，也就是说作填料它和基体的相容性好，同时还具有抗菌功能。  市场前景：  本技术制备的纳米抗菌碳酸钙，粒度分布均匀、白度高、成本低。在有光或无光条件下均能发挥抗菌作用。该抗菌碳酸钙在橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、医药等行业具有广阔的应用前景。五、规模与投资需求对于现有碳酸钙生产厂家，只需增加一个抗菌剂负载工序即可。生产规模根据厂家要求而定。投资受市场影响价格会有波动。若新建厂1万吨/年的生产能力，需要120万元。六、生产设备在原有碳酸钙生产流程基础上增加1台反应釜、3台抗菌剂配料釜即可。新建厂主要设备包括：石灰窑、化灰机、碳化塔、反应釜、压滤机、干燥机、包装机等。七、效益分析 每1万吨产品年利润500—1000万元人民币。受市场影响价格会有波动。

多抗菌素（Polyoxins）也称多抗霉素、多氧霉素、多效霉素，是一种肽嘧啶核苷类农用抗生素，由结构相关的14个组分（polyoxin A-N）组成，具有专门作用于植物病原菌的生物学活性。在农业上使用主要分两类：一类以A、B组分为主，主要用于防治苹果斑点落叶病、轮纹病、梨黑斑病，葡萄灰霉病，草莓、黄瓜、甜瓜白粉病，霜霉病，人参黑斑病和烟草赤星病等十多种作物病害；另一类以D、E、F组分为主，主要用于水稻纹枯病防治。多抗菌素还具有促进生长作用，微量添加能促进作物生长和增强防御能力，一般平均增产10～20％。作用机理主要是选择性抑制真菌细胞壁组成成份几丁质合成，由于一般农作物和哺乳动物体内无几丁质组成部分，因此多抗菌素对人畜安全，无积累作用，无“三致作用”，安全性极高。

已有样品/n可特异性吸附细菌、蛋白、病毒的系列仿生材料，这些材料可根据不同的需求，制备成相应的抗病毒或抗菌产品。例如,特异性吸附病毒的仿生材料,可用于制备具有抗病毒性能的敷料等,在临床、军事等方面均有很好的应用前景。前我们已经成功制备的新型抗病毒材料，可选择性抑制靶病毒的感染，且具有良好的生物兼容性，毒性低。在抑制病毒感染方面有很好的效果，有望向抗病毒药物或抗病毒敷料等抗病毒材料转化。

随着科学技术的发展和人们健康意识的提高，生物材料在临床医学上的应用也越来越广泛。各种人工生物材料如，人工导尿管、人工体腔引流管、人工静脉导管、人工血液透析或腹膜透析管、人工气管插管、人工心脏瓣膜、人工骨、人工声带等广泛使用。统计显示，全球每年有上百万的生物材料制成的医疗装置植于体内，仅在北美每年的尿路导管（urethral cathers and urinary stents）的使用量就高达1亿支。但是，生物材料在给临床治疗带来便捷的同时，仍存在某

本发明涉及一种生物质的吸附剂制备方法，具体为纤维素纳米纤维的超支化改性方法，采用超声破碎与高速剪切均质相结合的方法制备纤维素纳米纤维，再通过超支化化学改性，将树枝状PAMAM接枝到CNFs表面，再采用冷冻干燥的方法将CNFs-PAMAM制成气凝胶，，并且该吸附剂还有可生物降解，同时制备过程具有环保、高效、简单等优点。 该气凝胶作为吸附剂具有非常小的密度和很高的孔隙率，以及大孔小孔并存的结构特征，十分有利于其对水中重金属离子的吸附。

发榜企业：广东中爱医疗科技股份有限公司 悬赏金额：5万元 需求领域：图形图像处理、自动化与智能控制技术 技术关键词：图形和图像软件、人工智能 支柱产业集群：生物医药与健康产业集群

据世界卫生组织统计，全世界每年死于细菌感染的人数已超过1700万人。从历次疾病流行的教训中，人们清楚地认识到,有害细菌的传播能通过各种途径迅速蔓延。因此，这就迫切需要开发用于日常生活的抗菌材料解决忧关人们健康的难题，例如：各种卫生纸巾、擦拭纸、食品包装材料、医药包装、过滤、口罩或面罩、一次性医疗用品、包装标签等。然而,传统的上述材料并不具备杀菌功能。行之有效的方法就是让材料或纸张表面具有自然抑制或阻止病菌生长和传播的能力。抗菌材料，其性能是破坏病菌

随着人口的增加，国民经济的发展，医疗卫生条件的改善，医疗卫生用品与器械的使用量每年成数倍的速度增加，达到数十亿元的规模。例如，2003年欧洲仅医用敷料市场即达到9亿欧元，预计每年将有30％的增长率。而全球市场容量近千亿人民币，其中国内市场约50亿元。然而绝大部分医疗卫生用品处于水平较低的状况。每年国内都要使用近百万付导尿管之类外用医疗器械，然而因为细菌、病毒等感染，引起病人各类并发症，甚至危及生命。各类输血、医疗卫生器械因病菌传染、交叉感染常常成为主要导致疾  病的原因。又例如

《美国国家科学院院刊》（ PNAS）在线发表了清华大学医学院生物医学工程系和清华-北大生命联合中心杜亚楠教授研究组题为“纤维化扩展中旁张力信号介导的肌成纤维细胞和纤维细胞通讯”(Matrix-transmitted paratensile signaling enables myofibroblast-fibroblast crosstalk in fibrosis expansion)的研究长文。该研究应用单细胞力学刺激和体外仿生模型结合数学模型计算，系统探究了基质材料介导的力学信号在细胞间通讯的时空作用模式、分子基础，及其在纤维化发展蔓延过程中的作用，为细胞间力学信号介导的成纤维细胞（FB）-肌成纤维细胞(MF)互作提供了直接证据，并将这种纤维化发展进程中基质纤维介导的新型细胞间通讯模式命名为 “旁张力信号”（Paratensile signaling）。组织器官在受到损伤之后，会发生损伤修复，诱发组织纤维化。如果没有有效的控制措施，慢性纤维化疾病会最终导致组织硬化，诱发器官衰竭。有研究表明，在现代社会死亡病例中有将近50%与组织器官的慢性纤维化相关，包括此次新冠肺炎，会伴有肺部纤维化，重症患者纤维化进一步蔓延可导致呼吸衰竭，肺部纤维化也是愈后后遗症的重要风险因素之一。成纤维细胞的持续激活是各类组织纤维化中的主要诱因，在组织器官受到损伤或病毒感染之后，组织内的成纤维细胞FB会受到“旁分泌因子”（paracrine factors），例如TGF-b，PDGF等诱导，激活分化成为肌成纤维细胞MF，并分泌大量的细胞因子及细胞外基质，造成更广泛的成纤维细胞激活和组织硬化，进而引起组织器官内纤维化区域蔓延。除了感知化学信号，部分研究显示体外细胞会导致细胞外基质生物化学及生物物理性质的改变，也有研究表明细胞能够感受细胞外基质的物理特性，比如硬度、粘弹性等并作出响应。2017年，杜亚楠课题组发表于《自然·材料》的研究发现，在肝脏纤维化早期，肝窦内皮细胞可通过胶原纤维束传递力学信号激活星型细胞，导致肝脏纤维化蔓延。但是到目前为止，纤维化进展过程中细胞外基质材料介导的细胞间力学通讯的模式是否保守，以及其在组织器官内的蔓延模式、相关分子机制尚不明确。图1 组织纤维化扩展中旁张力信号介导的细胞间机械通讯示意图旁张力信号包含三个过程，一、力学信号的产生；二、力学信号在细胞外基质传递；三、周围细胞接受力学信号刺激作出响应。此过程介导了纤维化区域在组织内的扩张蔓延。研究团队首先在单细胞和多细胞水平上，通过统计FB和MF细胞收缩力和互作结果，显示细胞间存在基于胶原纤维化介质的细胞间通讯。为了进一步证明细胞间的机械通讯行为，团队建立了基于原子力显微镜可通过胶原纤维对单细胞施加可控、细胞级别力刺激的研究平台，利用该平台尽可能去除旁分泌等化学信号对细胞造成的影响。团队研究了来源于不同组织（肝脏、心脏和皮肤）的成纤维细胞对于旁张力信号的响应模式，即旁张力信号作用机制的三个过程：力的产生-力学信号在细胞外基质传递-临近细胞感受力学信号作出响应；研究发现距离施力细胞70微米 之外的细胞能在1秒之内对旁张力信号作出响应，并且初步证明细胞表面胶原蛋白受体Integrin/DDR2和机械力敏感钙离子通道Pizeo1介导了细胞间力学信号向细胞内生物化学信号的转变。 基于实验现象，团队进一步建立了基于单纯旁张力的数学模拟计算方法（Fibroblast - Myofibroblast Populated Collagen Lattice model, FMPCL），利用该数学模型可重现体外实验结果，包括细胞力产生、胶原纤维束的聚集及旁张力信号介导的成纤维细胞的激活，同时可预测在单细胞、多细胞水平下细胞间作用距离对于细胞激活的程度。在细胞水平研究的基础上，进一步结合微加工技术、组织工程手段和报告基因系统，分别构建了可模拟纤维化蔓延界面的体外纤维化灶扩展（ fibrotic foci expansion）模型和可模拟心脏纤维化扩展的体外仿生模型，并结合数学仿真，发现在纤维化组织和正常组织交界面（border zone）存在广泛的MF-BF细胞间旁张力通讯，导致界面不断扩展、纤维化区域蔓延。使用激光切割技术切断介质胶原纤维束，能够显著的阻断纤维化区域的蔓延。同样，阻断细胞间旁张力通讯能够抑制体外仿生模型中心脏纤维化的蔓延，证明了旁张力信号在组织纤维化扩展蔓延中不可或缺的作用（图2）。图2 纤维化蔓延界面和心脏纤维化仿生体外组织模型和数学模型在纤维化蔓延界面体外（A）和数学模拟（B）仿生模型中，在未干预的情况下，纤维化区域呈现显著蔓延并伴随着成纤维细胞的激活。通过显微切割技术切断纤维化界面的胶原纤维阻断旁张力信号，纤维化蔓延趋势得到显著抑制。同样在模拟心脏心室壁的组织纤维化模型和数学模拟模型中（C），在未干预情况下均出现显著纤维化蔓延，但是经过小分子BAPN处理抑制胶原纤维重塑，纤维化区域的蔓延得到抑制。该研究为细胞外基质材料介导的细胞间机械通讯提供了直接证据，“旁张力”细胞间通讯模式是对现有基于生化因子的“旁分泌”信号机制的重要补充（见视频），为纤维化病理研究提供了新视角，为临床干预纤维化疾病提供了新思路。清华大学医学院生物医学工程系教授、北大-清华生命联合中心研究员杜亚楠为本论文通讯作者，杜亚楠研究组已毕业博士刘龙伟、硕士于鸿升为本文的共同第一作者。杜亚楠课题组已毕业博士赵辉、鄢晓君，在读博士生龙艺、吴钊钊、尤志峰、周律等对此项工作有重要贡献。该研究得到了北京市自然科学基金、北京市自然科学技术委员会和国家自然科学基金的资助。文章链接：https://www.pnas.org/content/early/2020/04/30/1910650117?from=groupmessage&isappinstalled=0