首次构建出无机离子寡聚体并可以通过“无机离子聚合”全新途径可塑地构建出无机材料，实现“像制造塑料一样制造无机物”（Nature 2019）并可以进一步实现无机材料的相互融合（Science 2021）。 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 首次构建出无机离子寡聚体并可以通过“无机离子聚合”全新途径可塑地构建出无机材料，实现“像制造塑料一样制造无机物”（Nature 2019）并可以进一步实现无机材料的相互融合（Science 2021）。这些成果突破了无机块体材料依赖高温烧结定形的传统途径，可以在常温条件下实现构建，为功能材料的制备提供革命性的科学新基础，特别适合在生物体内开展仿生合成。目前已经颠覆性地实现以下突破： 1）结合生物矿化实现人体牙釉质的再生（Sci Adv 2019），再生层与天然牙釉结构完全一致，拥有相同的生物力学特性。该工作打破了传统口腔医学中牙釉质不能再生的认知，引领新一代口腔材料从“填充型”转变为“再生型”。目前已进入转化研究阶段，样品能够高效地修复牙齿表面的微小缺损。 2）结合传统有机聚合发展出有机-无机共聚新技术，可以制备出有机-无机共聚物（Angew Chem Int Ed 2020）。与传统的有机无机复合材料不同，共聚型新材料能够在分子尺度上实现有机和无机相之间的相互融合，从而构建出结构完全均一、具有优异力学性能的轻质高强材料。特别是在传统高分子材料中引入无机离子键可以显著增强材料原有的力学性能，例如通过无机离子寡聚体可以大幅度改善传统塑料材料。 “无机离子聚合”可以构建出柔性无机离子材料，开发出矿物基塑料替代新材料，被称为“石头变塑料” （Adv Mater 2022）。矿物基塑料材料与传统塑料相比在保持制备可塑性和结构韧性的同时，具有高强、高硬和高热稳定性等新特征，而其矿物的本质特征还可以使材料能够融入到自然的矿物循环中，为解决塑料污染问题提供新策略，是一种环保型的新材料。

中国科大阳丽华副教授课题组首度发现，当把表面带负电荷的纳米球与细菌混合在一起时，纳米球会选择性吸附到球菌表面、却不吸附到杆菌表面，而且这种基于细菌形貌选择的识别机制受熵增驱动、且普适于组成和表面化学不同的多种纳米球。基于这种物理识别机制、以及ROS极度有限的有效活性半径（不足200 nm）（图1上），研究人员猜想如果纳米球具有光动力效应，那么就可能在光照下高效清除球菌、却不干扰杆菌（图1中和底）。这一猜想得到了采用不同光动力纳米球和多种细菌所做抗菌实验的证实。相关研究成果发表在期刊The Journal of Physical Chemistry Letters 上。

成果描述：近年来，不论是食品行业和医疗卫生、还是一般家庭都对卫生防菌意识日益提高，国内外市场对抗菌制品的需求不断增加。目前1Cr18Ni9Ti(奥氏体不锈钢)、3Cr13(马氏体不锈钢)使用量大，具有代表性。本成果对上述两种不锈钢材料分别加入微量的银或微量的铜，通过特殊的抗菌处理，使材料在机械性能不变的前提下具有很好的抗菌功能，并研究出该材料的加工工艺方法，为工厂试生产及在厨房、家电、卫生洁具、医疗行业中得到应用奠定了基础。市场前景分析：家电（洗衣机内桶、冰箱内胆）、厨房用具（刀具、锅勺等）、卫生洁具、医院设备及手术器件等所用材料，对抗菌性能有一定要求的使用环境。目前国内用于家电、装饰、厨房、卫生洁具用不锈钢约400万吨。若有1％的抗菌功能的不锈钢材料取代普通不锈钢，其特钢生产厂家新增产值为14～16个亿。该材料的使用厂家第二次效益会远远高于这个数字。与同类成果相比的优势分析：1、对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿膜菌，灭菌率达98％以上（按日本厚生省相关技术标准测定）。 2、抗菌不锈钢与同类非抗菌不锈钢相比生产成本增加不大于20％。 国内领先。

随着医用敷料制品的不断更新，医用功能性纱布的研制受到广泛的关注。无机纳米抗菌剂（如Ag2O等）由于所具有的突出抗菌、杀菌功能，且不产生细菌耐药性，使用安全，已成为研制抗菌敷料的热点。不仅如此，医用上还要求所研制敷料同时具有生肌功能。纳米ZnCO3，中药中亦称炉甘石，有收湿敛疮、生肌之功效，能够有效补充创伤部位缺失的锌离子。基于此，本项目采用了一种原位纳米复合技术，将具有抗菌功能（纳米Ag2O）和具有生肌功能（纳米ZnCO3）的纳米粒子同时复合到医用纱布上，从而制备出具有复合功能的医用辅料，为医治各种烧伤、皮炎、皮肤感染等提供一种安全、高效、无细菌耐药性的治疗的手段。所得纳米复合纱布稳定性好、着色均匀、纳米Ag2O抗菌功能显著，并且实现了纳米ZnCO3的复合。

抗菌纤维织物纳米处理的原理是将银铜化合物的纳米颗粒植入纤维内部，当织物与微生物相接触时，微量的银离子和铜离子到达微生物细胞膜，依靠库仑引力，二者牢固吸附，银铜离子穿透细胞壁进入细胞内，使蛋白质凝固，破坏细胞合成酶的活力，使细胞丧失分裂增殖能力而死亡。当细胞失去活性时，银铜离子又会从中游离出来，重复进行杀菌活动，因此其抗菌作用持久。同时，纳米颗粒被植入纤维内部，而不是吸附在纤维表面，因此可经受持久的洗涤。 应用前景： 用于纤维或织物的附加纳米材料处理，使纤维或织物具有抗菌功能。具体可用于食品行业专用服，医生工作服，汽车、火车、飞机等的装饰纤维面料，家具布，服装，鞋垫袜子等的抗菌纳米处理，使其具有抗菌效果。从而减少细菌的传播途径，提高人们的身体健康。也可用于初级纤维的抗菌纳米处理。随着人们的健康意识及自我保护意识的提高，对日用品及服装要求的提高，纤维织物抗菌纳米处理技术将具有广阔的市场。

众所周知，化学药物和有机消毒剂的大量使用极易导致细菌和病毒的变异，并造成严重的后果，如0-157大肠杆菌、疯牛病、SARS、禽流感等微生物事件的发生，使人们对生态环境和微生物环境的恶化给地球和人类健康带来的危险表示担忧，安全无毒的无机抗菌材料已成为人们的迫切需要。本项目的任务是：利用具有自主知识产权的氧化锌晶须（简写为：ZnOw）制备技术，并在前期研究工作的基础上，对ZnOw、纳米材料进行抗菌活性处理，将ZnOw与多种纳米材料复合，制备一种安全、持久、高效、广谱的抗菌杀菌材料。

研发阶段/n内容简介：本项目采用纳米复合技术，通过特殊方式制备纳米TiO2并包覆特种催化粉体以得到纳米抗菌粉，是一种广谱抗菌的无机纳米抗菌材料。产品具有如下特点：（1）即效性，一般无机抗菌剂需24小时起抗菌作用，而该产品低于1小时；（2）抗菌耐久性好，不象其它抗菌材料会随抗菌成份的容出，效果下降；（3）安全无毒，可用于食品添加剂，对皮肤无刺激；（4）用量少（仅0.5%-1.0%）。技术指标：用量1%室温1小时内粉体抗菌能力在97%以上，对细菌、霉菌、真菌、酵母都有很强杀灭能力。应用范围：本技术产品可

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。