1、中华人民共和国卫生部中华人民共和国卫生部“十年百项十年百项”推广项目推广项目“皮肤物理抗菌膜皮肤物理抗菌膜”专利技术专利技术解决局部感染和院内感染方案解决局部感染和院内感染方案项目专利技术简介项目专利技术简介(基础研究篇基础研究篇)改变 中华人民共和国卫生部中华人民共和国卫生部“十年百项十年百项”推广项目推广项目“皮肤物理抗菌膜皮肤物理抗菌膜”专利技术专利技术解决局部感染和院内感染方案解决局部感染和院内感染方案纳米膜纳米膜感染技术的革命性创新感染技术的革命性创新“皮膚物理抗菌膜皮膚物理抗菌膜”專利技術發明人專利技術發明人 蔡友良董事長蔡友良董事長 胡锦涛 建设创新型国家，大力推建设创新型国家，
2、大力推进理论创新、制度创新、科进理论创新、制度创新、科技创新，到技创新，到2020年，取得一年，取得一批在世界具有重大影响的科批在世界具有重大影响的科学技术成果，进入创新型国学技术成果，进入创新型国家行列。家行列。胡锦涛主席胡锦涛主席在在2006年全国科学技术大会发言年全国科学技术大会发言要要 目目一、抵抗感染：紧迫的课题一、抵抗感染：紧迫的课题二、纳米科技：改变二、纳米科技：改变！三、三、JUC纳米材料：改变纳米材料：改变！四、物理抗菌过程：改变四、物理抗菌过程：改变！五、物理抗菌机理五、物理抗菌机理六、特性及试验六、特性及试验一、抵抗感染：紧迫的课题一、抵抗感染：紧迫的课题1.1 1.1
3、人类活动：改变人类活动：改变！1.2 1.2 能否肩负起重任能否肩负起重任1.1 1.1 人类活动：改变：人类活动：改变：下一个是否沦为人类自身灭亡？！下一个是否沦为人类自身灭亡？！环境恶化：环境恶化：全球暖化效应全球暖化效应动植物灭种加剧动植物灭种加剧地球上大约有地球上大约有1104611046种种动植物面临永久动植物面临永久性从地球上消失的危险。性从地球上消失的危险。目前物种灭绝的速度要比自然规律条件目前物种灭绝的速度要比自然规律条件下高出下高出10001000倍到倍到1000010000倍倍。每一小时就有一个物种永远从地球上灭每一小时就有一个物种永远从地球上灭绝。绝。是的！一个小时！是的
4、！一个小时！北极最大的冰棚（北极最大的冰棚（ice shellice shell）三年前）三年前一分为二，所有科学家大为震惊。一分为二，所有科学家大为震惊。人类活动：改变：人类活动：改变：细菌耐药性严重，细菌耐药性严重，院内感染日益严峻院内感染日益严峻病毒感染：病毒感染：艾滋病、禽流感、艾滋病、禽流感、SARSSARS目前传染病在世界范围内有重新肆虐目前传染病在世界范围内有重新肆虐的趋势，病毒性传染病尤甚，现在尚的趋势，病毒性传染病尤甚，现在尚无有效应对药物，这与几十年前的细无有效应对药物，这与几十年前的细菌性病毒情况相似。菌性病毒情况相似。人类与微生物斗争胜负未定人类与微生物斗争胜负未定-病
5、原微生物的耐药抗药性病原微生物的耐药抗药性!HIVHIV病毒病毒H5N1H5N1禽流感病毒禽流感病毒 SARSSARS病毒病毒耐药金葡菌耐药金葡菌MRSAMRSA电镜图电镜图1.2 1.2 能否肩负起重任能否肩负起重任 上述种种现象，时刻都对人民群众的生命和健康上述种种现象，时刻都对人民群众的生命和健康构成严重威胁。如何采取切实的抗菌措施，来有构成严重威胁。如何采取切实的抗菌措施，来有效抵御致病菌的感染，成为医疗工作者和医药卫效抵御致病菌的感染，成为医疗工作者和医药卫生产业不可推御的责任。生产业不可推御的责任。二、纳米科技：改变二、纳米科技：改变！2.1 2.1 纳米科技浪潮纳米科技浪潮 如果
6、有一天可以按如果有一天可以按人的意志安排一个个原人的意志安排一个个原子，将子，将 会产生怎样的奇会产生怎样的奇迹？迹？理查德理查德菲利普菲利普费曼费曼 美国物理学家，美国物理学家，1965年因在量子电动力学方面的成就而获得诺贝尔物理学奖。年因在量子电动力学方面的成就而获得诺贝尔物理学奖。纳米科技1 mm1 m1 nm1 m纳米奇特现象三维三维Si复合纳米结构复合纳米结构扫描电子显微镜扫描电子显微镜,taken by Ghim Wei Hom,University of Cambridge Nanoscale Science Laboratory l大块硅被激发时不会发出大块硅被激发时不会发出可
7、见光。可见光。l1990年，研究人员发现硅年，研究人员发现硅的纳米粒子会发出可见光。的纳米粒子会发出可见光。l美国美国Lawrence Livermore 国家实验室的研究人员和其国家实验室的研究人员和其他人自此测定硅的纳米粒子他人自此测定硅的纳米粒子根据粒径的不同会发出不同根据粒径的不同会发出不同颜色的光。颜色的光。纳米硅发光原理 当分子从一大片体硅中分离出来时，每个硅原子理论上以氢原子封当分子从一大片体硅中分离出来时，每个硅原子理论上以氢原子封端（图端（图a）。当在纳米量级上，分子结构重新构建，其电性质也发生）。当在纳米量级上，分子结构重新构建，其电性质也发生了变化，光隙增加了（图了变化，
8、光隙增加了（图b）。较大的光隙促使电子和光学性质发生）。较大的光隙促使电子和光学性质发生很大改变。很大改变。三、三、JUCJUC纳米材料：改变纳米材料：改变！粒径改变！粒径改变！电位改变！电位改变！试验单位：试验单位：University of New Brunswick Fredericton,NB,Canada E3B 5A3 试验仪器：试验仪器：美国美国Brookhaven ZetaPlus粒径分析仪粒径分析仪 Brookhaven 90Plus系统系统粒径：粒径：2.57nm-43.5nm电位：电位：+50-+60mV （pH3-12）有机硅季铵盐纳米团簇有机硅季铵盐纳米团簇ORSiO
9、RSiORRN+RN+OROR四、物理抗菌过程：改变四、物理抗菌过程：改变！原子力显微镜（原子力显微镜（AFM）物理抗菌图物理抗菌图 图图2b.断片分析a.经50 ppm JUC处理过大肠杆菌的AFM图像a.未经JUC处理的大肠杆菌AFM图像b.断片分析图图1细胞质紫外光谱吸收结果细胞质紫外光谱吸收结果 图3 未处理大肠杆菌的动态紫外线吸收 图4 50ppm JUC溶液处理过的大肠杆菌的动态紫外线吸收 图图3是未处理大肠杆菌的动态紫外线是未处理大肠杆菌的动态紫外线吸收，吸收，OD260比值是比值是1，表示没有细，表示没有细胞质渗漏。胞质渗漏。图图4是是50ppm JUC处理过大肠杆菌的处理过大
10、肠杆菌的动态紫外线吸收，动态紫外线吸收，OD260比值高于比值高于1.27，显示通过破坏大肠杆菌细胞，显示通过破坏大肠杆菌细胞膜，很多细胞质都泄漏了。膜，很多细胞质都泄漏了。总结总结 从细菌细胞形态学来看，经断片分析证实，细从细菌细胞形态学来看，经断片分析证实，细胞膜高度从超过胞膜高度从超过220nm降到不足降到不足60nm。细胞膜完全。细胞膜完全被破坏，细胞质成分泄漏，导致细胞解体。被破坏，细胞质成分泄漏，导致细胞解体。JUC的抗微生物机制是通过静电的力的抗微生物机制是通过静电的力破坏细胞膜，达到物理杀菌目的。破坏细胞膜，达到物理杀菌目的。从细胞质紫外光谱吸收比例结果分析证实，泄从细胞质紫外
11、光谱吸收比例结果分析证实，泄漏在细胞外的细胞质漏在细胞外的细胞质OD260比值从比值从1升至高于升至高于1.27，细胞膜完全被破坏，细胞质成分泄漏。细胞膜完全被破坏，细胞质成分泄漏。五、物理抗菌机理五、物理抗菌机理病毒病毒由核酸和蛋白组成，由核酸和蛋白组成，不具备膜性结构，是非不具备膜性结构，是非细胞生物。当其感染宿细胞生物。当其感染宿主后，因为宿主带负电。主后，因为宿主带负电。因而人们一般认为病毒因而人们一般认为病毒也带负电。也带负电。细菌细菌和和真菌真菌属于单细胞生属于单细胞生物，其细胞膜外带正电，物，其细胞膜外带正电，膜内带负电，而且膜内电膜内带负电，而且膜内电荷数远大于荷数远大于 膜外
12、，因此膜外，因此整个细胞呈负电性。整个细胞呈负电性。微生物带电情况微生物带电情况物理抗菌机理物理抗菌机理 静电力吸附静电力吸附动画模型（无音）动画模型（有音）动画模型（有音）分子模型图分子模型图当产品水溶性制剂喷洒于皮肤或物体表面，粘着后很快固化，形成分子级隐形抗菌敷料，其结构为复式叠加：“胶联膜”和“正电荷膜”。“正电荷膜”起物理抗菌作用，利用其静电吸附病原微生物使其窒息死亡。“胶联膜”与皮肤胶联，使正电荷膜有长效抗菌作用。六、六、JUC抗菌特性及试验抗菌特性及试验1 1、物理抗菌、物理抗菌2 2、广谱抗菌、广谱抗菌3 3、长效抗菌、长效抗菌4 4、安全抗菌、安全抗菌5 5、理想敷料、理想敷
13、料 1、物理抗菌，避免耐药、物理抗菌，避免耐药与抗菌药物的区别：与抗菌药物的区别：避免抗菌药物导致的耐药菌产生。避免抗菌药物导致的耐药菌产生。抗生素抗生素肠杆菌科肠杆菌科金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌铜绿假单胞菌和不动铜绿假单胞菌和不动杆菌属杆菌属大肠大肠埃氏菌埃氏菌肺炎克雷肺炎克雷伯菌伯菌产气产气肠杆菌肠杆菌阴沟阴沟肠杆菌肠杆菌MRSAMSSA铜绿假单铜绿假单胞菌胞菌不动不动杆菌杆菌青霉素青霉素100.085.8左氧沙星左氧沙星62.413.422.140.257.630.232.221.3氨苄西林氨苄西林82.194.376.595.890.548.699.655.9苯唑西林苯唑西林100.
14、00.0哌拉西林哌拉西林53.468.229.235.645.337.634.166.2庆大霉素庆大霉素42.918.97.228.165.825.1253.647.9头孢唑林头孢唑林41.021.279.389.320.670.21100.095.2头孢他啶头孢他啶12.219.530.662.374.711.620.752.7洁悠神洁悠神0.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.02 2、广谱抗菌，避免继发感染、广谱抗菌，避免继发感染JUCJUC杀灭病原微生物试验结果列表杀灭病原微生物试验结果列表 与抗菌药物的区别：与抗菌药物的区别：改变
15、：改变：抗细菌药物导致继发抗细菌药物导致继发真菌感染；真菌感染；抗真菌药物导致继发抗真菌药物导致继发细菌感染；细菌感染；没有抗病毒药物的局没有抗病毒药物的局限。限。病原微生物病原微生物杀灭率杀灭率 大大 肠肠 杆杆 菌菌99.94%金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌99.95%绿脓杆菌绿脓杆菌99.90%白色念珠菌白色念珠菌99.95%SARS冠状病毒冠状病毒100%乙肝病毒乙肝病毒合格合格 手上自然菌手上自然菌91.52%3、长效抗菌，阻断感染源、长效抗菌，阻断感染源与消毒剂区别：与消毒剂区别：l目前消毒技术存在局限，在漫长的手术和治疗过程中，不能阻断微生物感染，院内感染目前消毒技术存在局限，在漫
16、长的手术和治疗过程中，不能阻断微生物感染，院内感染的风险仍然严峻。的风险仍然严峻。l JUC的长效抑菌作用可在漫长的手术和治疗过程中，阻断微生物感染，降低院内感染的的长效抑菌作用可在漫长的手术和治疗过程中，阻断微生物感染，降低院内感染的发生率。发生率。长效抗菌，避免消毒剂短效抗菌效果长效抗菌，避免消毒剂短效抗菌效果试验项目试验项目方法方法抑菌率抑菌率 皮肤抑菌试验皮肤抑菌试验 一次喷洒皮肤表面,经8小小时时后抑菌试验 99.85%织物抑菌试验织物抑菌试验 一次喷洒织物表面,经4040次次洗涤后抑菌试验99.96%4 4、安全抗菌、安全抗菌与抗菌药物的区别：与抗菌药物的区别：避免抗菌药物导致的多
17、种毒副作用避免抗菌药物导致的多种毒副作用 。试验项目试验项目 检验结果检验结果 结结 论论 小鼠急性经口毒性小鼠急性经口毒性试验试验 LD50值均大于10000mg/kg b.wt，属实际无毒级属实际无毒级 家兔急性皮肤刺激家兔急性皮肤刺激试验试验 皮肤刺激指数为10.8属无刺激性属无刺激性 家兔多次（慢性）家兔多次（慢性）皮肤刺激性试验皮肤刺激性试验 皮肤刺激指数为10.8病理积分均值为1.5 属无刺激性属无刺激性 家兔眼刺激试验家兔眼刺激试验 家兔急性眼刺激积分指数（最高值）为3.5，眼刺激平均指数48h后为0 属无刺激性属无刺激性 致致 敏敏 试试 验验 未见致敏性 合合 格格 细胞毒性
18、试验细胞毒性试验 二 级 合合 格格 细胞微核试验细胞微核试验 阴 性 合合 格格 5 5、理想敷料、理想敷料 符合理想敷料的四个需求的标准：符合理想敷料的四个需求的标准：a)满足生物学需求：满足生物学需求：提供更安全、更有效的物理抗菌创新提供更安全、更有效的物理抗菌创新的治疗方法。的治疗方法。b)满足医生的需求：满足医生的需求：提高医生换药治疗的效率和效果的要提高医生换药治疗的效率和效果的要求。例如：换药简单，无需纱布包扎或缝合固定，透明便求。例如：换药简单，无需纱布包扎或缝合固定，透明便于观察，不损伤新生组织；并可方便用于传统敷料不易或于观察，不损伤新生组织；并可方便用于传统敷料不易或不能
19、用的人体局部。不能用的人体局部。c)满足病人的需求：满足病人的需求：提高病人生活质量的要求，例如：换提高病人生活质量的要求，例如：换药不痛、可洗澡、无异物感、不影响外观。药不痛、可洗澡、无异物感、不影响外观。d)满足管理的需求：满足管理的需求：无需消毒，节省能源；无需垃圾处理，无需消毒，节省能源；无需垃圾处理，环保。环保。总结：总结：小尺寸效应小尺寸效应 比表面积比表面积量子尺寸效应量子尺寸效应高电位高电位理想敷料理想敷料广谱抗菌广谱抗菌安全病菌安全病菌物理抗菌物理抗菌长效抗菌长效抗菌纳米尺寸纳米尺寸改变改变特性特性上帝制造了固体，上帝制造了固体，魔鬼制造了表面。魔鬼制造了表面。沃尔夫冈沃尔夫冈泡利泡利20世纪卓越的理论物理学家,1945年获诺贝尔物理奖沃夫冈沃夫冈泡利泡利 关 于 世 界 最关 于 世 界 最不可理解的事就不可理解的事就是：她是可以理是：她是可以理解的。解的。阿尔伯特阿尔伯特爱因斯坦爱因斯坦阿尔伯阿尔伯特特爱因爱因斯坦斯坦Thank you！Thank you!
