基本信息
- 项目名称：
- 纳米丝蛋白驱蚊水的机理研究和应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 以真丝脱胶所得的丝蛋白为载体，通过相转移技术和微晶控制技术在丝蛋白上原位合成纳米材料，利用纳米材料与丝蛋白的协同作用，开发出具有驱蚊作用的纳米丝蛋白产品。本作品利用纳米材料的特殊光学性能驱蚊，重点探讨产品的驱蚊机理和应用效果。
- 详细介绍：
- 以真丝脱胶后所得的丝蛋白为载体，利用相转移技术与微晶控制技术在丝蛋白上原位合成纳米材料，利用纳米材料和丝蛋白分子的协同作用，开发出具有驱蚊性能的纳米丝蛋白产品。采用 TEM观察了产品的微观结构，通过粒度分析仪分析产品的粒径分布，使用荧光分光光度计、紫外可见分光光度计对产品的光谱进行研究，通过测试蚊子的驱避率检测纳米丝蛋白的驱蚊效果。研究结果表明：纳米丝蛋白体系具有非常好的分散稳定性，长期放置无分层现象，稳定性良好。产品呈现均匀而细小的纳米粒子, 平均粒径为 49.93nm，且 95%以上均匀分散在 15nm~65nm之间。产品在 420~460nm波段具有强荧光特性。产品在合成过程中形成的晶体的晶格里产生了结构缺陷，使得材料能主动吸蓄环境中的光能，并能以光波形式放出能量，从而达到光波驱蚊。一次蓄光后可连续发光达到几个甚至十几个小时，使得产品在夜晚也能够驱蚊。产品驱避率在 80%以上，无辐射和有害电磁波，对皮肤无刺激作用。可望成为新一代驱蚊产品。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明目的：现有的防蚊产品已经不能满足“十二五”提出的“资源节约”、“环境友好”、“低碳”的需求。本发明的目的在于探讨一种生态环保低碳的驱蚊产品，利用光子驱蚊，在使用过程中无挥发，对人体无副作用。 作品基本思路：以真丝脱胶所得的丝蛋白为载体，通过相转移技术和微晶控制技术在丝蛋白上原位合成纳米材料，利用纳米材料与丝蛋白的协同作用，开发出具有驱蚊作用的纳米丝蛋白产品。本作品利用纳米材料的特殊光学性能驱蚊，重点探讨产品的驱蚊机理和应用效果。 创新点：理念创新：本产品利用纳米材料的特殊光学性能实现高效驱蚊，属于光子驱蚊的范畴，不同于传统的杀蚊方式，且产品具有蓄光性能，无需通电，不同于光子驱蚊灯；工艺创新：本产品以真丝脱胶后废弃的丝胶为载体，充分发挥纳米材料与丝蛋白的协同作用；功能创新：产品使用方便，不需涂抹，不需挥发。在黑暗和光亮中均有效，有作用时间长，稳定性良好，低碳、节能、安全、高附加值等优点。 技术关键点：纳米丝蛋白体系中微晶大小的可控性及体系稳定性的控制；在丝蛋白上面原位合成纳米无机材料，获得粒度小、分散稳定且在蚊子厌恶的光波段 420-460nm范围具有强荧光性的纳米丝蛋白溶液；纳米材料的蓄光性能；纳米丝蛋白溶液对蚊子的生理活动的影响。 主要技术指标：驱蚊水平均粒度为 49.93nm，95%以上均匀分散在15nm~65nm之间；在 420-460nm波段具有强荧光特性；驱蚊效果测试驱避率在 80%以上；无辐射和有害电磁波；对皮肤无刺激作用。
科学性、先进性
- 1. 现有的气雾杀虫剂、驱蚊胺类产品，产品用量大，人体吸收较多，近年来有越来越多的毒副作用的报道，如损害人体的中枢神经，引起儿童脑病等；而光子驱蚊灯等则依靠通电进行驱蚊，耗电大、不节能。本作品利用纳米材料的特殊光学性能实现驱蚊。驱蚊水密闭放置，不用电，不会被人体吸收。产品稳定性良好，室温放置半年以上无破乳现象。具有较好的安全性、环保性、低碳性和便捷性，由于本作品利用可见光的某一波段现实驱蚊，对人体无伤害。 2.本作品的科学性体现在将纳米技术应用于民生产业，利用工业废弃物丝胶为载体，原位合成纳米材料，通过相转移技术和微晶控制技术得到粒度细小、分散性能稳定的纳米丝蛋白乳液，且在 420-460nm波段有强荧光性从而实现驱蚊。 3. 查新报告表明：本项目技术国内外未见报道。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品为苏州大学第十二批大学生课外学术科研基金重大项目（项目编号: KY2010004Z）； 本作品于 2010年 12月在苏州大学第十一届”挑战杯”科迪石化大学生课外学术科技作品竞赛中获特等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 可一次性转让或有条件技术转让
作品可展示的形式
- 实物、图片、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点：本作品利用自身产生的荧光进行驱蚊，无需通电，无化学物质挥发，，经权威机构检测无辐射。因此安全、节能、方便。 该作品的适应范围和推广前景：本产品适合室内使用。产品拥有安全、环保、低碳、便捷等优势，是一种理想的健康驱蚊产品，将逐步取代盘式蚊香、电热液体蚊香等市场上现有的驱蚊产品，具有广阔的市场推广前景。 市场分析和经济效益预测：产品使用方便，且与传统的防蚊产品在价格上相比有着巨大优势。我们以三个月（夏季）为测算单位，作用面积为 30平方米的房间，假设气雾杀蚊剂每天使用一次，以市场上平均的价格计算，每个房间至少需花费 75元；使用电热蚊香片至少花费 39元。而本产品只需 28元且拥有无毒、高效、便捷等优点。根据卫生部门的统计数据，2009年，我国生产了超过100亿盘盘式蚊香。这类统计没有包括市场上数量众多的物理防蚊产品，可见防蚊市场空间巨大。光子驱蚊更是健康驱蚊的大趋势，其市场前景可想而知。
同类课题研究水平概述
- 目前的蚊虫驱避研究大体有两类：物理驱避、化学驱避。 物理驱避技术利用特殊的声波或光波来诱杀或驱避蚊虫。有研究认为蚊虫飞翔时会产生翅振音，这种翅振音会随蚊种、环境温度而变化，一般在300~500Hz之间。雄蚊只会对基本雌蚊翅振音起反应，利用这个原理可制成诱蚊器，通过模拟雌蚊的翅振音来引诱雄蚊，再用电击或化学杀蚊法将其杀死。另一种研究认为，近超声波部分的声波对蚊子有驱避作用，利用这种机理可制成超声波驱蚊器。利用光波驱蚊和诱蚊的理论认为，蚊虫对波长 253.7nm~370nm左右的光有趋向性，而对黄光波段表现出明显的躲避性（壹达莱公司利用此原理开发出“E达”牌光子驱蚊器系列产品）。物理驱避普遍存在着作用慢、效果差等弊端（有研究表明市场上的超声波驱蚊器没有效果），需通电才能工作，使用受限，且不节能。 化学驱避技术可分为合成驱避剂和天然驱避剂这两种。合成驱蚊剂绝大多数含有避蚊胺类物质。通过干扰和抑制蚊子对正常引诱性化学信号的反应或干扰蚊虫寻找宿主的行为，来实现驱蚊。这类产品见效快，种类繁多，但是作用时间短，一般不会超过6小时，而且长期使用会使蚊子产生耐药性，更为严重的是，该类产品对人体尤其是孕妇婴儿有严重的毒副作用，可能引发婴儿脑病，荨麻疹综合症，过敏反应等疾病。再者，这些产品都是一次性使用的，需消耗大量原料，对环境不友好。关于驱蚊胺（DEET）对蚊虫的驱避机理目前没有定论。一种研究认为DEET屏蔽了蚊子对化学物质的感知；另一种理论认为蚊子只是不喜欢 DEET的气味。驱蚊胺类产品作用时间短（一般小于 6小时）、皮肤用量大，吸收较多，可能引发皮炎及心血管疾病等副反应。09年，一个国际小组研究发现，DEET能抑制乙酰胆碱酯酶的活性，而该酶对于人体中枢神经至关重要。对于 DEET安全性重新评估的呼声越来越高。近来相关的理论致力于通过缓释剂的添加减少其皮肤吸收量，取得一些成果，但并未从根本上改变这一弊端。 天然驱避剂主要有从植物中提取出来的除虫菊素、植物精油等。天然驱避剂来源供应受限制，且驱蚊效果不佳，作用时间短暂。例如从 Cymbopogon nardus提炼出来的香茅，要达到 DEET的驱蚊效果，浓度需增加 1000倍。 本作品从原理上属于物理驱蚊，利用了蚊子对纳米丝蛋白的光学应激性反应实现高效驱蚊。国内外未见公开文献和产品报道。
