Eleten素粒子還原技術介紹及其在生活用紙領域的應用

福島利明 Eleten株式會社

莫建新 東冠集團

從上世紀80年代開始，人們的健康意識日益增強，主打抗菌理念的產品在日常生活用品領域不斷出現。隨著技術的發展，現在的研究觀念是將抗菌分成醫用治療和預防抗病兩大范疇，形成提前預防減少疾病，減少醫學后續治療的理念。

目前在生活用紙領域里，大都采用非溶出型抑菌方法，主要還是被動抑菌方式，它的缺點就是抑菌的顯示效果時間長，對于生活用紙不適合。日本Eleten株式會社將素粒子還原技術引入生活用紙領域，所使用的是固體殺菌劑溶出型，采用主動殺菌、抑菌、祛菌（可選用不同濃度要求）方式，解決了非溶出型的不足。該項技術的使用，適合經常使用紙巾的人群來預防和減少細菌危害，有效提高了健康水平。另外它拓展了生活用紙使用的新功能，也提高了造紙行業的產品附加值。

日本Eleten株式會社成立于2015年，由來自東京大學、京都大學、早稻田大學、東京工業大學、加拿大英屬哥倫比亞大學、以色列理工學院多名從事物性物理、量化粒子、高分子化學、納米化學材料等學術性研究學者組成，目前從事應用在醫院藥物靶向治療、藥物提純、藥物素粒子分解及合成等醫療技術領域的研究。日本Eleten株式會社下屬的物質素粒子還原理論課題研究所，主要研究醫用的納米膠囊、藥物素粒子、微量藥物靶向型治療等應用技術。研究所的科學家福島利明先生建立了《藥物素粒子還原理論》課題，主要用于提高消除藥物反作用點陣式靶向型應用技術。

1 素粒子還原技術介紹及應用

1.1 物質素粒子分解和還原概念

物質從最大分解下去，直至分解到保持物理性質不變的最小粒子，即為素粒子。物質素粒子還原過程是，用最小的素粒子組成的最少集合體還原下去，直至還原到最多的素粒子集合體（保持物理性質不變的粒子集合體）。

1.2 納米膠囊微觀制作原理

納米膠囊的應用原理是將化學有機化合物分解成N個素粒子，再將最少素粒子集合體還原成最多的有機化合物素粒子集合體。僅需在原來用于生產濕巾的藥液中提取少量藥液，將其放入專用真空懸浮機內進行液態分解，得到數量N個藥液素粒子，再用專用設備將藥液素粒子凝聚凍結，將其放入專用納米膠囊包裹機中，用納米膠囊包裹。整個過程分3次3層包裹處理，制成外表層帶陽離子的納米膠囊。之后，將其放入真空靜電同位儀中與事先制備好的直徑200nm、長3～7mm、總質量20g的木纖維素，或人工納米化學纖維進行表面離子結合處理，目的是使納米膠囊能與納米纖維素更好地結合，讓膠囊在水中起到旋沉載體分散作用。

1.3 納米膠囊結構

圖1 納米膠囊結構

經過處理的藥液在水中被特制的納米膠囊包裹，膠囊的外直徑為100nm。膠囊最外層為陽離子衣裹體，在水中穩定保存時間大于96h。第二層為防水殼體，在水中同樣具有穩定性，但是當環境溫度超過100℃后會破碎汽化分解。第三層為隔離軟殼體，主要的功能是阻隔防水殼與殺菌劑。包裹在最內部的是殺菌的藥液，一般是殼聚糖氯化銨殺菌劑。

圖2 干紙巾祛菌原理

經過100℃的高溫后，膠囊外殼發生變化，由陽離子衣裹體與隔離軟殼體發生化合反應，生成R4X膠囊表外裹體，表面帶有陽離子，同時該殼是蜂窩式多孔結構，孔徑為15～25nm，因此，核心殼聚糖氯化銨中的陽離子也通過孔徑滲透到外殼體表面。在紙巾使用過程中，可快速釋放。同時該外裹體也有一定的受力強度。細菌進入紙巾后會被吸附（吸附效應）在納米膠囊殼體表面周圍，同時殼體表面的陽離子就會穿透帶負離子的細菌細胞壁，起到殺死細菌作用。

1.4 造紙過程中納米膠囊使用方法

納米膠囊的使用方法比較簡單，在使用時按照一定的配比，直接與漿板一起投入前段碎漿池中進行打漿（與原來一樣打漿時間）。造紙過程與原來一樣，沒有特殊要求，不需要對紙機等設備進行改造。因為殺菌劑是被納米膠囊包裹體包住（防水時間≥96h），因此，在造紙過程中殺菌劑不會減量或發生泄漏，同時對原紙的質量指標和輔助添加劑功效沒有任何影響。另外，由于納米膠囊外表是陽離子，其直徑相比木纖維直徑（18～24μm）小得多，再加上離子結合鍵作用，在打漿過程中其在旋沉載體的作用下，鑲嵌入木纖維的細微凹凸孔洞中，打漿工序也可以正常進行。木纖維取樣后經測試，顯示膠囊無損。成品紙中的納米膠囊的均勻度及覆蓋率均達到99%，測試結果顯示該干紙巾與濕巾祛菌率相同。

按照GB 15979標準，經SGS測試，該納米膠囊殺菌劑對金黃色葡萄球菌祛菌率可達到90%以上，證明該產品具有較強的抑菌效果。產品也通過了美國FDA和歐盟AP食品接觸紙檢測，SGS口腔黏膜測試，中國國標一次皮膚刺激、多次皮膚刺激、破損皮膚刺激、急性眼刺激、陰道黏膜刺激反應測試等各項敏感性測試。

2 Eleten紙巾的設計理念和定位

Eleten紙巾產品具有以下幾個特點：

●靶向型袪菌。由于納米膠囊均勻分布在紙巾中，形成殼聚糖氯化銨素粒子點陣，在點陣中素粒子對細菌團形成靶向型陽離子穿透細菌細胞壁。該膠囊在遇水時可破壁釋放殺菌劑陽離子。另外干燥時由于膠囊采用帶陽離子的多孔式殼外體，對細菌也可形成吸附和穿透祛菌作用。

●降低殺菌劑副作用。在由殺菌劑素粒子組成的納米級點陣作用下，使殺菌劑用量大大降低，故此，紙巾中殺菌劑的含量似乎趨近于零（含量為小數點后7位數字），消除殺菌劑對人體的副作用。

●分次疊加使用，獨特人性化設計。由于紙巾中采用固體殺菌劑，可以像常用藥片一樣靈活調整用量，使用時可以根據祛菌需求，自行增減疊加使用。每抽紙一般定量控制在25%～30%上下，實際中可用3抽分次使用來祛菌，祛菌率可以有效控制在99%，現在東冠每抽紙巾祛菌率設計控制在50%～70%之間。

●保持原生態無污染，保留原生態紙巾無色、無味的特點。在紙巾的生產中，木漿與納米膠囊相互獨立存在，相互不干擾，無泄漏無污染。在使用中，紙巾遇水后，納米膠囊中的殺菌劑會釋放出陽離子，在納米級點陣作用下，靶向型陽離子會與細菌的陰性細胞提前結合，從而達到祛菌作用。

3 Eleten紙巾設計定位

Eleten紙巾不同于目前市場上的其他類型的祛菌、抑菌、消毒濕巾（包括濕巾和干巾等種類）。Eleten紙巾定位是日常生活中簡易型祛菌工具，屬于預防型，它不是醫藥品和衛生消毒專用品，不能代替醫用、衛生消毒類紙巾及濕巾的地位。使用Eleten紙巾可以幫助消費者在日常生活中養成經常、多次性祛菌的好習慣。Eleten紙巾用人工方法消除了殺菌劑對人體的副作用，突出祛菌功效。

日本Eleten紙巾可以在日常生活條件下長期使用，對人體無副作用，隨時隨地減少有害細菌侵入人體。在日常生活中細菌無處不在，其中有害致病菌時刻危害著我們的身體健康，尤其是病人、嬰幼兒和一些敏感人群，需要一款日常使用的祛菌產品。納米祛菌技術能廣泛應用于各類生活用紙，細心呵護我們生活的每一個環節，極大地降低有害細菌對我們健康的危害。可以在不同的生活場景下減少細菌對人體健康的傷害，且具有安全、便利、制造成本可控的特點。

表1 納米祛菌紙vs其他殺菌紙/濕巾

通過對比納米祛菌紙、普通殺菌紙和衛生濕巾的各項指標，可以發現納米祛菌紙在產品的安全性和便利性方面具有明顯的優勢，另外，納米祛菌紙的使用范圍也優于另外兩種產品，其成本低于普通的殺菌紙，但是相對衛生濕巾較高。綜合來看，納米祛菌紙在人們日常使用的祛菌產品中具有一定的優勢。

目前，納米祛菌產品已投放市場數月，因殺菌功能的不可直接感知性，市場上對其功能的評價并不多。但消費者對產品概念有著極大的興趣，對產品的質量都有著不錯的評價（產品好評度99%）。隨著消費者長期使用該產品，對其生活的正面影響必將顯現，該類產品將最終獲得廣大消費者的認可。