常州江苏大学工程技术研究院
Changzhou Engineering and Technology Institute of Jiangsu University
应用于肺癌早期筛查的复合传感新技术研究
所属领域：生物医疗器械成果简介：1.技术的先进性肺癌的高发病、高死亡率严重威胁着人类健康与生命安全。早期诊断是疾病治愈的关键环节和重要瓶颈，然而，在肺癌漫长的潜伏期内，若能有意识地改善潜伏期患者的生活习惯、饮食结构及运动习惯等，便可逆转或阻止肺癌发生。因此研发处于早期甚至潜伏期肺癌隐患的检测方法具有重要的理论意义和实用价值。本技术围绕目前肺癌检出率晚、检查费用高等问题，满足肺癌筛查技术的低成本、高灵敏、快速化、便携化、可视化及智能化等需求，实现早发现早干预，降低肺癌发病率或延缓病程，减轻家庭与社会医疗负担，提高人民生活质量，促进大健康发展。2.技术的成熟度本技术首先采用自主研发的双通道传感器（图1）；然后采用化学合成法制备高灵敏、高稳定性的复合光敏材料，构建复合传感芯片；最后协同双通道传感器开展肺癌临床呼气大样本的深度训练建模与双盲检测、指纹图谱构建、RGB数据智能分析等方面研究（图2），旨在探索肺癌呼气指纹图谱库及其智能数据与肺癌疾病的相关性，构建疾病预警分析技术体系。本技术已实现肺癌标志物、40例健康者临床呼气样本及5次肺癌模拟呼气的检测，可较好地实现对肺癌模拟样本与健康对照样本的区分识别。本研究联合徐州市中心医院共同开展，目前已完成科研单位的伦理审查，医院方的伦理审查正在进行中，预计四月底完成。图1双通道传感器的检测流程（A）及其检测原理（B、C）图2肺癌标志物及临床呼气样本的富集、解析、传感检测及数据分析 查看详情
多肽生物饲料
一、基本原理油脂饼粕等富含蛋白质的农产品加工副产物，通过微生物发酵可以将其中的蛋白质、淀粉等大分子物质，转化成为多肽、游离氨基酸、单糖等更易吸收的小分子营养成分，提高动物的消化吸收率；在微生物代谢过程中产生的一些有机酸、益生元、维生素、激素等物质，促进了动物生长；油脂饼粕残余的脂肪被分解产生具有芳香味物质，提高饲料适口性和进食量；发酵可以硫苷、胰蛋白酶抑制剂等有毒和抗营养因子有效减低，避免了饲喂的安全性。本项目重要的目标：最大可能地提高发酵产物中的多肽含量，借助多肽的生物学活性提高动物的免疫力，减少兽药用量，最终提高动物产品的食用安全性。二、本项目的技术特点本项目的基本工艺流程是：通过液体发酵进行微生物菌种的繁殖，通过两段法固态发酵将油脂饼粕转化成为富含多肽的生物饲料，最后进行干燥、粉碎获得饲料成品。本项目的技术优势：1.菌种液体发酵：创立了物理场强化、提升式内循环液体发酵技术与装备。与传统的液体发酵比较，微生物菌种生物量可提高140%左右，节能70%左右。2.固态发酵：创制出了工业化的大型回转式滚筒发酵设备，可以实现封闭式连续固态发酵；通过主要参数在线监测，可以实现主要工作参数与质量指标的精准控制。发酵时间24小时，单套机组年产量8000-10000吨。三、产品指标举例1、油菜籽粕发酵前后主要成分变化从表1可以看出，油菜籽粕发酵产物中多肽的含量达到15.94%，提高了453.47%；游离氨基酸含量达到1.275%，提高了837.50%，枯草芽孢杆菌活数达到1.1×109。有害物——硫苷的含量降低至17.61μmol/g（符合农业行业标准一级饲用菜籽粕的规定≤40μmol/g的数量）、植酸降低了31.58%。因此，油菜籽粕改善动物健康的免疫活性和动物食用的安全性均显著提高。表1发酵前后菜粕中营养成分的变化营养成分原料菜粕发酵菜粕提高率（%）粗蛋白(%)40.8045.0410.39硫苷(μmol/g)46.5117.61-62.14植酸（%）1.521.04-31.58多肽(%)2.8815.94453.47水分(%)9.010.0211.33游离氨基酸(%)0.1361.275837.50枯草芽孢杆菌活——1.1×109钙(Ca)（%）0.650.7718.46总磷(TP)（%）1.021.327.45有效磷(AP)（%）0.350.32-8.57天冬氨酸（%）2.42.68.33苏氨酸（%）1.01.220.00丝氨酸（%）0.91.344.44谷氨酸（%）6.88.119.12甘氨酸（%）1.92.215.79丙氨酸（%）2.02.420.00半胱氨酸（%）1.21.416.67缬氨酸（%）1.81.95.56蛋氨酸（%）1.11.29.09异亮氨酸（%）1.21.38.33亮氨酸（%）2.42.712.50酪氨酸（%）1.82.327.78苯丙氨酸（%）2.23.036.36组氨酸（%）1.21.38.33赖氨酸（%）1.92.05.26精氨酸（%）1.51.713.33色氨酸（%）0.81.250.00氨基酸总量（%）32.137.817.762、大豆粕发酵前后主要成分变化从上述发酵数据可以看出，大豆粕发酵后，多肽含量从1.58%提高到12%以上，达到提高生物学活性的目的；有机酸从0.85%提高到3.5%左右，饲料的口感风味得到改善；抗营养因子——胰蛋白酶抑制剂降解率达到96%，产品的营养性得到显著改善。 查看详情
头孢类抗生素的合成与工艺
所属领域：生物医药成果简介：7-氨基头孢烷酸（7-ACA）和7-氨基3-去乙酰氧基头孢烷酸（7-ADCA）是生产头孢类抗生素的关键中间体，在其7－位氨基、3－位乙酰氧基和4－位羧基进行结构改造可合成一系列头孢类抗生素。本项目研究了7-ADCA与氨噻肟酸和特戊酰碘甲酯；7-ACA与氨噻肟酸和N-甲基吡咯烷以及5-甲基四氮唑的反应，为第三代头孢菌素如头孢他美酯和头孢特仑酯及第四代头孢菌素如头孢吡肟的合成与工艺研究提供实验依据。由于国内β－内酰胺类抗生素全部是仿制，本研究对于生产到期专利产品，以带动国内医药企业的经济增长，为企业创新注入资金，真正做到“边仿边创，仿中有创”使我国药业走出困境具有实际意义。项目水平：□国际领先□国际先进R国内领先□国内先进成熟程度：□原理□样机R小试□中试□产业化拟合作方式：合作开发，技术服务，技术入股 查看详情
钛合金人工关节头表面耐磨层的制备方法
所属领域：新材料成果简介：钛合金具有密度小、比强度高，韧性、疲劳强度和耐蚀性好，其弹性模量与骨皮质较接近且具有优异的生物相容性。但它的耐磨性相对较差，其磨屑可引发无菌松动，最终导致置换关节失效。本发明采用全方位离子注入技术在钛合金关节头表面制备具有高承载能力、高硬度、高结合强度和良好润湿性及保持良好光洁度的梯度陶瓷膜。既增强自身耐磨性，又改善润滑状态及生物相容性，从而减少摩擦偶件—关节软骨（超高分子量聚乙烯）的磨损。本改性工艺可作为人工关节生产过程中最后一道工序。容易实现批量化生产。技术指标：钛合金表面硬度提高近1倍；表面几乎没有磨痕，改性后摩擦系数只是未改性的1/8；摩擦偶件UHMWPE的磨损率降低了40多倍。项目水平：□国际领先R国际先进£国内领先□国内先进成熟程度：□原理£样机R小试□中试□产业化拟合作方式：合作开发，技术服务，技术入股 查看详情
低压离子驱动材料及腕式智能监测
目前开发阶段：原型成果简介：本项目以医疗服务为目的，基于低压离子驱动材料开发一款腕式智能监测/给药装置，主要面向需要长期用药物的慢性病患者，根据治疗需求连续给药的同时，具有生理健康感应监测的功能。该产品如图1所示，主要由储药盒、微泵器件、生理感应装置、电源、控制和显示/传输系统组成。主要功能如下：1）根据要求输入给药曲线，控制系统产生数字脉冲电压驱动微泵器件，通过频率和控制单元数目来控制给药速度，这种给药控制方式具有设计简单和结构紧凑的特点。2）能够实时测量人体脉相、呼吸等节律和血压，作为日常生理健康监测和评价依据，同时也作为给药效应反馈和控制的参考。3）集成无线个人网络收发模块，传输健康指标和给药数据到个人智能设备终端，用于长期健康状态跟踪和治疗。图1腕式智能监测/给药装置系统构成图2腕式装置产品结构图 查看详情
给药装置的研发与应用
目前开发阶段：原型成果简介：低压离子驱动材料（ionicElectro-activePolymer，iEAP）的相关技术是本项目的核心技术。离子聚合物-金属复合材料（IonicPolymer-MetalComposites,IPMC）是一种典型的低压离子驱动材料，该种材料是一种以聚合物电解质为基体的复合材料，内部含有可以移动的离子，与上下两片电极层形成三明治复合结构。在电场或者外力作用下，内部离子的运动迁移使材料整体产生力学或电学响应，如图1所示。通过大量的基础实验研究，本团队对IPMC材料的组成成分、形貌和配比对材料驱动性能和稳定性有充分研究了解，这些研究成果可用于指导材料的规模化量产工艺开发和生产。图1低压离子驱动材料的变形原理本项目拟采用离子驱动材料为基础设计微泵元器件，能够克服传统驱动方式（超声电机、音圈马达、步进电机等）的能耗高、发热量大、结构复杂等缺点。本项目已申请十余项国家发明专利，其中已授权10项。本项目开发的低压离子驱动材料及其器件产品，专注于医疗健康领域。到2016年十二五结束，我国医疗健康产业的规模预计将接近3万亿元，达全球第一。其中基于离子驱动材料的腕式智能监测/给药装置，仅仅在糖尿病的监测和治疗市场上规模就有80亿，市场容量巨大。另外，本项目具有很高的技术水平，不仅可以推动高校、研究所和医院研究发展，还可以带动药品研究生产行业的提升，同时也培养出一批专业人才。本项目具有显著的产业价值，能够大大提高我国医疗器械领域的技术水平，填补国内多项技术空白，并对我国先进材料及医疗装置的总体水平、提高用户舒适度、降低使用成本等方面做出杰出贡献。 查看详情
微生物发酵生产异维生素C前体2-酮基-D-葡萄糖酸
1、成果简介D-异抗坏血酸作为维生素C的光学异构体，具有抗氧化作用强、氧化速度慢等优点，广泛应用于食品、医药、化工等工业领域。2-酮基-D-葡萄糖酸是D-异抗坏血酸的前体。经筛选获得一株以(NH4)2SO4为唯一氮源的高产2-酮基-D-葡萄糖酸菌株，在30L发酵罐中，发酵时间42h；产量达到265.8g/L，糖酸转化率为1.04g/g。在500L发酵罐中，发酵48h，产量达到220g/L，糖酸转化率0.99g/g。此生产菌株在发酵过程中无副产物生成，所得产品纯度高。2、关键技术(1)本研究以无机氮代替有机氮，不仅降低了生产成本而且无副产物生成，纯度高，降低了分离纯化的难度；(2)本菌株为抗噬菌体菌株，有效降低噬菌体污染的风险；(3)以葡萄糖为原料生产2-酮基-D-葡萄糖酸的高转化率发酵，该法绿色、环保、可持续，具有经济竞争力，有很好的产业应用前景。3、知识产权（1）一株2-酮基-D-葡萄糖酸高产菌株的筛选及该菌株的发酵方法；专利号：201110317435.5；（2）一种提高发酵法生产2-酮基-D-葡萄糖酸产量的方法；专利号：201610250613.X4、项目成熟度试生产阶段5、投资期望及应用情况（1）投资期望（效益）：根据目前技术水平，初步估算生产综合成本约1.5万元/吨，目前市场定价约为3万元/吨。以1000吨生产规模计算，毛利润可达1500万元/年。（2）应用情况：D-异抗坏血酸作为维生素C的光学异构体，具有抗氧化作用强、氧化速度慢等优点，应用于食品、医药、化工等工业领域。2-酮基-D-葡萄糖酸是D-异抗坏血酸的前体。6、拟合作方式技术转让、合作开发、技术服务 查看详情
改造类脂A结构用于安全宿主菌构建及疫苗佐剂生产
1、成果简介类脂A是脂多糖分子的疏水基团，大量存在于革兰氏阴性细菌的外膜外层，能通过结合免疫细胞表面的受体TLR4来刺激人体免疫系统，因而也是一种很好的免疫系统激活因子。本项目拟利用这些类脂A修饰酶，根据类脂A分子的合成机理，通过基因工程技术将大肠杆菌中类脂A的结构改造成为MPL，构建能合成MPL的大肠杆菌。这种新型的能合成MPL的大肠杆菌不仅可以作为宿主菌安全使用于食品和药物的发酵工业生产中，而且可以作为实验室研究中更安全的基因表达载体，最重要的是它可以直接用来生产类脂A疫苗佐剂MPL。2、关键技术美国Corexa公司已经开发出了可用于乙肝病毒疫苗和过敏治疗的疫苗佐剂MPL。研究表明MPL刺激的免疫细胞中IL-1β的分泌量显著降低，使得MPL的毒性降低但免疫活性还在。MPL目前是通过从沙门氏菌的突变株SalmonellaminnesotaRC595中提取类脂A，然后用化学方法去除其多余的附加基团而得到。本成果可改造类脂A结构获得新型疫苗佐剂。3、知识产权一种新型低毒的Kdo2-单磷酸类脂A的制备及其应用，专利号201510284792.44、项目成熟度本成果成熟度高，可改造类脂A结构获得新型疫苗佐剂，目前已在实验室获得了证实，并优化了发酵工艺。5、投资期望及应用情况致病微生物的频频爆发为疫苗防治提出了新的挑战，如何构建新型疫苗佐剂具有重要意义和广阔市场前景，本团队聚焦脂多糖领域多年，通过改造类脂A结构获得新型疫苗佐剂的技术居于全球领先水平。6、拟合作方式技术转让、合作开发、技术服务 查看详情
基于蓝光的新型消毒保鲜技术及杀菌模块
1、成果简介蓝光消毒技术是哈佛医学院近年来发展的非特异性抗菌疗法，在牙科保洁、美容等领域已得到应用，而且对人体皮肤几乎无副作用。江南大学食品科学与技术国家重点实验室首次将其应用到食品杀菌保鲜领域，其杀菌机制在于激发细菌和霉菌细胞产生活性氧（在致病菌胞内，不扩散到食品环境），活性氧导致微生物细胞死亡，通过蓝光控制不会对食品本身造成伤害，因此在杀菌同时不影响感官品质。通俗讲，紫外线是狂轰乱炸，玉石俱焚；而蓝光则是精确制导，不伤无辜。本成果已开发出关键杀菌模块，并在食品链、办公场所、设备表面、环境多个场景获得成功应用。2、关键技术微生物（细菌、真菌、病毒等）超标是食品、环境卫生指标不合格的主要原因，好的杀菌保鲜技术要求：（1）高的杀菌效率；（2）不产生不愉快气味，如针对食品需保持原有风味感官性质；（3）设备成本及维护费用低；（4）可操作性强。迄今为止，国外已开发出多种非高温杀菌技术，其中物理方法居多，如紫外线消毒，而紫外杀菌由于产生恶臭气味、危害人体皮肤健康、氧化油脂等弊端，其应用场景有限。本技术很好解决上述杀菌保鲜行业内几大问题，形成了自主知识产权和核心模块，包括：（1）杀菌效率和紫外线在一个数量级，包括实验室测试和食品体系测试；（2）杀菌不产生臭氧和哈臭味，不影响食品感官品质；（3）研发出具有自主知识产权的LED杀菌模块，使用寿命长，操作简便，外观时尚；（4）LED杀菌操作简便智能化，照射方式多元化，支持APP远程控制。3、项目成熟度（1）结果稳定：目前已在某大型卤制食品门店获得测试，效果较好，同时在卤制食品门店测试样本送无锡海关检测，杀菌效果显著；（2）应用对象：食品：肉类、鸡蛋、蛋糕、食用油等；机械：冷冻肉传送带、切割机、包装称重机、封口机；环境：卤制品后厨、办公室、实验室、牙刷盒模型；微生物种类：各种细菌、真菌、噬菌体等，包括各类耐药微生物，如MRSA，耐药性沙门氏菌等；（3）知识产权：3项实用新型已授权，覆盖多个领域的蓝光杀菌模块应用；（4）技术壁垒：与哈佛大学WellmanCenterforPhotomedicine保持紧密合作，不断升级产品和技术，开展食品安全系统评价，形成技术壁垒。4、投资期望及应用情况该技术将为食品、环保、家居、医学提供新型的光杀菌解决方案，如今耐药性致病菌不断涌现、个人防护意识提高、环保压力增大，该技术具有广阔应用前景和空间，投资和合作方式可多元化。5、拟合作方式：技术转让、合作开发、技术服务 查看详情
具有内毒素吸附能力的耶氏酵母和内毒素减毒大肠杆菌
1、成果简介研发有效的内毒素LPS脱毒方法具有重要意义，本项目一方面通过KDO定量方法检测对LPS分子的吸附能力，从发酵食品中筛选到LPS吸附能力最强酵母菌株CSW。证实LPS与Y.lipolytica细胞共存一段时间后，会产生LPS含量降低的现象。通过18srDNA分析，菌株CSW1与1.0mg/mL来源于E.coilO111:B4的LPS共存后，可使LPS水平降低约70%，而S.cerevisiaeBY4742仅使LPS含量近30%。另外一方面，过敲除大肠杆菌E.coli染色体基因上与LPS合成相关基因，构建了多株能够直接合成新型特殊结构Kdo2-lipidA的突变菌株，具有低内毒素，适合用于大肠杆菌表达宿主生产各种蛋白及氨基酸。2、关键技术脂多糖LPS是存在于大多数革兰氏阴性菌外膜的主要组成部分，可通过激活宿主细胞内TLR4受体信号转导途径等，促进炎性细胞分泌多种细胞因子，进而引发强烈的免疫反应，造成疾病或者死亡，在食品和药品中是重要的毒力因子，因此研发有效的LPS脱毒方法具有重要意义。本成果获得了食品级的LPS脱毒菌株，具有应用前景。工业发酵中大肠杆菌野生型菌株中内毒素释放，是导致热原污染的重要原因，这增加了分离纯化成本，本成果从源头改造获得低毒性的大肠杆菌平台菌株，避免了发酵工程中热原产生。3、知识产权（1）一株具有内毒素吸附特性的耶氏酵母及其吸附特性研究方法，专利号201410713700.5（2）一种低毒含五条脂肪酸链的Kdo2-单磷酸类脂A的制备与应用，专利号20151028282284、项目成熟度本成果对酵母菌株脱毒进行了系统验证，采用荧光示踪法分析了酵母菌株对LPS的吸附特性。通过不同LPS孵育浓度下的观察结果均表明，Y.lipolytica细胞表面呈现出明显的LPS附着现象，结合LPS定量结果，可以推测解脂耶氏酵母反应体系中LPS含量明显降低（~70%）与其细胞表面的LPS吸附特性有关；最后分析了酵母对LPS脱毒机制，因此本成果具有重要理论基础。通过基因工程改造获得五株E.coli突变菌株，所合成的LPS缺失了多糖长链，变为结构特殊的Kdo2-lipidA结构，通过用活菌体直接刺激HEK-BluehTLR4细胞，发现五株突变菌株的细胞激起TLR4信号通路的活性比野生型W3110均有所下降；细胞毒性大幅降低。5、投资期望及应用情况LPS又称内毒素，是存在于革兰氏阴性菌细胞壁外膜表面的一种大分子物质,一般只有在细胞死亡或分解时自行释放到周围介质中,特殊条件下也可以从活细胞中直接泄漏出来。因此如何脱除LPS具有重要应用前景，将为食品和制药行业热原去除提供新的解决方法。本成果中的食品级酵母菌株，具有重要推广价值，减毒的大肠杆菌菌株也是工业发酵的良好宿主和底盘细胞。6、拟合作方式：技术转让、合作开发、技术服务 查看详情
