eleten素粒子还原技术介绍
及其在生活用纸领域的应用
本文根据eleten株式会社福岛利明和东冠集团莫建新在cidpex2019武汉生活用纸年会国际论坛中的演讲稿及录音整理。
从上世纪80年代开始，人们的健康意识日益增强，主打抗菌理念的产品在日常生活用品领域不断出现。随着技术的发展，现在的研究观念是将抗菌分成医用治疗和预防抗病两大范畴，形成提前预防减少疾病，减少医学后续治疗的理念。
目前在生活用纸领域里，大都采用非溶出型抑菌方法，主要还是被动抑菌方式，它的缺点就是抑菌的显示效果时间长，对于生活用纸不适合。日本eleten株式会社将素粒子还原技术引入到生活用纸领域，所使用的是固体杀菌剂溶出型，采用主动杀菌、抑菌、祛菌（可选用不同浓度要求）方式，解决了非溶出型的不足。该项技术的使用，适合经常使用纸巾的人群来预防和减少细菌危害，有效提高了健康水平。另外它拓展了生活用纸使用的新功能，也提高造纸行业的产品附加值。
日本eleten株式会社成立于2015年，由来自东京大学、京都大学、早稻田大学、东京工业大学、加拿大英属哥伦比亚大学、以色列理工学院多名从事物性物理、量化粒子、高分子化学、纳米化学材料等学术性研究学者组成，目前从事应用在医院药物靶向治疗、药物提纯、药物素粒子分解及合成等医疗技术领域的研究。日本eleten株式会社下属的物质素粒子还原理论课题研究所，主要研究医用的纳米胶囊、药物素粒子、微量药物靶向型治疗等应用技术。研究所的科学家福岛利明先生建立了《药物素粒子还原理论》课题，主要用于提高消除药物反作用点阵式靶向型应用技术。
1.素粒子还原技术介绍及应用
1.1 物质素粒子分解和还原概念
物质从最大分解下去，直至分解到保持物理性质不变的最小粒子，即为素粒子。物质素粒子还原过程是，用最小的素粒子组成的最少集合体还原下去，直至还原到最多的素粒子集合体（保持物理性质不变的粒子集合体）。
1.2 纳米胶囊微观制作原理
纳米胶囊的应用原理是将化学有机化合物分解成n个素粒子，再将最少素粒子集合体还原成最多的化学有机化合物素粒子集合体。仅需在原来用于生产湿巾的药液中提取少量液体药液，将其放入专用真空悬浮机内进行液态分解，得到数量n个液态药液素粒子，再用专用设备将药液素粒子凝聚冻结，将其放入专用纳米胶囊包裹机中，用纳米胶囊包裹。整个过程分3次3层包裹处理，制成外表层带阳离子的纳米胶囊。之后，将其放入真空静电同位仪中与事先制备好的直径200nm、长3——7mm、总重量20g的木纤维素，或人工纳米化学纤维进行表面离子结合处理，目的是使纳米胶囊能与纳米纤维素更好地结合，让胶囊在水中起到旋沉载体分散作用。
1.3 纳米胶囊结构图
图1 纳米胶囊结构图
经过处理的药液在水中被特制的纳米胶囊包裹，胶囊的外直径为100nm。胶囊最外层为阳离子衣裹体，在水中稳定保存时间大于96h。第二层为防水壳体，在水中同样具有稳定性，但是当环境温度超过100℃后会破碎汽化分解。第三层为隔离软壳体，主要的功能是阻隔防水壳与杀菌剂。包裹在最内部的是杀菌的药液，一般是壳聚糖氯化铵杀菌剂。
图2 干纸巾祛菌原理
经过100℃的高温后，胶囊外壳发生变化，由阳离子衣裹体与隔离软壳体发生化合反应，生成r4x胶囊表外裹体，表面是带有阳离子，同时该壳是蜂窝式多孔结构，孔径为15-25nm，故此，核心壳聚糖氯化铵中的阳离子也通过孔径渗透到外壳体表面。而其在水中释放时间小于0.02s，可以在纸巾使用过程中，起到快速释放的作用。同时该外裹体也有一定的受力强度。细菌进去纸巾后会被吸附（吸附效应）在纳米胶囊壳体表面周围，同时壳体表面的阳离子就会穿透带负离子的细菌细胞壁，起到杀死细菌作用。
1.4 造纸生产中纳米胶囊使用方法
纳米胶囊的使用方法比较简单，在使用时按照一定的配比，直接与浆板一起投入前段碎浆池中进行打浆（与原来一样打浆时间）。造纸过程与原来一样，没有特殊要求，不需要对纸机等设备进行改造。因为杀菌剂是被纳米胶囊包裹体包住（防水时间≥96h），因此，在造纸过程中杀菌剂不会减量或发生泄漏，同时对原纸的质量指标和辅助添加剂功效没有任何影响。另外，由于纳米胶囊外表是阳离子，其直径相比木纤维直径（18-24μm）小得多,再加上离子结合键作用，在打浆中其在旋沉载体的作用下，使其镶嵌入木纤维身体的细微凹凸孔洞中，打浆工序也可以正常进行。木纤维取样后经测试，显示胶囊无损。成品纸纳米胶囊在纸中的纳米胶囊的均匀度及覆盖率均达到99%，经测试结果显示该干纸巾与湿巾祛菌率相同。
按照 gb15979标准，经sgs测试，该纳米胶囊杀菌剂对金黄色葡萄球菌祛菌率可达到90%以上，证明该产品具有较强的抑菌效果。并且产品也通过了美国fda和欧盟ap食品接触纸检测，sgs口腔黏膜测试，中国国标一次皮肤刺激、多次皮肤刺激、破损皮肤刺激、急性眼刺激、阴道黏膜刺激反应测试等各项敏感性测试。
2.eleten纸巾的设计理念和定位
eleten纸巾产品具有以下几个特点：
靶向型袪菌 由于纳米胶囊均匀分布在纸巾中，形成壳聚糖氯化铵素粒子点阵，在点阵中素离子对细菌团形成靶向型阳离子穿透细菌细胞壁。该胶囊在遇水时可破壁释放杀菌剂阳离子。另外干燥时由于胶囊采用带阳离子的多孔式壳外体缘故，故此对细菌也可形成吸附和穿透祛菌作用。
降低杀菌剂副作用 在由杀菌剂素离子组成的纳米级点阵作用下，使杀菌剂用量大大降低，故此，纸巾中杀菌剂的含量似乎趋近于零（含量为小数点后7位数字），消除杀菌剂对人体的副作用。
分次叠加使用，独特人性化设计 由于纸巾中采用固体杀菌剂，可以像常用药片一样灵活调整用量，使用时可以根据祛菌需求，自行增减叠加使用。每抽纸一般定量控制在25%-30%上下，实际中可用3抽分次使用来祛菌，祛菌率可以有效控制在99%，现在东冠每抽纸巾祛菌率设计控制在50%——70%之间。
保持原生态无污染，保留原生态纸巾的无色、无味、无任何感知的特点。在纸巾的生产中，木浆与纳米胶囊相互独立存在，互不干扰，无泄漏无污染。在使用中，纸巾遇水后，纳米胶囊中的杀菌剂会释放出阳离子，在纳米级点阵作用下，阳离子会靶向型与细菌的阴性细胞提前结合，从而达到祛菌作用。
3.eleten纸巾设计定位
eleten纸巾不同于目前市场上的其他类型的祛菌、抑菌、消毒湿巾（包括湿巾和干巾等种类）。eleten纸巾定位是日常生活中简易型祛菌工具，属于预防型，它不是医药品和卫生消毒专用品，不能代替医用、卫生消毒类纸巾及湿巾的地位。使用eleten纸巾可以帮助消费者在日常生活中养成经常、多次性祛菌的好习惯。由于杀菌剂为固体缘故，因此每张抽纸杀菌剂的含量都很低，杀菌率控制25%——30%范围。东冠设在50%——70%。eleten纸巾用人工方法消除了杀菌剂对人体的副作用，突出祛菌功效。
日本eleten纸巾可以在日常生活条件下长期使用，对人体无副作用，随时随地减少有害细菌侵入人体。在日常生活中细菌无处不在，其中有害致病菌时刻危害着我们的身体健康，尤其是病人、婴幼儿和一些敏感人群，需要一款日常使用的祛菌产品。纳米祛菌技术能广泛应用于各类生活用纸，细心呵护我们生活的每一个环节，极大地降低有害细菌对我们健康的危害。可以在不同的生活场景下减少细菌对人体健康的伤害，且具有安全、便利且制造成本可控的特点。
表1 纳米祛菌纸vs其他杀菌纸/湿巾
通过对比纳米祛菌纸、普通杀菌纸和卫生湿巾的各项指标，可以发现纳米祛菌纸在产品的安全性和便利性方面具有明显的优势，另外，纳米祛菌纸的使用范围也优于另外两种产品，其成本低于普通的杀菌纸，但是相对卫生湿巾较高。综合来看，纳米祛菌纸在人们日常使用的祛菌产品中具有一定的优势。
目前，纳米祛菌产品已投放市场数月，因杀菌功能的不可直接感知性，市场上对其功能的评价并不多。但消费者对产品概念有着极大的兴趣，对产品的质量认可度都有着不错的评价（产品好评度99%)。随着消费者长期使用该产品，对其生活的正面影响必将显现，该类产品将最终获得广大消费者的认可。